Distribution des Orientations de Fractures

Analyse de la distribution des orientations de fractures

Analyse de la Distribution des Orientations de Fractures

Comprendre la Rosace Directionnelle

En mécanique des roches, la stabilité d'un massif est fortement contrôlée par ses discontinuités (joints, fractures, failles). La rosace directionnelle est un diagramme polaire qui permet de visualiser de manière simple et efficace les orientations préférentielles des fractures. Chaque "pétale" de la rosace représente une classe d'orientation, et sa longueur est proportionnelle au nombre (ou au pourcentage) de fractures appartenant à cette classe. Cet outil est indispensable pour identifier les familles de joints dominantes, ce qui permet ensuite d'analyser les risques de glissement ou de prévoir le comportement du massif lors d'une excavation.

Données de l'étude

Un géologue a relevé la direction (strike) de 30 discontinuités sur un affleurement rocheux. Les directions sont mesurées en degrés par rapport au Nord (0° à 180°). Les valeurs relevées sont les suivantes :

10, 15, 22, 40, 45, 48, 50, 55, 75, 80, 85, 105, 110, 115, 118, 130, 132, 135, 137, 138, 139, 140, 142, 145, 148, 155, 160, 165, 170, 175.

Schéma : Principe de la Rosace Directionnelle
Fréquence Famille N-E N E S W

La longueur de chaque pétale indique la fréquence des fractures dans une classe d'orientation donnée.


Questions à traiter

  1. Regrouper les données par classes d'orientation de 30 degrés (0-30°, 30-60°, etc.).
  2. Calculer la fréquence (le nombre d'occurrences) pour chaque classe.
  3. Représenter ces fréquences sur une rosace directionnelle.
  4. Identifier et décrire les familles de fractures dominantes.

Correction : Analyse de la Distribution des Orientations de Fractures

Question 1 & 2 : Regroupement et Calcul des Fréquences

Principe :

La première étape consiste à créer un histogramme en regroupant les mesures dans des intervalles de classe définis. On compte ensuite le nombre de mesures tombant dans chaque intervalle pour obtenir la fréquence.

Calcul des fréquences :
Classe d'Orientation (°)Directions RelevéesFréquence (nombre)
0 - 3010, 15, 223
30 - 6040, 45, 48, 50, 555
60 - 9075, 80, 853
90 - 120105, 110, 115, 1184
120 - 150130, 132, 135, 137, 138, 139, 140, 142, 145, 14810
150 - 180155, 160, 165, 170, 1755
Total30

Question 3 : Tracé de la Rosace Directionnelle

Principe :

La rosace est un diagramme polaire. Chaque classe d'orientation est représentée par un "pétale" (ou secteur). L'angle du pétale correspond à la classe (ex: de 30° à 60°), et sa longueur (son rayon) est proportionnelle à la fréquence calculée. Le diagramme est symétrique par rapport au centre, car une fracture de direction 45° est la même ligne qu'une fracture de direction 225° (45°+180°).

Rosace des Fréquences de Fractures
10 N E S W

Question 4 : Interprétation de la Rosace

Analyse :

La rosace directionnelle montre clairement les orientations préférentielles des discontinuités. Les "pétales" les plus longs indiquent les familles de joints les plus fréquentes.

  • Famille principale : La direction la plus fréquente est de loin la classe 120°-150°. C'est la famille de joints dominante dans le massif.
  • Familles secondaires : On observe deux autres familles, moins marquées mais présentes : 30°-60° et 150°-180°.
  • Autres directions : Les autres directions sont moins fréquentes, suggérant une fracturation moins organisée dans ces orientations.
Conclusion : Le massif rocheux est caractérisé par une famille de fractures principale très marquée, orientée Sud-Est (SE).

Quiz Rapide : Testez vos connaissances

1. Un pétale très long sur une rosace directionnelle indique :

2. La rosace directionnelle donne des informations sur :

3. Si toutes les fractures étaient réparties de manière parfaitement égale dans toutes les directions, la rosace ressemblerait à :


Glossaire

Rosace Directionnelle (ou Rosace des Fractures)
Diagramme en coordonnées polaires utilisé pour représenter la fréquence d'un phénomène selon son orientation (direction). En géologie, il montre les directions préférentielles des discontinuités.
Direction (Strike)
Azimut (angle par rapport au Nord) de la ligne d'intersection d'un plan géologique (faille, joint, strate) avec un plan horizontal. C'est l'orientation du plan.
Pendage (Dip)
Angle d'inclinaison d'un plan géologique par rapport à l'horizontale, mesuré dans un plan vertical perpendiculaire à la direction. La rosace directionnelle ne représente pas le pendage.
Famille de Joints
Ensemble de discontinuités (joints) qui présentent une orientation (direction et pendage) similaire et une origine géologique commune.
Analyse de la Distribution des Fractures - Exercice d'Application

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