Dynamic modelling of a mining-induced fault slip

Dans les mines profondes ou des contraintes élevées se produisent, les coups de terrain sont un problème car les ils peuvent endommager les ouvertures minières. Il est largement reconnu que les activités minières peuvent réactiver des failles dans les mines sous-terraines. La réactivation de ces failles peut entrainer un glissement de faille. Surtout, le glissement de faille fait naitre des ondes sismiques qui infligent des dégâts sérieux quand elles frappent la surface des ouvertures minières. La génération et la propagation des ondes sismiques sont des phénomènes dynamiques. Il s'ensuit donc que le glissement de faille doit être traité comme un phénomène dynamique Le comportement dynamique ainsi que le comportement statique des failles doit être examiné en considérant les effets des activités minières pour estimer les dégâts causés par les ondes sismiques.Premièrement, un examen de la documentation est effectué. L'examen a révélé que même si un nombre de lois statiques et dynamiques de frottement ont été proposés, ces lois de frottement ont été peu employés pour simuler les glissements de faille que se déroulent dans les mines sous-terraines. La revue a aussi révélé que la majorité des simulations ont été conduites en conditions statiques. Dans cette thèse, la modélisation dynamique d'un glissement de faille induit par des activités minières est présentée. Le modèle englobe l'entièreté d'une mine. En plus, une étude de cas pour la mine Garson à Sudbury, au Canada, est effectuée.Une étude paramétrique avec un modèle de mine en trois dimensions mène aux conclusions suivantes: (a) la profondeur d'exploitation minière, l'angle de friction de la faille, et la position de la faille ont une grande influence sur les déplacement relatifs en cisaillement d'une faille, tandis que l'angle de dilation de la faille et la dureté ont peu d'effet, (b) le taux de glissement maximal augmente en fonction du glissement absolu. Les résultats obtenus du modèle numérique dans lequel le modèle de résistance au cisaillement de Barton est implémenté ont démontré que la rugosité de la surface de la faille affecte grandement l'intensité des ondes sismiques qui émanent du glissement de faille et l'énergie sismique propagée. Les résultats impliquent qu'un glissement de faille survenant à une faille rugueuse est plus violent. L'effet produit par un sautage de production sur une faille proche est aussi examiné en considérant plusieurs séquences de sautage. Les résultats de l'analyse indiquent qu'un sautage de production exécuté selon une séquence temporelle peut induire un plus grand événement sismique qu'un sautage simultané. Une analyse dynamique tenant compte la collision et le déchargement d'une faille est aussi conduite. Il est démontré que le relâchement de la contrainte normale à la faille a une grande influence sur l'intensité des ondes sismiques. L'effet de la distance d'affaiblissement de faille due glissement sur les paramètres sismiques est aussi examiné L'étude indique que le taux de glissement et l'énergie sismique émanée sont significativement affectés par la distance d'affaiblissement de faille, tandis que le moment sismique n'est pas susceptible à la distance d'affaiblissement dans le cas ou le glissement de faille se déroule seulement dans une zone limitée. Pour estimer l'effet des propriétés physiques et mécaniques de la zone de cisaillement, une analyse régressive est exécutée pour la mine Garson. L'analyse est conduite selon la magnitude du moment et la vitesse de crête des particules. La rugosité de la surface de la faille et l'angle de friction dynamique sont étalonnés. Ensuite, les paramètres étalonnés sont validés par rapport à l'accélération maximale du terrain. À travers l'étude, une méthodologie pour étalonner les propriétés physiques et mécaniques de la faille selon l'étude du mouvement du terrain due aux ondes sismiques émanant d'un glissement de faille est développé.

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