Classification d'un Massif Rocheux selon l'Indice Q de Barton
Comprendre le Système Q de Barton
Le système de classification Q, développé par Barton, Lien et Lunde, est une méthode empirique pour évaluer la qualité d'un massif rocheux, principalement pour la conception d'ouvrages souterrains comme les tunnels. Il combine six paramètres pour quantifier la qualité de la roche en un seul indice, Q. Ces paramètres représentent la géométrie du bloc (RQD/Jn), la résistance au cisaillement des discontinuités (Jr/Ja), et les contraintes actives (Jw/SRF). L'indice Q est ensuite utilisé pour estimer les besoins en soutènement et la stabilité de l'excavation.
Données de l'étude
- RQD : Le massif est de bonne qualité, avec un RQD mesuré de 85%.
- Indice des familles de joints (\(J_n\)) : On observe deux familles de joints principales, plus quelques joints aléatoires.
- Indice de rugosité des joints (\(J_r\)) : Les surfaces des joints sont ondulées et rugueuses.
- Indice d'altération des joints (\(J_a\)) : Les joints présentent une légère altération de surface, avec un remplissage de sable et de silt.
- Facteur de réduction lié à l'eau (\(J_w\)) : Des venues d'eau de faible importance sont observées (écoulement modéré).
- Facteur de réduction des contraintes (SRF) : Le tunnel est creusé à grande profondeur dans une roche massive compétente, avec des risques de "coups de toit" (rock burst).
Questions à traiter
- Déterminer la valeur de chacun des six paramètres du système Q (RQD, \(J_n\), \(J_r\), \(J_a\), \(J_w\), SRF) à partir des tables de classification de Barton.
- Calculer l'indice de qualité du tunnel, Q.
- Qualifier la qualité du massif rocheux sur la base de la valeur de Q.
Correction : Classification d'un Massif Rocheux selon l'Indice Q de Barton
Question 1 : Détermination des valeurs des paramètres
Principe :
On attribue une valeur numérique à chaque paramètre en se basant sur les descriptions et les tables de classification de Barton et al. (1974).
Détermination des valeurs :
- RQD : La valeur est utilisée directement. RQD = 85.
- \(J_n\) (Indice des familles de joints) : "Deux familles plus joints aléatoires" correspond à une valeur de \(J_n\) = 9.
- \(J_r\) (Indice de rugosité) : "Ondulé, rugueux" correspond à une valeur de \(J_r\) = 3.0.
- \(J_a\) (Indice d'altération) : "Remplissage de sable, silt ou argile sableuse de faible épaisseur" correspond à une valeur de \(J_a\) = 4.0.
- \(J_w\) (Facteur de réduction lié à l'eau) : "Écoulement modéré" correspond à une valeur de \(J_w\) = 0.66.
- SRF (Facteur de réduction des contraintes) : "Roche compétente, problèmes de contraintes" (coups de toit) à grande profondeur suggère une valeur de SRF entre 5 et 10. Prenons une valeur moyenne de 7.5.
Question 2 : Calcul de l'indice Q
Principe :
L'indice Q est calculé à l'aide de la formule multiplicative qui combine les six paramètres.
Formule(s) utilisée(s) :
Calcul :
Question 3 : Qualification de la qualité du massif rocheux
Principe :
La qualité du massif est classée en fonction de la valeur de Q :
| Valeur de Q | Qualité du Massif |
|---|---|
| > 400 | Exceptionnellement bonne |
| 100 - 400 | Extrêmement bonne |
| 40 - 100 | Très bonne |
| 10 - 40 | Bonne |
| 4 - 10 | Moyenne |
| 1 - 4 | Mauvaise |
| 0.1 - 1 | Très mauvaise |
| 0.01 - 0.1 | Extrêmement mauvaise |
| < 0.01 | Exceptionnellement mauvaise |
Analyse :
Avec une valeur Q de 0.62, le massif rocheux se situe dans la plage [0.1 - 1.0].
Quiz Rapide : Testez vos connaissances
1. Le premier terme de l'équation de Q, (RQD/Jn), représente :
2. Un massif rocheux sec et sans contraintes particulières aura des valeurs de Jw et SRF de :
3. Un indice Q élevé (par exemple Q > 40) suggère généralement que :
Glossaire
- Indice Q de Barton
- Système de classification empirique des massifs rocheux qui combine six paramètres pour évaluer la qualité de la roche et estimer les besoins en soutènement des excavations souterraines.
- RQD (Rock Quality Designation)
- Mesure du pourcentage de carotte de bonne qualité (>10 cm) récupérée lors d'un forage. Premier terme de la formule de Q.
- Jn, Jr, Ja
- Indices décrivant les caractéristiques des discontinuités : Jn (nombre de familles de joints), Jr (rugosité des joints) et Ja (altération des joints).
- Jw, SRF
- Facteurs de réduction qui tiennent compte des conditions actives : Jw (présence et pression de l'eau) et SRF (état des contraintes dans le massif).
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