POLITECNICO DI TORINO
REGION AUTONOME VALLEE D’AOSTE
UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PARMA
Sion, 6 mai 2004
MODELISATION GEOMETRIQUE ET DU
COMPORTEMENT MECANIQUE
du site d’Arnad (Vallée d’Aoste)
Prof. A.M. Ferrero
Prof. G. Forlani
Ing. Iris Hélène Voyat
OBJECTIF DE LA RECHERCHE
DECLENCHEMENT
Niveau de danger
d’une falaise
DEVELOPPEMENT
DU MOUVEMENT
SUR LE VERSANT
OBJECTIF DE LA RECHERCHE
RELEVEES
DE LA FALAISE
MODELISATIONS
NUMERIQUES
ÉVALUATION DES
VOLUMES MAXIMUMS
POTENTIELLEMENT INSTABLES
LE SITE D’ARNAD
• modèles
photogrammétriques 3D
• modèle géométrique
RESOBLOK
relevé géostructural
classique
relevé
géophysique
carotes
2 sondages
observation
camera vidéo
essais
géophysiques
sondages
• modèle du comportement
mécanique
3DEC
caractérisation mécanique
relevé des blocs à la base
de la falaise
PHASES DE L’ETUDE
1
RELEVE
de la falaise
2
MODELISATION GEOMETRIQUE
de l’amas rocheux
Photogrammétrie numérique
Technologie laser
3
ANALYSE CINEMATIQUE
des conditions de
stabilité de la falaise
4
MODELISATION
DU COMPORTEMENT MECANIQUE
de l’amas rocheux
Resoblok
(LAEGO-INERIS)
Bloc clé
DEM
RELEVE DES FALAISES
1
RELEVE
STRUCTURAL
+
RELEVE
TOPOGRAPHIQUE
2
3
MODELISATION GEOMETRIQUE
4
RELEVE DES FALAISES
1
RELEVE
STRUCTURAL
2
RELATIONS ENTRE
LES FAMILLES DE
DISCONTINUITES
3
4
Méthodes classiques:
• scanline
• fenêtres d’oservation
difficile estimer des
aspects du système
de fracturation
indispensables pour
l’analyse de la stabilité
MODELES NUMERIQUES 3D
+
IMAGES PHOTOGRAFIQUES
RELEVE DES FALAISES
1
2
IMAGES 3D
topographie de la falaise
localisation des fractures
3
orientation des plans de fracturation
partiellement exposés
mesures d’espacement
4
hiérarchie de la fracturation
scanline
sur les images 3D
RELEVE DES FALAISES
1
IMAGES 3D
Par rapport au relevé géostructural classique:
2
plus grand n° d’informations
relevé de falaises inaccessibles
3
réduction du caractère subjectif de l’échantillonnage
consultable successivement au relevé
4
géométries comparables dans le temps
RELEVE DES FALAISES
Photogrammétrie numérique
Laser scanner
Modèle stéréoscopique
Modèle solide
1
2
3
4
ARNAD
RELEVE DES FALAISES
Photogrammétrie numérique
Laser scanner
Modèle stéréoscopique
Modèle solide
1
2
3
détermination des surfaces qui décrivent la topographie
orientation des plans de fracturation partiellement exposés
localisation des fractures
mesures d’espacement
-MATLAB
hiérarchie de la fracturation
-IOBE
-RANSAC
4
MODELE GEOMETRIQUE
Algoritmo RANSAC (Fischler & Bolles, 1981)
1
Ricerca un modello predefinito in un insieme di dati sperimentali
contenente una percentuale anche molto rilevante di errori grossolani
Procedura:
2
Dati estratti
•Eseguo L prove
•Estrazione casuale di N dati (tanti quanti
servono per definire il modello, es. N=2
per una retta)
3
4
•Valutazione degli scarti rispetto al
modello (selezionando quelli che cadono
entro una soglia predefinita – verde e
scartando gli altri – rosso)
•L’insieme che contiene il numero maggiore
di dati rappresenta il modello ricercato
Modello da ricercare
Soglia di tolleranza
Algoritmo RANSAC (Fischler & Bolles, 1981)
Se sono presenti più sottoinsiemi coerenti di dati (es. più rette):
1
2
1) eseguo un ciclo RANSAC
=> estraggo una retta
2) elimino tutti i punti del set
più votato (pti della retta
estratta)
1° CICLO RANSAC
1^ = 5
2^ = 11
3^ = 9
3) “pochi” punti restanti?
SI = FINE
3
NO = riassegno i parametri di
selezione; torno a 1
4
elimino gli 11 punti nella fascia di accettazione della 2^ estrazione
Algoritmo RANSAC (Fischler & Bolles, 1981)
1
2
1) eseguo un ciclo RANSAC
=> estraggo una retta
2) elimino tutti i punti del set
più votato (pti della retta
estratta)
2° CICLO RANSAC
1^ = 5
2^ = 3
3^ = 9
3) “pochi” punti restanti?
SI = FINE
3
4
NO = riassegno i parametri di
selezione; torno a 1
Punti critici:
- come assegnare/riassegnare i parametri (cambiare le probabilità?)
- come decidere che i punti rimasti sono “pochi” (analisi distribuzione)
MODELISATION GEOMETRIQUE
RESOBLOK
1
2
3
4
LAEGO - Ecole des Mines de Nancy
ANALYSE CINEMATIQUE
RESOBLOK
1
LAEGO - Ecole des Mines de Nancy
B.S.A. Méthode du bloc clé
2
Rapporto tra il numero di blocchi affioranti ed il numero
di blocchi instabili
blocchi affioranti
instabili
3
numero dei blocchi
250
200
150
100
50
0
c=0, f=0, g=0
4
c=0, f=40,
g=25
c=0, f=45,
g=25
c=0.1, f=40,
g=25
caratteristiche fisiche
c=0.3, f=40,
g=25
MODELISATION MECANIQUE
3DEC
1
Itasca
•Description
géométrique
2
Interface
Resoblok–3DEC
•Discrétisation
•Propriétés mécaniques
3
•Conditions
cinématiques
•Cycles de calcul
4
MODELES DE
COMPORTEMENT:
roche
isotropo elastico-lineare
discontinuités
elasto-plastico con criterio
di rottura di Mohr-Coulomb
MODELISATION MECANIQUE
3DEC
1
Itasca
•Description
géométrique
2
•Discrétisation
•Propriétés mécaniques
3
•Conditions
cinématiques
•Cycles de calcul
4
MODELES DE
COMPORTEMENT:
roche
isotropo elastico-lineare
discontinuités
elasto-plastico con criterio
di rottura di Mohr-Coulomb
MODELISATION MECANIQUE
Description géométrique
1
2
blocchi
– definizione della geometria di
scavo
Discrétisation
– generazione della maglia
Propriétés
– proprietà meccaniche
– modelli costitutivi
Condition au liites
– condizioni cinematiche
– condizioni tensionali
Cycle de calcul
– definizione delle history
– ricerca dell’equilibrio iniziale
– spostamenti e tensioni
3
4
– definizione dei limiti del modello
– caratterizzazione del sistema di
alle differenze finite
POLITECNICO DI TORINO
REGION AUTONOME VALLEE D’AOSTE
UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PARMA
Sion, 6 mai 2004
MODELISATION GEOMETRIQUE ET DU
COMPORTEMENT MECANIQUE
du site d’Arnad (Vallée d’Aoste)
Prof. A.M. Ferrero
Prof. G. Forlani
Ing. Iris Hélène Voyat