14 avril 2025
La mécanique des roches joue un rôle essentiel dans les secteur miniers et civils, ainsi que le creusement de tunnels. Dans l'industrie minière, elle permet d'analyser le comportement des formations rocheuses en sous-sol afin de développer des techniques d'excavation et d'extraction des minéraux à la fois sûres et efficaces. Dans le domaine des infrastructures du génie civil, elle contribue à la stabilité des ouvrages dans le roc, garantissant leur durabilité et leur sécurité.
Pour affiner l’analyse du comportement des massifs rocheux, les technologies de télédétection et géomatique, telles que la photogrammétrie et la détection par laser (LiDAR), sont utilisées pour générer des images 3D et des modèles numériques précis. Ces outils font partie de l’arsenal de Jonathan Aubertin, professeur au Département de génie de la construction de l’ÉTS, qui les applique à trois domaines clés : l’évaluation et le suivi des géorisques, l’optimisation des opérations de dynamitage et l’analyse des excavations souterraines
Mitiger les géorisques
Les géorisques prennent diverses formes, telles que les chutes de blocs, les ruptures d’infrastructures ou les glissements de terrain. L’objectif est de les prévenir, les anticiper et les atténuer. Par exemple, certaines anciennes carrières situées en milieu urbain sont réaffectées en sites de dépôt pour des déblais et divers débris. Grâce aux instruments de télédétection, il est possible d’évaluer les conditions des parois rocheuses vieillissantes et de surveiller les mouvements qui affectent ces remblais, notamment les tassements ou les prémices de glissements.
L’enjeu principal est de mesurer les déformations topographiques afin d’identifier et d’analyser les signes précurseurs de ces phénomènes. Cette approche permet d’évaluer leur ampleur et de développer des solutions adaptées pour réduire les risques associés.
Diminuer l’empreinte énergétique des mines grâce aux explosifs
Les procédés de comminution, tels que le concassage et le broyage, représentent 50 % de l’énergie totale requise pour l’exploitation minière et 3 % de la consommation électrique mondiale, tous secteurs confondus. Une manière efficace de réduire cette consommation énergétique consiste à optimiser l’usage des explosifs, qui survient en amont du procédé du cycle de minage. En effet, l’énergie libérée par les explosifs est de 100 à 1 000 fois plus efficace que celle utilisée pour le concassage mécanique.
Cycle de minage
L’optimisation du sautage d’explosifs repose avant tout sur une caractérisation précise du massif rocheux. Jonathan Aubertin et son équipe de recherche ont mis au point une méthode de caractérisation in situ, offrant une représentation plus fidèle du comportement réel de la roche que les analyses en laboratoire. Cette approche s’appuie sur l’étude du profil des cratères générés par de petits tirs d’explosifs, permettant d’affiner la compréhension des mécanismes de fragmentation et d’améliorer l’efficacité du processus.
Prolonger la durée de vie des mines
Avec le temps, les excavations se referment progressivement, à une vitesse qui dépend du type de roche et de leur profondeur. Il est donc essentiel d’anticiper et d’évaluer leur évolution à long terme pour en prolonger l’exploitation. Les activités de recherche menées dans ce domaine comprennent l’instrumentation des sites, la modélisation numérique et les tests cycliques en laboratoire, et permettent d’adopter les meilleures stratégies pour assurer leur stabilité et leur pérennité. Les travaux de mécanique des roches menées à l’ÉTS portent sur l’instrumentation des ouvrages dans le roc, et leur modélisation afin de prédire le comportement long terme et mitiger les risques associés.
Un domaine clé en demande
La mécanique des roches est un domaine clé pour la sécurité et l’efficacité des opérations minières et des infrastructures souterraines. Grâce aux avancées technologiques, notamment la télédétection et la modélisation numérique, il est possible d’optimiser les méthodes d’excavation, de réduire l’empreinte énergétique de l’industrie minière et de mieux anticiper les géorisques. Les travaux menés par Jonathan Aubertin et son équipe illustrent l’importance d’une approche scientifique et innovante pour relever les défis liés à l’exploitation des ressources souterraines et à la pérennité des ouvrages.
