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10.1 : Résistance de la pente - Géosciences

10.1 : Résistance de la pente - Géosciences


Le gaspillage de masse se produit lorsqu'une pente échoue. La stabilité de la pente est finalement déterminée par deux facteurs principaux : l'angle de la pente et la résistance du matériau sous-jacent. La force de gravité, qui joue un rôle dans le gaspillage de masse, est constante à la surface de la Terre pour la plupart, bien que de petites variations existent en fonction de l'altitude et de la densité de la roche sous-jacente. Sur la figure, un bloc de roche situé sur une pente est tiré vers le centre de la Terre par la force de gravité (fg). La force gravitationnelle agissant sur une pente peut être divisée en deux composantes : la force de cisaillement ou force motrice (fs) poussant le bloc vers le bas de la pente, et la force normale ou de résistance (fn) poussant dans la pente, ce qui produit un frottement. La relation entre la force de cisaillement et la force normale est appelée résistance au cisaillement. Lorsque la force normale, c'est-à-dire le frottement, est supérieure à la force de cisaillement, le bloc ne ne pas descendre la pente. Cependant, si l'angle de la pente devient plus raide ou si le matériau de la terre est affaibli, la force de cisaillement dépasse la force normale, compromettant la résistance au cisaillement, et un mouvement descendant se produit.

Dans la figure, les vecteurs de force changent à mesure que l'angle de pente augmente. La force gravitationnelle ne change pas, mais la force de cisaillement augmente tandis que la force normale diminue. L'angle le plus raide auquel la roche et le sol sont stables et ne pas descendre la pente s'appelle le angle de repos. L'angle de repos est mesuré par rapport à l'horizontale. Lorsqu'une pente est à l'angle de repos, la force de cisaillement est en équilibre avec la force normale. Si la pente devient légèrement plus raide, la force de cisaillement dépasse la force normale et le matériau commence à descendre la pente. L'angle de repos varie pour tous les matériaux et pentes en fonction de nombreux facteurs tels que la taille des grains, la composition des grains et la teneur en eau. La figure montre l'angle de repos du sable versé en tas sur une surface plane. Les grains de sable tombent en cascade sur les côtés du tas jusqu'à ce qu'ils s'immobilisent à l'angle de repos. À cet angle, la base et la hauteur du pieu continuent d'augmenter, mais l'angle des côtés reste le même.

L'eau est un facteur commun qui peut modifier considérablement la résistance au cisaillement d'une pente particulière. L'eau se trouve dans espaces interstitiels, qui sont des espaces d'air vides dans les sédiments ou les roches entre les grains. Par exemple, supposons qu'un tas de sable sec a un angle de repos de 30 degrés. Si de l'eau est ajoutée au sable, l'angle de repos augmentera, peut-être jusqu'à 60 degrés ou même 90 degrés, comme un château de sable construit sur une plage. Mais si trop d'eau est ajoutée aux pores du château de sable, l'eau diminue la résistance au cisaillement, abaisse l'angle de repos et le château de sable s'effondre.

Un autre facteur influençant la résistance au cisaillement sont les plans de faiblesse dans les roches sédimentaires. Les plans d'assise (voir chapitre 5) peuvent jouer le rôle de plans de faiblesse importants lorsqu'ils sont parallèles à la pente mais moins s'ils sont perpendiculaires à la pente [1]. emplacements A et B, le litage est presque perpendiculaire à la pente et relativement stable. A l'emplacement D, le litage est presque parallèle à la pente et assez instable. À l'emplacement C, le litage est presque horizontal et la stabilité est intermédiaire entre les deux autres extrêmes [1]. De plus, si des minéraux argileux se forment le long des plans de stratification, ils peuvent absorber l'eau et devenir glissants. Lorsqu'un plan de stratification de schiste (argile et limon) devient saturé, il peut abaisser la résistance au cisaillement de la masse rocheuse et provoquer un glissement de terrain, comme lors de l'éboulement rocheux de Gros Ventre en 1925, dans le Wyoming. Voir la section des études de cas pour plus de détails sur ce glissement de terrain et sur d'autres.


Analyse de rupture de pente non homogène tridimensionnelle par la méthode de réduction de résistance et la méthode de réduction de résistance locale

Un modèle numérique d'analyses tridimensionnelles (3D) de la stabilité des glissements de terrain anciens est réalisé par la méthode de réduction de résistance locale (LSRM) et la méthode de réduction de résistance (SRM). Un modèle numérique d'analyses tridimensionnelles (3D) de la stabilité des glissements de terrain anciens est réalisé par la méthode de réduction de résistance locale (LSRM) et la méthode de réduction de résistance (SRM). Cependant, il est évident que la pente est instable lorsque le sol glissant est suffisamment fragilisé. Dans cet article, le LSRM est adopté qui représente la zone de glissement affaiblie par un ancien glissement de terrain dans le FLAC3D. Les auteurs ont fondé de nombreux résultats inattendus sur la valeur du FOS, le temps de calcul et le déplacement symétrique du plan en comparant le LSRM et le SRM. On constate également que la valeur de FOS de pente 3D avec couche faible est étroitement liée à la charge locale.

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Analyse de défaillance d'une pente taillée dans la roche formée par des blocs stratifiés à Fort Munro, au Pakistan

La rupture des blocs est un type courant d'incertitude dans les pentes rocheuses en blocs et en couches. L'un des types les plus critiques de rupture de bloc est un glissement de renversement en flexion du sommet de la pente. Dans la recherche actuelle, ce type de rupture de bloc est étudié par modélisation numérique. À cette fin, des enquêtes approfondies sur le terrain et des tests en laboratoire ont été menés pour déterminer la géologie structurale et les paramètres de résistance. La théorie des blocs a été utilisée au sein du réseau d'outil d'analyse de structure et de modèle géotechnique (GeoSMA-3D) pour identifier les blocs glissants clés. La méthode de réduction de la résistance (SRM) a été sélectionnée dans le programme informatique aux différences finies FLAC 3D pour examiner le mécanisme de rupture de toute la pente coupée. Le volume des blocs coulissants, les faces de glissement des blocs, le déplacement horizontal et le facteur de sécurité (FS) correspondant ont été évalués à l'aide d'un logiciel. Les résultats ont indiqué que la pente de coupe est instable et qu'une rupture partielle par flexion des blocs peut se produire dans la partie supérieure de la pente. Les résultats suggèrent que la déformation des couches supérieures de la pente coupée était plus importante que celle des couches inférieures. Les résultats de la présente étude peuvent être utilisés pour effectuer un traitement de sécurité opérationnelle de la pente de coupe en couches au Pakistan.

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