Experiment and modeling of damage under dynamic loading for two limestones
Expérimentation et modélisation de l'endommagement sous chargements dynamiques de deux roches calcaires
Résumé
The mining and quarrying industries aim at controlling the block size distribution and at predicting rock fragmentation. Under dynamic loading, three areas appear, namely, a crushing zone, a multiple fragmentation zone, and then a single fragmentation zone. Ballistic and pyrotechnic experiments have been performed to introduce and analyze fragmentation. Two limestones have been studied (a crinoidal limestone and the so-called ``blanche de Beaucaire''). These two rocks are compared. An analytic analysis allows for the identification of different damage regimes under dynamic compressive loading. A tensile damage law coupled with a plasticity model is used to simulate the experiments. This model (with very few parameters) is identified when quasi-static experiments are performed. Simulations allow for the extraction of relevant parameters of the different fragmentation zones.
Lors d'un tir d'abattage à l'explosif en carrière, l'exploitant est particulièrement intéressé par la blocométrie du tir et donc la fragmentation de la roche. Lorsqu'une roche est soumise à une sollicitation dynamique, trois zones de fragmentation sont expérimentalement observées : une zone de broyage près du chargement, puis une zone de fragmentation multiple et enfin une zone de fragmentation simple. Des essais balistiques et pyrotechniques sont présentés et analysés pour comprendre et modéliser la fragmentation. Les essais sont réalisés sur deux roches calcaires : le calcaire crinoïde et la ``blanche de Beaucaire''. Une comparaison de la fragmentation de ces deux matériaux est réalisée. Une étude analytique permet d'identifier les différents modes d'endommagement lors d'un chargement dynamique de compression. Une loi d'endommagement dynamique en tension couplée à un modèle de plasticité est proposée et permet de simuler les essais. Ce modèle, dans lequel peu de paramètres interviennent, est identifié à partir d'essais quasi statiques. Les simulations permettent d'identifier les paramètres influençant les différentes zones de fragmentation.