Classification d’un Massif Rocheux (RMR)
Contexte : Le Rock Mass Rating (RMR)Le RMR est un système de classification géotechnique qui évalue la qualité d'un massif rocheux à partir de plusieurs paramètres mesurés sur le terrain..
Dans le cadre d'un projet de creusement d'un tunnel routier à travers un massif de granite, une campagne de reconnaissance géotechnique a été menée. Votre rôle, en tant qu'ingénieur géotechnicien, est d'utiliser les données collectées pour caractériser la qualité du massif rocheux en utilisant la classification RMR de Bieniawski (1989). Cette évaluation est cruciale pour prédire le comportement du terrain lors de l'excavation et pour pré-dimensionner le type de soutènement à mettre en place.
Remarque Pédagogique : Cet exercice vous apprendra à synthétiser des données géologiques et géotechniques pour aboutir à un indice qualitatif. C'est une compétence fondamentale en mécanique des roches, permettant de dialoguer efficacement entre géologues et ingénieurs de projet pour garantir la stabilité des ouvrages souterrains.
Objectifs Pédagogiques
- Comprendre et évaluer les 6 paramètres de la classification RMR.
- Calculer l'indice RMR de base (RMR_base) en utilisant les abaques de Bieniawski.
- Appliquer le facteur d'ajustement lié à l'orientation des discontinuités.
- Déterminer la classe du massif rocheux et interpréter sa signification pratique.
Données de l'étude
Schéma du Contexte
Excavation du tunnel et familles de discontinuités
| Paramètre | Description | Valeur |
|---|---|---|
| Résistance en compression uniaxiale (\(R_c\)) | Résistance de la roche intacte. | 125 MPa |
| RQD (Rock Quality Designation) | Moyenne des RQD mesurés sur les sondages. | 85 % |
| Espacement des discontinuités | Distance moyenne entre les fractures. | 350 mm |
| État des discontinuités | Rugosité : Ondulée et rugueuse Ouverture : < 1 mm Remplissage : Néant Altération : Parois légèrement altérées |
- |
| Venues d'eau | Le massif est humide, avec quelques gouttes. | - |
| Orientation des discontinuités | Creusement à contre-pendage des discontinuités principales (condition défavorable). | - |
Questions à traiter
- Déterminer la note (rating) pour la résistance de la roche intacte (\(R_c\)).
- Déterminer la note pour l'indice RQD.
- Déterminer la note pour l'espacement des discontinuités.
- Déterminer la note pour l'état des discontinuités.
- Déterminer la note pour les conditions hydrauliques.
- Calculer le RMR de base (RMR_base) en additionnant les notes précédentes.
- Déterminer la note d'ajustement pour l'orientation des discontinuités.
- Calculer le RMR final et en déduire la classe du massif rocheux.
Les bases sur la Classification RMR
La classification RMR (Rock Mass Rating) a été développée par Z.T. Bieniawski pour quantifier la qualité d'un massif rocheux. L'indice RMR est la somme de 5 notes de base, corrigée par un facteur d'ajustement.
1. Résistance de la roche intacte (\(R_c\))
Ce paramètre évalue la résistance de la matrice rocheuse. La note est attribuée en fonction de la valeur de la résistance à la compression uniaxiale (MPa). Une roche très résistante obtient une note élevée.
2. RQD (Rock Quality Designation)
Le RQD est un indicateur du degré de fracturation du massif. Il est calculé à partir des carottes de sondage. Un RQD de 100% indique une roche massive, tandis qu'un RQD faible indique un massif très fracturé.
3. Espacement des discontinuités
Ce paramètre mesure la distance moyenne entre les fractures. Un espacement grand (massif peu découpé) est favorable et reçoit une note élevée.
4. État des discontinuités
C'est une évaluation qualitative des surfaces de fracture. On considère leur persistance, leur ouverture, leur rugosité, la nature du remplissage et leur degré d'altération. Des discontinuités rugueuses, fermées et saines sont favorables.
5. Conditions hydrauliques
La présence d'eau sous pression dans les fractures réduit la résistance au cisaillement et peut causer des instabilités. La note est attribuée en fonction du débit d'eau observé ou de la pression interstitielle.
Correction : Classification d’un Massif Rocheux (RMR)
Question 1 : Note pour la Résistance de la Roche (\(R_c\))
Principe
La première étape consiste à évaluer la qualité de la "brique" élémentaire de notre massif : la roche intacte. Plus cette roche est résistante, plus le massif aura un bon point de départ en termes de qualité mécanique globale.
Mini-Cours
La résistance à la compression uniaxiale (\(R_c\) ou UCS) est la contrainte maximale qu'un échantillon de roche cylindrique peut supporter avant de rompre. C'est un indicateur fondamental des propriétés de la roche-matrice, indépendamment des fractures qui la parcourent.
Remarque Pédagogique
Ne confondez jamais la résistance de la roche intacte avec celle du massif rocheux. Le massif est toujours beaucoup moins résistant car son comportement est contrôlé par les discontinuités (fractures, joints, etc.).
Normes
La détermination de la \(R_c\) suit des protocoles standardisés, comme ceux proposés par l'ISRM (International Society for Rock Mechanics) ou l'ASTM, pour garantir la reproductibilité des résultats.
Formule(s)
Il ne s'agit pas d'une formule mais d'une correspondance via un tableau ou un abaque. La note est attribuée en fonction de la plage dans laquelle se trouve la valeur de \(R_c\).
Hypothèses
On suppose que les échantillons testés en laboratoire sont représentatifs de la formation rocheuse dans son ensemble, et qu'ils n'ont pas été endommagés lors du prélèvement.
Donnée(s)
| Paramètre | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Résistance en compression | \(R_c\) | 125 | MPa |
Astuces
Sur le terrain, un test rapide comme l'essai au scléromètre (marteau de Schmidt) ou l'essai Franklin (Point Load Test) permet d'estimer rapidement la \(R_c\) sans avoir besoin d'un lourd équipement de laboratoire.
Schéma (Avant les calculs)
Essai de Compression Uniaxiale
Abaque et Utilisation
Pour utiliser cet abaque, on localise la valeur de notre paramètre, \(R_c = 125 \text{ MPa}\), dans la colonne "Valeur", puis on lit la note (Rating) correspondante.
Abaque de notation pour \(R_c\) (Bieniawski, 1989)
Calcul(s)
Détermination de la note
Notre valeur de 125 MPa se situe dans la plage "100 - 250 MPa", ce qui correspond à une note de 12.
Schéma (Après les calculs)
Visualisation de la note pour \(R_c\)
Réflexions
Une note de 12 sur 15 est très bonne. Elle indique que la matrice rocheuse est solide. Si des problèmes surviennent, ils seront probablement liés aux fractures plutôt qu'à la faiblesse de la roche elle-même.
Points de vigilance
Assurez-vous de bien vérifier les unités (MPa). Une erreur commune est de confondre avec les GPa (gigapascals) du module d'élasticité. Vérifiez toujours la version de l'abaque RMR que vous utilisez (par ex. 1976 ou 1989) car les notes peuvent légèrement varier.
Points à retenir
- La résistance de la roche intacte est le premier des cinq paramètres du RMR de base.
- Elle caractérise la matrice rocheuse.
- La note est obtenue par classification et non par un calcul direct.
Le saviez-vous ?
Le concept de RMR a été développé en Afrique du Sud dans les années 1970 par le Dr. Z.T. Bieniawski pour aider à la conception de tunnels dans les mines d'or et de charbon.
FAQ
Il existe des corrélations empiriques pour estimer la \(R_c\) à partir de l'indice de résistance Franklin (\(I_{s50}\)). Une formule couramment utilisée est \(R_c \approx 22 \times I_{s50}\).Que faire si je n'ai que des résultats d'essai Franklin (Point Load) ?
Résultat Final
A vous de jouer
Si une autre campagne de tests révélait une roche de plus faible résistance avec une \(R_c\) de 80 MPa, quelle serait la nouvelle note ?
Question 2 : Note pour le RQD
Principe
Le RQD nous renseigne sur la densité de fracturation du massif. Un RQD élevé signifie que la roche est en grands blocs peu fracturés, ce qui est un gage de bonne qualité structurelle.
Mini-Cours
Le RQD (Rock Quality Designation) a été introduit par Deere en 1964. Il se calcule à partir de carottes de forage en mesurant la somme des longueurs des morceaux de carotte de plus de 10 cm, divisée par la longueur totale de la passe de forage.
Remarque Pédagogique
Le RQD est un excellent indicateur mais peut être trompeur. Par exemple, un forage parallèle à une famille de fractures peut donner un RQD artificiellement élevé de 100%, même si le massif est très fracturé dans les autres directions.
Normes
Le protocole de mesure du RQD est une norme de fait en géotechnique. La procédure originale de Deere est la référence principale.
Formule(s)
Formule de calcul du RQD
Hypothèses
On suppose que le sondage carotté a intercepté un volume de roche représentatif du massif dans son ensemble.
Donnée(s)
| Paramètre | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Rock Quality Designation | RQD | 85 | % |
Astuces
Un RQD élevé est souvent associé à un son clair et "cristallin" lorsqu'on frappe les carottes de forage les unes contre les autres. Un son mat et sourd indique souvent une roche très fracturée (RQD faible).
Schéma (Avant les calculs)
Calcul du RQD à partir d'une caisse de carottes
Abaque et Utilisation
On localise la valeur du RQD (85%) dans la colonne de gauche, et on lit la note correspondante (17) dans la colonne de droite.
Abaque de notation pour le RQD
Calcul(s)
Détermination de la note
Une valeur de RQD de 85 % se situe dans la plage [75 - 90] %.
Schéma (Après les calculs)
Visualisation de la note pour le RQD
Réflexions
Une note de 17 sur 20 est très élevée. Cela confirme que le massif rocheux est globalement peu fracturé, ce qui est très favorable pour la stabilité d'un tunnel.
Points de vigilance
Attention à ne pas pénaliser deux fois. Si le RQD est très bas (par ex. < 25%), il est recommandé de le mesurer sur le terrain par d'autres méthodes (comptage de fractures par mètre) car le forage peut avoir davantage fragmenté la roche.
Points à retenir
- Le RQD est un indice quantitatif de la fracturation.
- Un RQD élevé est synonyme de bonne qualité.
- C'est le deuxième paramètre du RMR de base.
Le saviez-vous ?
Le RQD a été initialement développé pour les fondations de grands barrages en béton, où la qualité du rocher d'appui est un critère de sécurité absolument primordial.
FAQ
Oui, on peut estimer un "RQD volumétrique" (\(J_v\)) en comptant le nombre de fractures par mètre cube. Une corrélation approximative est \(RQD \approx 115 - 3.3 J_v\).Peut-on mesurer le RQD sur un affleurement rocheux, sans forage ?
Résultat Final
A vous de jouer
Imaginez que les sondages aient traversé une zone plus fracturée avec un RQD moyen de 65%. Quelle serait la note correspondante ?
Question 3 : Note pour l'Espacement des Discontinuités
Principe
Ce paramètre évalue à quel point le massif est "découpé" par les fractures. Des fractures très rapprochées créent de petits blocs qui peuvent facilement se détacher, tandis que des fractures très espacées délimitent de grands blocs stables.
Mini-Cours
L'espacement est la distance perpendiculaire moyenne entre deux discontinuités adjacentes d'une même famille. En pratique, on le mesure sur le terrain le long de lignes de relevé (scanlines). C'est un paramètre clé pour évaluer la taille des blocs rocheux qui peuvent se former.
Remarque Pédagogique
Attention à bien mesurer l'espacement "vrai" (perpendiculaire aux plans de fracture) et non l'espacement "apparent" le long d'une paroi, qui peut être plus grand. Si plusieurs familles de fractures existent, on considère généralement la plus pénalisante (la plus serrée).
Normes
L'ISRM (International Society for Rock Mechanics) fournit des méthodes suggérées pour la description quantitative des discontinuités, y compris la mesure de l'espacement.
Formule(s)
La note est lue sur un abaque. Il n'y a pas de formule de calcul direct pour la note de ce paramètre.
Hypothèses
On suppose que la (ou les) famille(s) de discontinuités observée(s) est (sont) statistiquement homogène(s) dans le volume de roche concerné.
Donnée(s)
| Paramètre | Valeur | Unité |
|---|---|---|
| Espacement moyen des discontinuités | 350 | mm |
Astuces
Une estimation rapide peut être faite en comptant le nombre de fractures sur une longueur donnée (par exemple, avec un mètre ruban). L'espacement moyen est alors simplement la longueur divisée par le nombre de fractures.
Schéma (Avant les calculs)
Mesure de l'espacement des fractures
Abaque et Utilisation
On cherche l'intervalle contenant notre valeur d'espacement (350 mm, soit 0.35 m) pour trouver la note.
Abaque de notation pour l'Espacement
Calcul(s)
Détermination de la note
Un espacement de 350 mm se situe dans la plage [200 - 600] mm.
Schéma (Après les calculs)
Visualisation de la note pour l'Espacement
Réflexions
Une note de 10 sur 20 est moyenne. Elle indique un massif "moyennement fracturé". Ni excellent, ni très mauvais, ce paramètre suggère la présence de blocs de taille modérée qui pourraient nécessiter un soutènement pour être stabilisés.
Points de vigilance
Ne pas faire une moyenne arithmétique simple si plusieurs familles de fractures avec des espacements très différents existent. La stabilité est souvent dictée par la famille la plus défavorable (la plus serrée).
Points à retenir
- L'espacement des discontinuités contrôle la taille des blocs.
- Un espacement plus grand est toujours plus favorable.
- C'est le troisième paramètre du RMR de base.
Le saviez-vous ?
La "théorie des blocs", développée par Goodman et Shi, utilise la géométrie 3D des familles de discontinuités pour identifier les "blocs-clés" (key blocks) qui sont susceptibles de tomber d'une paroi d'excavation sous l'effet de la gravité.
FAQ
Il faut définir des "domaines géotechniques" où les caractéristiques sont relativement homogènes. Le tunnel sera alors découpé en tronçons, chacun ayant son propre RMR.Comment fait-on si l'espacement est très variable ?
Résultat Final
A vous de jouer
Si le massif était beaucoup plus fracturé, avec un espacement moyen de 15 cm (150 mm), quelle serait la nouvelle note ?
Question 4 : Note pour l'État des Discontinuités
Principe
Ici, on ne regarde plus la quantité de fractures, mais leur qualité intrinsèque. Des fractures "saines" (rugueuses, fermées, non altérées) se comportent mieux mécaniquement et offrent une meilleure résistance au glissement.
Mini-Cours
Ce paramètre est une combinaison de cinq sous-critères : la persistance (longueur de la fracture), l'ouverture (écart entre les parois), la rugosité, le remplissage (matériau présent dans le joint) et l'altération des parois. Chaque sous-critère influence la résistance au cisaillement du joint.
Remarque Pédagogique
C'est le paramètre le plus subjectif, il demande de l'expérience. Pour la rugosité, on peut s'aider de peignes de profil de Barton (JRC). L'observation du remplissage est cruciale : une fine pellicule d'argile peut drastiquement réduire la résistance.
Normes
L'ISRM fournit des chartes descriptives détaillées pour caractériser objectivement chacun des cinq sous-critères.
Formule(s)
La note est lue sur un abaque basé sur une description textuelle globale. Des systèmes plus complexes comme le Q-System de Barton attribuent des notes séparées pour la rugosité, le remplissage et l'altération.
Hypothèses
On suppose que les discontinuités observées sur les affleurements ou dans les carottes sont représentatives des conditions générales le long des surfaces de rupture potentielles.
Donnée(s)
- Rugosité : Ondulée et rugueuse
- Ouverture : < 1 mm (joint fermé)
- Remplissage : Aucun
- Altération : Parois légèrement altérées
Astuces
Grattez la surface d'un joint avec un couteau ou votre ongle. Si la roche s'effrite facilement, elle est altérée. Si un matériau argileux en sort, le remplissage est critique. Faites glisser une roche sur une autre pour sentir la rugosité.
Schéma (Avant les calculs)
Exemples d'états de discontinuités
Abaque et Utilisation
On choisit la description qui correspond le mieux aux observations de terrain pour obtenir la note.
Abaque de notation pour l'État des Discontinuités
Calcul(s)
Détermination de la note
La description "Parois légèrement altérées, surface ondulée et rugueuse, ouverture < 1mm" correspond à une condition "Bonne" (Good).
Schéma (Après les calculs)
Visualisation de la note pour l'État des Discontinuités
Réflexions
Avec 25/30, ce paramètre est le point fort de ce massif rocheux. Il indique que même si le massif est fracturé, les joints eux-mêmes sont de très bonne qualité mécanique, ce qui est un facteur de stabilité majeur.
Points de vigilance
Ne jamais sous-estimer l'impact du remplissage. Même une fine couche d'argile (< 1mm) peut faire chuter la note de ce paramètre de "Bonne" (25) à "Moyenne" (20) ou "Médiocre" (12) car l'argile agit comme un lubrifiant.
Points à retenir
- L'état des discontinuités évalue la résistance au cisaillement des joints.
- C'est une combinaison de 5 sous-critères.
- Le remplissage argileux est le facteur le plus pénalisant.
Le saviez-vous ?
Le critère de rupture de Barton-Bandis est un modèle mathématique sophistiqué qui quantifie la résistance au cisaillement d'un joint rocheux en utilisant des paramètres comme le JRC (Joint Roughness Coefficient) et le JCS (Joint wall Compressive Strength).
FAQ
La persistance décrit la continuité (longueur) d'une fracture. Une fracture très persistante qui traverse tout un bloc est plus défavorable qu'une série de petites fractures discontinues.Qu'est-ce que la "persistance" ?
Résultat Final
A vous de jouer
Si les joints étaient lisses et remplis d'une couche d'argile de 2 mm, à quelle note s'attendrait-on (condition "Très Médiocre") ?
Question 5 : Note pour les Conditions Hydrauliques
Principe
L'eau est souvent l'ennemi des géotechniciens. Sa présence dans les fractures peut réduire la résistance au cisaillement (par diminution de la contrainte effective) et générer des pressions qui déstabilisent le massif.
Mini-Cours
Ce paramètre évalue l'influence de l'eau. Il est quantifié soit par le débit d'eau entrant dans l'excavation (en L/min pour 10m de tunnel), soit par le rapport entre la pression d'eau dans les joints et la contrainte principale majeure, soit par une description qualitative (sec, humide, mouillé, ruisselant, courant).
Remarque Pédagogique
Une description qualitative est souvent suffisante pour une première évaluation. "Humide" (damp) signifie que l'on sent de l'humidité au toucher, mais sans voir de gouttes d'eau se former. "Mouillé" (wet) implique la formation de gouttes.
Normes
Il n'y a pas de norme formelle, mais les classes descriptives de Bieniawski sont universellement utilisées comme référence pour ce paramètre du RMR.
Formule(s)
La note est attribuée directement à partir de la description qualitative ou de la mesure de débit/pression, en utilisant l'abaque RMR.
Hypothèses
On suppose que les conditions hydrauliques observées au moment du relevé sont représentatives des conditions à long terme. Celles-ci peuvent cependant varier fortement avec les saisons.
Donnée(s)
L'énoncé décrit des conditions "humides" (damp).
Astuces
Observez la végétation en surface. Une végétation luxuriante ou des zones marécageuses au-dessus du tracé du tunnel peuvent indiquer une forte présence d'eau en profondeur, même si l'affleurement est sec.
Schéma (Avant les calculs)
Exemples de conditions hydrauliques
Abaque et Utilisation
On identifie la condition "Humide" dans l'abaque pour trouver la note de 10.
Abaque de notation pour les Conditions Hydrauliques
Calcul(s)
Détermination de la note
Selon l'abaque de Bieniawski (1989), des conditions "Humides" correspondent à une note spécifique.
Schéma (Après les calculs)
Visualisation de la note pour l'Hydraulique
Réflexions
Une note de 10 sur 15 est bonne. Elle indique que l'eau est présente mais ne semble pas être sous pression ni en grand débit. Son influence sur la stabilité sera donc modérée, mais pas nulle.
Points de vigilance
Les conditions hydrauliques peuvent changer radicalement après une forte pluie. La classification doit toujours être faite en considérant les conditions les plus défavorables plausibles pour le site.
Points à retenir
- L'eau réduit la stabilité des massifs rocheux.
- La note est basée sur le débit, la pression ou une description qualitative.
- C'est le cinquième et dernier paramètre du RMR de base.
Le saviez-vous ?
Le concept de "contrainte effective", introduit par Karl von Terzaghi (le père de la mécanique des sols), explique que la résistance d'un sol ou d'une roche dépend de la contrainte totale moins la pression de l'eau interstitielle. C'est le fondement physique de ce paramètre.
FAQ
Cela décrit une venue d'eau sous pression, avec un débit important et constant, qui peut causer des problèmes d'érosion et d'instabilité majeurs. Cette condition reçoit la note la plus basse (0).Que signifie "courant" (flowing) ?
Résultat Final
A vous de jouer
Si des venues d'eau importantes étaient observées, correspondant à des conditions "ruisselantes" (dripping), quelle serait la note ?
Question 6 : Calcul du RMR de Base (RMR_base)
Principe
Le RMR de base est la somme des 5 notes précédentes. Il représente la qualité intrinsèque du massif rocheux, avant de considérer comment l'ouvrage (tunnel, fondation) interagit avec lui.
Mini-Cours
Le RMR de base est une note sur 100 qui synthétise les cinq paramètres fondamentaux : résistance de la roche, fracturation (RQD et espacement), qualité des joints et présence d'eau. Il permet de comparer objectivement différents massifs rocheux entre eux.
Remarque Pédagogique
Cette étape est une simple addition. L'important est de comprendre que ce chiffre représente une "note" globale de la qualité du matériau rocheux avant toute excavation. C'est le "score" du terrain.
Normes
La méthode de sommation est la définition même du système RMR proposée par Bieniawski (1989).
Formule(s)
Formule du RMR de base
Hypothèses
On suppose que les cinq paramètres sont indépendants et que leurs contributions à la qualité globale peuvent être simplement additionnées, ce qui est une simplification de la réalité complexe mais qui a prouvé son efficacité pratique.
Donnée(s)
- Note 1 (\(R_c\)): 12
- Note 2 (RQD): 17
- Note 3 (Espacement): 10
- Note 4 (État des joints): 25
- Note 5 (Eau): 10
Astuces
Faites toujours cette somme sur un papier ou avec une calculatrice, même si elle paraît simple. C'est une source d'erreur fréquente et bête ! Vérifiez deux fois votre addition.
Schéma (Avant les calculs)
Addition des notes partielles
Calcul(s)
Sommation des notes partielles
Schéma (Après les calculs)
Contribution des paramètres au RMR de base
Réflexions
Un score de 74 est élevé. Il place le massif dans la catégorie "Roche de bonne qualité" (Classe II). Cela signifie que, intrinsèquement, le terrain est favorable à la construction d'ouvrages souterrains.
Points de vigilance
Attention à ne pas utiliser le RMR de base directement pour le dimensionnement. Il doit impérativement être ajusté en fonction de l'orientation des fractures par rapport à l'ouvrage, comme vu dans la question suivante.
Points à retenir
- Le RMR de base est la somme des 5 premières notes.
- Il représente la qualité intrinsèque du massif.
- Il est noté sur 100.
Le saviez-vous ?
D'autres systèmes de classification, comme le Q-System de Barton, ne somment pas les notes mais les combinent dans une formule multiplicative et logarithmique, considérant que les paramètres ont des influences qui ne sont pas simplement additives.
FAQ
C'est une simplification empirique qui a été calibrée sur des centaines de cas réels de tunnels. Bien que la physique soit plus complexe, cette approche simple a montré une bonne corrélation avec le comportement réel des massifs rocheux.Pourquoi additionne-t-on les notes ?
Résultat Final
A vous de jouer
En utilisant les notes des exercices "A vous de jouer" des questions 1 (Note=7) et 2 (Note=13), et en gardant les autres inchangées, quel serait le nouveau RMR de base ?
Question 7 : Ajustement pour l'Orientation des Discontinuités
Principe
Un même massif rocheux ne se comportera pas de la même manière selon la direction dans laquelle on le creuse. L'orientation des fractures par rapport à l'axe du tunnel est un facteur clé pour la stabilité des parements, car elle peut créer des blocs instables.
Mini-Cours
Ce facteur d'ajustement (F6) est une note négative (une pénalité) qui dépend du type d'ouvrage (tunnel, fondation, pente) et de la relation angulaire entre la direction de l'ouvrage et l'orientation (direction et pendage) des discontinuités principales. Un creusement "à contre-pendage" (contre la pente des fractures) est généralement défavorable car il favorise la formation de dièdres instables en voûte.
Remarque Pédagogique
Cette étape est cruciale car elle lie la géologie (le terrain) à l'ingénierie (le projet). Un bon géotechnicien peut parfois suggérer de modifier légèrement l'axe d'un tunnel pour passer d'une condition "défavorable" à "favorable" et ainsi économiser des millions sur le coût du soutènement.
Normes
Les abaques d'ajustement de Bieniawski (1989) sont la référence standard pour ce paramètre. Ils fournissent des notes pour des conditions qualitatives allant de "très favorable" à "très défavorable".
Formule(s)
Il n'y a pas de formule. La note d'ajustement est lue directement dans un tableau en fonction de la description de l'interaction entre l'ouvrage et les discontinuités.
Hypothèses
On suppose que les familles de discontinuités principales qui contrôlent la stabilité ont été correctement identifiées.
Donnée(s)
L'énoncé précise que le creusement se fait à contre-pendage des discontinuités, une condition jugée "défavorable" (unfavourable).
Astuces
Visualisez les plans de fracture et la direction de creusement en 3D avec vos mains. Cela aide énormément à comprendre si les blocs "tombent" ou s'ils sont "retenus" par la géométrie.
Schéma (Avant les calculs)
Orientation Défavorable : creusement à contre-pendage
Abaque et Utilisation
On identifie la condition "Défavorable" pour les Tunnels dans cet abaque pour trouver la note de -10.
Abaque d'ajustement pour l'Orientation (Tunnels)
Calcul(s)
Détermination de la note d'ajustement
Une condition "défavorable" (unfavourable) entraîne une pénalité sur le RMR de base.
Schéma (Après les calculs)
Application de l'ajustement
Réflexions
Une pénalité de -10 points est significative. Elle montre que même un massif de bonne qualité intrinsèque peut devenir problématique si l'ouvrage est mal orienté par rapport à sa structure géologique.
Points de vigilance
Attention, ce facteur d'ajustement est toujours négatif ou nul, c'est une pénalité. De plus, les valeurs d'ajustement sont différentes pour les tunnels, les fondations ou les pentes. Utilisez le bon tableau !
Points à retenir
- Ce paramètre lie la géologie au projet d'ingénierie.
- C'est une note négative qui corrige le RMR de base.
- Il dépend du type d'ouvrage et de l'orientation relative.
Le saviez-vous ?
Pour analyser l'orientation des discontinuités, les géologues utilisent une projection stéréographique (canevas de Wulff ou de Schmidt). C'est un outil puissant pour représenter des plans et des lignes 3D sur une feuille de papier 2D.
FAQ
Pour les tunnels, la condition "très favorable" correspond à une note de 0 (pas de pénalité). Pour les pentes, elle peut correspondre à une note de 0, mais pour les fondations, elle peut être de -2.Et si l'orientation est "très favorable" ?
Résultat Final
A vous de jouer
Si le tunnel était creusé dans le sens du pendage des discontinuités (condition "moyenne"), quelle serait la pénalité ?
Question 8 : RMR Final et Classe du Massif
Principe
Le RMR final est l'indice qui prend tout en compte : la qualité intrinsèque du massif et l'interaction avec l'ouvrage. C'est cet indice qui est utilisé pour le pré-dimensionnement du soutènement et l'évaluation de la stabilité.
Mini-Cours
Le RMR final est classé en cinq catégories, de la Classe V (très mauvaise qualité, RMR < 20) à la Classe I (très bonne qualité, RMR > 80). À chaque classe sont associés des paramètres empiriques de conception, comme le temps d'auto-stabilité (stand-up time) et des recommandations de soutènement.
Remarque Pédagogique
La classification est le but ultime de l'exercice. Le chiffre "64" seul ne dit rien à un non-spécialiste. Le traduire en "Classe II - Roche de bonne qualité" le rend compréhensible et permet de communiquer efficacement sur les risques et les besoins du projet.
Normes
La table de classification RMR de Bieniawski (1989) est la référence mondiale pour passer de la valeur numérique du RMR à une classe et une description qualitative.
Formule(s)
Formule du RMR final
Hypothèses
On suppose que les corrélations empiriques entre la classe RMR et le comportement du massif, établies sur des centaines de cas passés, s'appliquent à notre projet actuel.
Donnée(s)
- RMR_base: 74
- Ajustement: -10
Astuces
Ayez toujours sur vous une version de poche des tables RMR. C'est un outil indispensable pour une première évaluation rapide sur le terrain.
Schéma (Avant les calculs)
Détermination de la Classe RMR
Calcul(s)
Calcul du RMR final
Détermination de la classe
On se réfère ensuite à la table des classes de massif RMR. Un RMR de 64 se situe dans l'intervalle [61 - 80].
| RMR | Classe | Description |
|---|---|---|
| 81-100 | I | Roche de très bonne qualité |
| 61-80 | II | Roche de bonne qualité |
| 41-60 | III | Roche de qualité moyenne |
| 21-40 | IV | Roche de mauvaise qualité |
| <21 | V | Roche de très mauvaise qualité |
Schéma (Après les calculs)
Positionnement du RMR final sur l'échelle de classification
Réflexions
Un massif de Classe II est considéré comme de "bonne qualité". Pour un tunnel, cela implique qu'il aura un temps d'auto-stabilité (stand-up time) de plusieurs jours pour une portée de 5m, et nécessitera un soutènement systématique mais relativement léger, typiquement des boulons d'ancrage espacés et une fine couche de béton projeté.
Points de vigilance
Une classification géomécanique n'est pas un calcul de conception détaillé. C'est un outil de pré-dimensionnement et d'aide à la décision. Elle doit toujours être complétée par des analyses de stabilité spécifiques (calculs à l'équilibre limite ou numériques).
Points à retenir
- Le RMR final est l'indice de conception.
- Il détermine la classe du massif (de I à V).
- La classe RMR guide le choix du type de soutènement.
Le saviez-vous ?
Le RMR est corrélé empiriquement à des propriétés mécaniques du massif, comme son module de déformation (\(E_m\)) ou sa résistance (critère de Hoek-Brown). Par exemple, \(E_m \text{ (GPa)} \approx 10^{ ( (\text{RMR}-10)/40 ) }\).
FAQ
Non. Le facteur d'ajustement pour l'orientation est une pénalité. Sa valeur est toujours négative ou nulle. Le RMR final est donc toujours inférieur ou égal au RMR de base.Peut-on avoir un RMR final plus élevé que le RMR de base ?
Résultat Final
A vous de jouer
Avec le RMR de base calculé dans le "A vous de jouer" de la Q6 (RMR_base = 65), et en considérant une orientation "très défavorable" (pénalité de -12), quel serait le RMR final ?
Outil Interactif : Simulateur RMR
Utilisez les curseurs pour voir comment la résistance de la roche et le RQD influencent la classification finale du massif rocheux. Les autres paramètres sont fixés à leurs valeurs de l'exercice.
Paramètres d'Entrée
Résultats Clés
Quiz Final : Testez vos connaissances
1. Lequel de ces paramètres n'est PAS directement utilisé pour calculer le RMR de base ?
2. Un RMR final de 35 correspond à quelle classe de massif rocheux ?
3. Dans l'évaluation de l'état des discontinuités, quel critère est le plus favorable ?
4. Si le RMR de base est de 58 et que l'orientation des discontinuités est jugée "très favorable" pour un tunnel, quel sera le RMR final ?
5. Une augmentation de la résistance de la roche intacte (\(R_c\)) de 80 MPa à 150 MPa aura quel effet sur le RMR ?
- RMR (Rock Mass Rating)
- Système de classification géotechnique pour évaluer la qualité d'un massif rocheux. L'indice varie de 0 à 100.
- RQD (Rock Quality Designation)
- Pourcentage de carottes de sondage de longueur supérieure à 10 cm sur la longueur totale du sondage. Il mesure le degré de fracturation.
- Discontinuité
- Terme général pour désigner toute fracture, joint, faille ou plan de stratification qui interrompt la continuité de la roche.
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