Modification des classifications géomécaniques pour les massifs rocheux schisteux

La masse rocheuse schisteuse se caractérise par un comportement anisotrope influençant la stabilité des excavations souterraines à l'égard de l'orientation des plans de faiblesse (e.g.foliation). Pour tenir compte du comportement anisotrope, la classification géomécanique du "Rock Mass Rating" (RMR) présente un ajustement en guise de facteur correctif. Toutefois, l'application de celle-ci n'est pas objectivement validée pour le domaine minier, en particulier pour les conditions de terrain schisteux. La cote ajustée ne tient pas compte de toutes les composantes du comportement anisotrope permettant de prédire le niveau de convergence des excavations en roche dure schisteuse quand celles-ci sont orientées parallèlement (convergence maximale) ou perpendiculairement (convergence minimale) par rapport à la foliation. L'objectif du projet de maîtrise vise à améliorer la classification RMR76 existante (version 1976) pour inclure la présence et l'orientation des plans de faiblesse (i.e. anisotropie) tout en tenant compte des conditions influençant la convergence. Le degré d'anisotropie est intégré dans la classification par des courbes anisotropes spécifiques produites en laboratoire. En collaboration avec le Projet Westwood (Québec), une campagne d'échantillonnage de roches foliées est effectuée dans deux zones géologiques schisteuses afin de réaliser des essais mécaniques en laboratoire selon des orientations variables. En supplément, des rétro-analyses ont été réalisées pour des galeries disponibles dans les unités les plus schisteuses. Appelé le RMRanisotrope, la classification proposée est développée à partir de ces résultats, celle-ci est basée sur le produit de trois paramètres clés : (i) la cote de base du massif isotrope (RMR'isotrope); (ii) le facteur d'anisotropie (anisotrope); et (iii) le facteur de correction pour l'espacement du schiste (Dschiste). Les cotes résultantes du RMRanisotrope se sont montrées sensibles à la variation due à l'anisotropie induite par les plans de faiblesse. Des données de terrain supplémentaires ont permis de calibrer la réduction du système pour estimer le niveau de convergence selon la Classification du Comportement Convergent (CCC). Les modifications apportées au RMR76 permettront de mieux prédire la stabilité des futures excavations du domaine minier pour des directions défavorables (parallèle à la foliation) et assureront une meilleure sécurité des travailleurs.

Abstract

Schist rock masses are characterized by anisotropic behaviour that strongly influences the stability of underground excavations depending on the relative orientations of the planes of weakness (e.g. foliation). To account for this anisotropic behaviour, the Rock Mass Rating (RMR) includes a correction factor for anisotropy. However, its use has not been objectively validated for mining applications, particularly for schist rock formations. Consequently, the adjusted rating does not account for all the elements of the anisotropic behaviour therefore could not predict the levels of squeezing on excavations when observed at parallel (convergence is maximal) or perpendicular (convergence is minimal) with respect to the foliation. This thesis aims to improve the existi g RMR76 (version 1976) classification to include the planes of weakness and its orientation in the rock mass while accounting for ground squeezing conditions. The determination of the anisotropy curve is required for each rock type with laboratory testing and is then integrated into the classification. In collaboration with the Westwood Project (located in Québec), a number of rocks with anisotropic behaviour were collected in two highly schistose geological areas, at variable orientations, for mechanical laboratory testing. In addition, retroanalyse for selected orientations were performed for the areas. The new developed classification, entitled RMRanisotrope, is based on the product of three key parameters: (i) the isotropic rock mass base value (RMR'isotrope); (ii) the anisotropic reduction factor (anisotropic); and (iii) the correction for schist spacing (Dschiste). Its application was validated for both schistose units. The results from the new classification were sensitive to the variation of the anisotropy induced by the planes of weakness. With acquired field data, the reduction of the system allowed for proper calibration in order to estimate the level of squeezing behaviour by the Classification of the Convergent Behaviour (CCB). The changes proposed to the RMR76 will help better predict the stability of mining excavations when the plane of weakness are oriented unfavourably and subsequently will improve the working safety of staff members.