Pour contribuer à la compréhension des processus d'arrachement et de fragmentation de la roche par l'explosif en ciel ouvert, le travail de recherche présenté dans ce mémoire vise à affiner les techniques empiriques de prédiction de fragmentation existantes. Un programme expérimental conséquent réalisé en échelle réelle sur site minier apporte des données ainsi que de nouveaux éléments par rapport à l'existant dans la littérature. En particulier, une comparaison entre résultats de tirs de charge unique et résultats de tirs à plusieurs charges est faite. Dans le contexte roche/explosif du site test, les résultats démontrent que le bénéfice industriel d'une prédiction charge par charge est limité. Une approche numérique a été mise en œuvre en parallèle du travail expérimental ; elle met à contribution un modèle rhéologique d'endommagement développé spécifiquement pour l'étude de laf ragmentation par l'explosif (Rouabhi, 2004). Des calculs 2D avec réduction d'échelle ont été réalisés ; l'utilisation d'un tel modèle d'endommagement s'avère indispensable, et la nécessité de coupler dans le futur les effets des ondes de choc et des gaz d'explosion dans la modélisation est soulignée. On explique par ailleurs de manière originale les résultats d'une étude expérimentale en laboratoire (Miklautsch et al., 2002). En fin de mémoire, plusieurs méthodologies de prédiction charge par charge aisément reproductibles sont testées et ajustées aux résultats du programme expérimental. On finit par montrer que la meilleure méthode offre même davantage de précision lorsqu'elle est appliquée avec les paramètres moyens des tirs et non charge par charge.

Le travail mené au cours de cette thèse s'est intéressé à l'étude de la propagation des sources d'incertitudes (données nucléaires, paramètres technologiques, biais de calcul) sur les paramètres intégraux, et à la mise au point d'une méthode d'optimisation multi-critères basée sur l'approche de représentativité et de transposition, permettant de réduire cette incertitude a priori sur une grandeur ciblée (keff , distribution de puissance,...) dès la phase de conception d'un nouveau programme expérimental. La première partie de cette thèse s'est intéressée aux schémas de calcul pour la détermination des profils de sensibilité des paramètres intégraux aux données nucléaires pour différentes échelles de modélisation (cellule, assemblage et cœur), et à leur optimisation multi-filière (REL et RNR). Un schéma de calcul simplifié, basé sur les théories des perturbations standard et généralisée, permet dès à présent la propagation de ces incertitudes sur un large type de grandeur intégrale. Ces travaux ont notamment permis de vérifier la bonne représentativité des réseaux UOX et MOX mis en œuvre dans l'expérience EPICURE par rapport aux REP actuels avec chargement mixte, et de mettre en évidence l'importance de certaines données nucléaires dans l'effet de bascule des nappes de puissance dans les grands cœurs de réacteurs. La seconde partie du travail s'est focalisée sur la mise en place d'outils et de méthodes d'aide à la conception des programmes expérimentaux dans les maquettes critiques. Ces méthodes sont basées sur une approche d'optimisation multi-paramétrée de la représentativité en utilisant simultanément différentes grandeurs d'intérêt. Enfin, une étude originale a été réalisée sur la prise en compte des corrélations entre informations intégrales dans le processus de transposition. La prise en compte de ces corrélations, couplée à la méthode de transposition multi-paramétrée permet l'optimisation de nouvelles configurations expérimentales, répondant au mieux aux besoins de qualification complémentaires des outils de calcul.

Le confinement des poteaux en béton a fait l’objet de plusieurs recherches dans les années précédentes et l’influence des différents paramètres sur l’efficacité du confinement a été aussi soigneusement étudiée, à savoir : la limite élastique de l’acier de confinement, l’espacement entre les barres transversales, la contrainte maximale du béton, l’inclusion des fibres dans le béton. Plusieurs modèles de confinement ont été proposés dans la littérature et l’examen de ces derniers a souligné le besoin de développer un modèle de confinement pour le béton à hautes performances. Ce dernier est caractérisé par son comportement fragile surtout dans les zones à forte sismicité ce qui réduit son utilisation. Il s’est avéré que l’utilisation des fibres, ne serait-ce qu’en petite quantité (0,0% à 1,0% du volume de béton), dans la matrice de béton est très bénéfique pour palier à ce problème de fragilité des BHP. Dans le cadre de ce projet nous allons effectuer une étude expérimentale qui consiste à effectuer des tests de compression centrée sur douze poteaux de dimensions : diamètre : 303 mm, hauteur : 1400 mm, afin d’examiner l’effet de plusieurs paramètres sur le comportement structural des poteaux en béton armé, à savoir : la résistance en compression du béton, l’espacement des étriers, la quantité de fibres utilisée, la présence de l’enrobage du béton, la présence de supports servant à retenir l’enrobage du béton. Les spécimens ont été fabriqués avec des bétons dont la résistance en compression spécifiée varie de 30MPa à 90MPa, selon le cas. Deux pas de spirales sont utilisés, 50 mm et 100 mm. La quantité de fibres variait de 0,0% à 1,0%. Les résultats de l’étude expérimentale montrent que la présence des fibres synthétiques dans la matrice de béton permet de remédier au problème de fragilité des BHP et que des gains de résistance sont observés au niveau du béton confiné et non confiné. L’ajout des fibres a permis à l’enrobage du béton d’atteindre sa résistance théorique et de se rompre par écrasement de matériaux et non par flambage. Des niveaux de ductilité importants sont atteints en fournissant un confinement adéquat aux BHP. Le nombre de spécimens pour analyser les variables : présence de l’enrobage et de supports, était insuffisant pour pouvoir tirer des conclusions fiables à ce sujet. Une bonne corrélation est observée lors de la comparaison des résultats expérimentaux et de ceux obtenus avec le modèle analytique proposé par Eid et Paultre qui est dérivé du modèle Cusson et Paultre.

Pour contribuer à la compréhension des processus d'arrachement et de fragmentation de la roche par l'explosif en ciel ouvert, le travail de recherche présenté dans ce mémoire vise à affiner les techniques empiriques de prédiction de fragmentation existantes. Un programme expérimental conséquent réalisé en échelle réelle sur site minier apporte des données ainsi que de nouveaux éléments par rapport à l'existant dans la littérature. En particulier, une comparaison entre résultats de tirs de charge unique et résultats de tirs à plusieurs charges est faite. Dans le contexte roche/explosif du site test, les résultats démontrent que le bénéfice industriel d'une prédiction charge par charge est limité. Une approche numérique a été mise en œuvre en parallèle du travail expérimental ; elle met à contribution un modèle rhéologique d'endommagement développé spécifiquement pour l'étude de laf ragmentation par l'explosif (Rouabhi, 2004). Des calculs 2D avec réduction d'échelle ont été réalisés ; l'utilisation d'un tel modèle d'endommagement s'avère indispensable, et la nécessité de coupler dans le futur les effets des ondes de choc et des gaz d'explosion dans la modélisation est soulignée. On explique par ailleurs de manière originale les résultats d'une étude expérimentale en laboratoire (Miklautsch et al., 2002). En fin de mémoire, plusieurs méthodologies de prédiction charge par charge aisément reproductibles sont testées et ajustées aux résultats du programme expérimental. On finit par montrer que la meilleure méthode offre même davantage de précision lorsqu'elle est appliquée avec les paramètres moyens des tirs et non charge par charge. / To contribute in the understanding of rock breakage and fragmentation processes in open pit blasting, the herein presented research aims at refining existing empirical fragmentation prediction techniques. A comprehensive full-scale experimental program has been conducted in an open pit mine and analyzed. The experiments yield data as well as enlightenments with respect to existing literature on blasting experiments. In particular, single-hole and multiple-hole blasting results are compared. In the test site's rock/explosives context, results demonstrate that industrial benefits from a hole-by-hole prediction are limited. A numerical approach has been developed in parallel to experimental work; it takes advantage of adamage behaviour law specifically designed for fragmentation by explosives (Rouabhi, 2004). 2D calculations with scale reduction are made; the use of such a behaviour law is shown to be essential, and it is outlined that coupling shock wave & explosive gases effects should be sought in future modelling work. Moreover, results observed in a laboratory scale experimental study (Miklautsch, 2002) are explained in an original way. At the end of the thesis, several hole-by-hole prediction methods – which can easily be reproduced –are tested and fitted with results from the full-scale blasting experiments. In the end, it is shown that the most accurate method obtained, when used with mean blast pattern parameters instead of hole-by-hole information, actually provides an even more accurate prediction.