Finissante au doctorat en ingénierie, Mahsa Mahdavirad a effectué sa soutenance de thèse le 9 mars 2026. Sous la direction de recherche d’Ali Saeidi (UQAC) et la codirection de Jean-François Noël (Hydro-Québec), sa thèse a pour titre «Étude des critères de résistance au cisaillement des discontinuités rocheuses et développement de méthodes d’estimation de la taille des blocs rocheux fondées sur la persistance des discontinuités».
Sous la présidence d’Ahmed Rahem (UQAC), le jury d’évaluation était composé de Patrice Rivard (Université de Sherbrooke) et d’Abbas Kamali Bandpey (ArcelorMittal Mines et Infrastructure Canada).
Résumé de la thèse
Considérer la stabilité des massifs rocheux lors de leur conception est fondamentale pour la sécurité des projets géotechniques et miniers. Cette stabilité dépend d’une variété de facteurs – incluant l’orientation des joints, les propriétés de résistance de la roche (résistances à la compression, à la traction et au cisaillement), et les conditions de contraintes in-situ. Une compréhension approfondie de ces paramètres est essentielle pour identifier les mécanismes potentiels de rupture et concevoir des systèmes de soutènement efficaces. La mesure précise de chaque variable augmente la fiabilité des conceptions géomécaniques ; cependant, des incertitudes apparaissent souvent à cause des erreurs de mesure ou de la disponibilité de plusieurs méthodes d’essai pour une même propriété.
Un défi majeur en ingénierie des roches est l’érosion des massifs rocheux soumis à l’action de l’eau en écoulement. Des recherches récentes ont identifié les paramètres clés gouvernant la résistance aux forces érosives : la résistance au cisaillement des joints, la nature de la surface érodable, le volume des blocs rocheux, l’ouverture des joints, la géométrie et l’orientation des blocs par rapport à la direction de l’écoulement, ainsi que le module de déformation du massif rocheux. Le développement d’une nouvelle méthode de prévision de l’érosion nécessite donc à la fois une compréhension plus approfondie de ces paramètres et des améliorations dans les techniques utilisées pour leur détermination. Cette thèse de doctorat se concentre sur deux paramètres géomécaniques critiques – la résistance au cisaillement des joints rocheux et le volume des blocs rocheux – en les abordant séquentiellement.
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Dans la première partie de l’étude, la résistance au cisaillement des joints rocheux est examinée de manière critique. Les facteurs influençant cette propriété sont passés en revue, incluant les caractéristiques des joints, les conditions de contrainte, et les effets hydrogéologiques. L’étude discute divers critères de résistance au cisaillement des joints rocheux, en exposant leurs limites et leurs applications pratiques. En utilisant des données d’essais de cisaillement direct provenant de la centrale du barrage Romaine-IV, les capacités prédictives des critères de Mohr–Coulomb, Patton et Barton–Bandis sont comparées. Il est démontré que le critère de Barton-Bandis tend à surestimer la résistance au cisaillement des joints par rapport aux autres modèles sous les conditions testées.
La seconde partie traite du défi posé par l’estimation fiable du volume des blocs rocheux au sein de massifs rocheux fracturés caractérisés par des joints non persistants. Les méthodes traditionnelles, qui supposent typiquement la persistance totale des joints, représentent inadéquatement la variabilité et la complexité inhérentes aux formations rocheuses naturelles. Pour surmonter ces limites, cette étude utilise une modélisation par réseaux de fractures discrètes (DFN) à l’aide du logiciel 3DEC, en intégrant la persistance, l’orientation et l’espacement des joints. Une équation basée sur la persistance a été développée, améliorant significativement la précision des prévisions du volume moyen des blocs. Cette équation a été validée à travers des applications pratiques, incluant une analyse de l’évacuateur de crue du barrage de Brogo. En outre, une méthode probabiliste pour évaluer la distribution in-situ des tailles des blocs (IBSD) a été développée, aboutissant à six équations qui quantifient la proportion des volumes des blocs selon différentes catégories de taille. L’efficacité de cette approche probabiliste a été validée par des simulations numériques et des études de cas pratiques, notamment celle de l’évacuateur de crue du barrage de Dartmouth. Les méthodologies améliorées présentées offrent des outils pratiques aux ingénieurs pour prédire de manière fiable les tailles des blocs et leurs distributions, améliorant ainsi significativement la sécurité, la stabilité et l’efficacité de conception des ouvrages rocheux.
Félicitations à Mahsa Mahdavirad pour la soutenance de sa thèse de doctorat!
