COMPÉTENCE ET INCOMPÉTENCE (mécanique des roches)

COMPÉTENCE ET INCOMPÉTENCE (mécanique des roches)

COMPÉTENCE & INCOMPÉTENCE, mécanique des roches

Les relations entre les contraintes appliquées à une roche et les déformations que celle-ci subit ne peuvent pas être directement étudiées sur le terrain. Il n’existe pas de méthode permettant de matérialiser directement et simplement le champ des contraintes ayant produit les déformations que l’on observe dans la nature; aussi est-on obligé d’avoir recours à des expériences de laboratoire en créant des déformations artificielles et en procédant par la suite à des comparaisons avec celles du terrain. Une éprouvette de matériel à étudier est soumise soit à des compressions, soit à des tensions, et les déplacements de matière sont mesurés en continu jusqu’à la cassure, en fonction des contraintes exercées (en ordonnée les contraintes et en abscisse les déformations).

Au début de l’expérience, lorsque les contraintes sont encore faibles, on constate que la courbe a une allure linéaire (généralement à forte pente). On est dans le domaine de la déformation dite élastique, car, les contraintes une fois supprimées, la roche revient à son état initial, sans déformation résiduelle.

Au-delà d’une certaine intensité de contrainte, variable suivant les roches, la pente de la courbe diminue généralement. Le seuil de l’élasticité est franchi, on entre dans le domaine de la déformation plastique. À ce stade, lorsque les contraintes sont relâchées, la roche conserve une certaine déformation dite permanente. Si les contraintes sont maintenues, ou augmentées, on peut arriver à la rupture.

La rupture d’une éprouvette de roche peut se produire à différents niveaux de contrainte, suivant la nature de la roche: avant le seuil d’élasticité, on parle dans ce cas de roche fragile; ou peu après le passage de ce seuil, avant que la déformation permanente ne devienne importante, la roche est alors dite cassante ou compétente; et, troisième cas possible, après une forte déformation permanente, pour une roche appelée ductile ou incompétente.

Cette notion de compétence et d’incompétence mécaniques des roches ne doit pas être perçue comme un concept absolu, mais plutôt dans un sens relatif. Dans une série géologique, il est hasardeux de dire que telle roche est compétente et que telle autre est incompétente; par contre, on peut affirmer qu’une roche est plus ou moins compétente ou incompétente qu’une autre. Par exemple, dans une alternance de bancs de grès et d’argile, cette dernière est moins compétente que le grès.

Très simplement, on dit que sous l’effet des contraintes, une roche se déformera de manière continue, d’autant plus qu’elle est incompétente et d’autant moins qu’elle est compétente. On peut aussi dire autrement que plus une roche est incompétente plus elle réagira souplement aux contraintes, c’est-à-dire se déformera sans se rompre.

Cependant, les expériences de laboratoire ne peuvent pas présenter de modèles entièrement satisfaisants pour ces notions. En effet, de nombreux facteurs variants sont modifiés ou absents (temps accéléré, échelles réduites...).

Il est aussi primordial de comprendre que les conditions thermodynamiques au moment de la déformation sont déterminantes dans l’attitude des roches face aux contraintes. On considère généralement que l’incompétence augmente avec la température. De plus, il peut arriver que les rapports de compétence à l’affleurement entre deux bancs rocheux ne soient pas les mêmes lors de la déformation en profondeur. Telle roche A moins compétente en surface que la roche B peut parfaitement devenir plus compétente à 40 ou 50 kilomètres de profondeur.

Encyclopédie Universelle. 2012.