Interprétation d'un Essai de Compression Simple
Comprendre l'Essai de Compression Simple sur Roche
L'essai de compression simple (ou uniaxiale) est l'un des essais les plus fondamentaux en mécanique des roches. Il consiste à appliquer une charge de compression progressive sur une carotte de roche cylindrique jusqu'à la rupture. Cet essai permet de déterminer la Résistance en Compression Uniaxiale (RCU ou \(\sigma_c\)), qui est un paramètre essentiel pour la conception d'ouvrages rocheux (tunnels, fondations, mines). La RCU sert de base à de nombreuses classifications de massifs rocheux et est un indicateur clé de la compétence de la roche intacte.
Données de l'étude
- Diamètre de l'échantillon : \(D = 50.0 \, \text{mm}\)
- Hauteur de l'échantillon : \(H = 100.0 \, \text{mm}\)
- Force maximale appliquée à la rupture : \(F_{\text{max}} = 350.0 \, \text{kN}\)
Schéma : Essai de Compression Simple
Questions à traiter
- Calculer l'aire de la section transversale (\(A\)) de l'échantillon.
- Calculer la Résistance en Compression Uniaxiale (\(\sigma_c\)).
- Qualifier la résistance de la roche sur la base de la valeur de \(\sigma_c\).
Correction : Interprétation d'un Essai de Compression Simple
Question 1 : Aire de la section transversale (\(A\))
Principe :
L'aire de la section est celle d'un disque, calculée à partir du diamètre de l'échantillon. Il est impératif de convertir les unités en mètres pour obtenir une aire en \(\text{m}^2\) afin de calculer une contrainte en Pascals (ou MégaPascals).
Formule(s) utilisée(s) :
Calcul :
Question 2 : Résistance en Compression Uniaxiale (\(\sigma_c\))
Principe :
La résistance en compression uniaxiale est la contrainte maximale que la roche peut supporter. Elle est définie comme la force maximale à la rupture divisée par l'aire initiale de la section de l'échantillon.
Formule(s) utilisée(s) :
Calcul :
Question 3 : Qualification de la résistance de la roche
Principe :
La résistance des roches est classifiée selon des échelles standards, comme celle de l'ISRM (International Society for Rock Mechanics).
| Qualification | Résistance \(\sigma_c\) (MPa) |
|---|---|
| Extrêmement résistante | > 250 |
| Très résistante | 100 - 250 |
| Résistante | 50 - 100 |
| Moyennement résistante | 25 - 50 |
| Peu résistante | 5 - 25 |
| Très peu résistante | 1 - 5 |
Analyse :
Avec une valeur de \(\sigma_c \approx 178.3 \, \text{MPa}\), la roche se situe dans la plage [100 - 250 MPa].
Quiz Rapide : Testez vos connaissances
1. L'élancement (rapport H/D) d'un échantillon pour un essai de compression simple est typiquement de :
2. Une roche avec une résistance de 15 MPa est considérée comme :
3. La résistance en compression uniaxiale (\(\sigma_c\)) mesure la résistance de :
Glossaire
- Essai de Compression Simple (ou Uniaxiale)
- Essai de laboratoire qui mesure la contrainte maximale qu'un échantillon de roche (ou autre matériau) peut supporter lorsqu'il est comprimé le long d'un seul axe, sans confinement latéral.
- Résistance en Compression Uniaxiale (\(\sigma_c\) ou RCU)
- La contrainte maximale (\(F_{\text{max}}/A\)) atteinte durant un essai de compression simple. C'est un paramètre fondamental de la roche intacte.
- Roche Intacte
- Échantillon de roche ne contenant pas de discontinuités majeures (fractures, joints...). L'essai de compression simple mesure les propriétés de ce matériau, et non celles du massif rocheux fracturé.
- Élancement
- Rapport entre la hauteur (H) et le diamètre (D) d'un échantillon cylindrique. Pour les essais sur roche, il est standardisé (généralement entre 2.0 et 2.5) pour minimiser les effets d'extrémités et obtenir une rupture représentative.
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