Zaobao Liu
email: liuzaobao@mail.neu.edu.cn

Hongyuan Zhou

Wang Zhang

Shouyi Xie

Jianfu Shao
email: jian-fu.shao@polytech-lille.fr

A new experimental method for tensile property study of quartz sandstone under confining pressure

Keywords: triaxial tensile strength; TDT device, experimental rock mechanics, tensile strength criterion, tensile failure

Tensile strength of rocks is an important parameter involved in the design and stability analysis of rock structures. The present paper is devoted to develop a new experimental method to investigate tensile strength, and the effect of confining pressure (Pc) on tensile behavior of rocks in underground rock engineering. A triaxial direct tension (noted as TDT) apparatus was developed based on the conventional triaxial compression (noted as CTC) device with the inspiration of the glue on steel cap type of method. TDT tests were carried out on the Fontainebleau quartz sandstone specimens under four different confining pressures. CTC tests under nine confining pressures were also carried out in order to compare the tension and compression behavior of the tested quartz sandstone. Tensile stress-strain curves were obtained during the CTC and TDT tests. Post-failure specimen analysis was also carried out to identify the failure mode in TDT test. The triaxial tension failed surfaces was sampled and scanned with the optical microscopy to obtain three dimensional images to show the effect of the confining stress on the failed surface roughness. The relationship between tensile and compressive strength and the strength criteria were analyzed with the experimental data.

The results show the failure mechanism under TDT loading is different from that under CTC. The inter-grain cement is the dominant factor that contributes to the triaxial tensile strength of the quartz sandstone although the increase of confining pressure can induce a decrease of the triaxial direct tensile strength. It is suggested that the direct tensile strength of rocks should be tested directly for underground structures that confining pressure exists since uniaxial tensile strength can induce overestimate of the triaxial tensile strength.

Introduction

Tensile failure is an important issue in the mechanisms of rock blasting, rock borehole breakout, rock roof and floor failure, rock drilling and mineral extraction technology etc., particularly because rocks are very much weaker in tension than in compression. It is then imperative to study tensile failure process of rocks in depth. Among others, tensile strength of rocks is an essential parameter involved in the design and stability analysis of rock structures. In underground rock engineering, rock tensile strength limits the dimension of the roof span of underground openings [START_REF] Diederichs | Tensile strength and abutment relaxation as failure control mechanisms in underground excavations[END_REF] and the borehole pressure for hydraulic fracturing [START_REF] Fuenkajorn | Direct Tension Tests of Intact Rocks Using Compression-to-Tension Load Converter[END_REF] . Therefore, it is critical to accurately characterize the tensile behavior of rocks for the design and stability analysis of underground rock engineering.

Tensile strength of brittle materials has been widely investigated worldwide since the first introduction of an indirect tensile strength testing method for concrete in 1943 [START_REF] Akazawa | New test method for evaluating internal stress due to compression of concrete: the splitting tension test[END_REF][START_REF] Carneiro | A new method to determine the tensile strength of concrete. the 5th meeting of the Brazilian Association for Technical Rules[END_REF] due to its easiness in implementation.

Nowadays the method is known as the Brazilian or the indirect tensile strength test and has been developed with many modifications to improve its accuracy in estimation of the tensile strength of brittle rock-like materials. There are four typical loading platen arrangements as suggested by the ISRM, i.e. the flat loading platens, the flat platens with cushion (often wood), the flat loading platens with small diameter rods, or the flat loading platens with curved loading jaws [START_REF] Isrm | Suggested methods for determining tensile strength of rock materials[END_REF] . As concluded in the review, the research on the Brazilian test in the field of rock mechanics became rejuvenated over the past 70 years [START_REF] Li | The Brazilian Disc Test for Rock Mechanics Applications: Review and New Insights[END_REF] . The tensile strength in the Brazilian test was concluded (or argued) to be an experimental system property and not a material property [START_REF] Hudson | Tensile strength and the ring test[END_REF][START_REF] Pandey | Deformation of a rock in different tensile tests[END_REF] since the value of the obtained tensile strength largely depends on the specimen length-to-diameter ratio [START_REF] Newman | The effect of specimen size and stress rate for the Brazilian test-A statistical analysis[END_REF] , the rock nature (elastic and brittle), and the loading arrangement.

To improve the uncertainty in the Brazilian indirect tensile strength method, many other methods have been also introduced to determine the tensile strength of rocks. These methods include the indirect testing method [START_REF] Li | The Brazilian Disc Test for Rock Mechanics Applications: Review and New Insights[END_REF][START_REF] Hudson | Tensile strength and the ring test[END_REF][START_REF] Pandey | Deformation of a rock in different tensile tests[END_REF][START_REF] Barla | Indirect tensile testing of anisotropic rocks[END_REF][START_REF] Xu | The Measurement of Tensile Strength of Rock[END_REF][START_REF] Coviello | On the Measurement of the Tensile Strength of Soft Rocks[END_REF][START_REF] Hiramatsu | Determination of the tensile strength of rock by a compression test of an irregular test piece[END_REF][START_REF] Phueakphum | Effects of intermediate principal stress on tensile strength of rocks[END_REF] , direct testing method [START_REF] Fuenkajorn | Direct Tension Tests of Intact Rocks Using Compression-to-Tension Load Converter[END_REF][START_REF] Isrm | Suggested methods for determining tensile strength of rock materials[END_REF][START_REF] Luong | Direct Tensile And Direct Shear Strengths Of Fontainebleau Sandstone[END_REF][START_REF] Nova | An investigation into the tensile behaviour of a schistose rock[END_REF][START_REF] Jong | Direct tensile behavior of a transversely isotropic rock[END_REF][START_REF] Fuenkajorn | Determination of Direct Tensile Strength And Stiffness of Intact Rocks[END_REF][START_REF] Jensen | Experimental Study of Direct Tensile Strength in Sedimentary Rocks[END_REF][START_REF] Zhang | Direct Tensile Test on Brittle Rocks with the Newly Developed Centering Apparatus[END_REF][START_REF] Wu | Experimental Investigation of the Tensile Behavior of Rock with Fully Grouted Bolts by the Direct Tensile Test[END_REF][START_REF] Shang | Tensile strength of large-scale incipient rock joints: a laboratory investigation[END_REF][START_REF] Hoek | Fracture of anisotropic rock[END_REF][START_REF] Brace | Brittle fracture of rocks[END_REF][START_REF] Gorski | Tensile testing apparatus[END_REF][START_REF] Vutukuri | Handbook on mechanical properties of rocks[END_REF] and correlation-based estimation method [START_REF] Jensen | Experimental Study of Direct Tensile Strength in Sedimentary Rocks[END_REF][START_REF] Kahraman | Predicting the compressive and tensile strength of rocks from indentation hardness index[END_REF][START_REF] Perras | A Review of the Tensile Strength of Rock: Concepts and Testing[END_REF] . It is further found that it is very difficult to obtain an accurate estimation of tensile strength from other rock properties, such as uniaxial compression strength (UCS). The correlation of tensile strength with other properties could be used only for the preliminary assessment of tensile strength in engineering applications but the actual testing is always recommended since the rock tensile strength is largely scattered due to the rock type, mineralogy, and loading conditions [START_REF] Perras | A Review of the Tensile Strength of Rock: Concepts and Testing[END_REF] .

A major advantage of the indirect testing method is the implementation simplicity that is the main reason of its wide usage in spite of many uncertainties involved in the determination of the tensile strength. On the other hand, the advantage of the direct method is its accuracy if all the experimental issues can be under control. With the progress in sample fabrication and gluing technologies, the direct method has newly redrawn more and more attention due to the need in large-scale underground rock engineering [START_REF] Zhang | Direct Tensile Test on Brittle Rocks with the Newly Developed Centering Apparatus[END_REF][START_REF] Wu | Experimental Investigation of the Tensile Behavior of Rock with Fully Grouted Bolts by the Direct Tensile Test[END_REF] . The development of the direct testing method involves uniaxial tension test on the dog-bone-shape specimen [START_REF] Hoek | Fracture of anisotropic rock[END_REF] , the dumbbells-shape specimen [START_REF] Fuenkajorn | Direct Tension Tests of Intact Rocks Using Compression-to-Tension Load Converter[END_REF][START_REF] Gorski | Tensile testing apparatus[END_REF] , and/or the cylindrical specimen [START_REF] Zhang | Direct Tensile Test on Brittle Rocks with the Newly Developed Centering Apparatus[END_REF][START_REF] Obert | Standardized tests for determining the physical properties of mine rock[END_REF][START_REF] Fairhurst | Laboratory measurement of some physical properties of rock[END_REF][START_REF] Hawkers | Uniaxial testing in rock mechanics laboratories[END_REF] . All the improvements and modifications so far aimed at and have succeeded in determining more precisely the tensile strength of rocks under uniaxial tension state. However, rocks in underground engineering are under constraints due to the in-situ stress that makes the tension failure of underground rocks far from that in the uniaxial tension test. Therefore, it is required to develop a new experimental method and device that can realize tension failure tests on rock samples under lateral stress to determine more precise the rock tensile strength and to better understand the tensile behavior of rocks under triaxial stress conditions. The present study is devoted to the development of a new TDT (TDT) device and to the study of confining pressure (Pc) effect on the rock tensile strength.

The manuscript is organized into four parts. Section 2 introduces the development of the TDT device with a review on sketch design of uniaxial tension and CTC. Section 3 introduces the tested materials and experimental procedure with the new device to derive expected experimental results. Section 4 presents the results of the TDT tests under four different lateral stresses and the results of CTC (CTC) tests under nine different confining pressures. Section 5 presents a discussion of the strength of the tested Fontainebleau sandstone. Throughout the paper, positive sign is for compressive stress and negative sign is for tensile stress.

TDT device

Recall of direct tension apparatus

Although the TDT device has rarely been reported in the literature, there are many types of direct tension apparatus for uniaxial tensile strength testing. The method of direct tension of rocks, in principle, is similar to that employed in the test of metal materials. However, the principal difficulty in the direct tension test of rocks is the gripping of specimens and the application of a load parallel to the axis of the specimen. Specially prepared specimens are required to get uniform tensile stress distribution and for easy gripping [START_REF] Vutukuri | Handbook on mechanical properties of rocks[END_REF] . Although it is difficult to make the gripped specimen, several specimen shapes and methods of attaching specimens to the pulling system have been used by investigators engaged in the determination of tensile strength of rocks.

A grip was proposed to carry out tension test of rocks shown in Fig. 1 (a) [START_REF] Obert | Standardized tests for determining the physical properties of mine rock[END_REF] . In this test apparatus, a cylindrical specimen is held in place with a Leadite compound cast around each end of the specimen forming a bearing surface. The grips are in direct contact with the Leadite cast and do not touch the specimen. A spherically seated joint in the grip cups is placed close to the end of the specimen and in line with the axis of the specimen. This special design permits self-alignment in the test apparatus. After testing a large number of specimens of marble, limestone, granite, sandstone, etc., it was reported that Leadite compound is not suitable to hold specimens with tensile strength greater than 8.27 MPa. The method is also suffering from gripping and preparation of samples of special shapes.

To overcome these difficulties, a typical method using cylindrical specimens and epoxy based cements (of approximately 20.69-27.58MPa tensile strength) was devised [START_REF] Fairhurst | Laboratory measurement of some physical properties of rock[END_REF] . The specimen is glued to the steel caps as shown in Fig. 1 (b) and loaded with the help of a flexible cable using a simple cantilever arrangement. For gluing, the adhesive EC 1838B/A was used. A narrow lip of 0.008cm high was made on to the cap ends to ensure that cement from the rock-steel interface is not extruded during curing. This method is reliable and gives relatively consistent results. It is satisfactory among the various tests conducted for direct determination of tensile strength of many rocks. The preparation of specimen is also very simple and either cylindrical and square or rectangular specimens can be used in this method [START_REF] Brace | Brittle fracture of rocks. International Conference on State of Stress in the Earth's Crust[END_REF] . For very strong rocks, it is also difficult to develop sufficient bond strength. The end conditions become similar to those prevailing in the conventional compressive strength test with complete end restraint. However, since most cables are made of twisted strands of steel, they may introduce torque into the test specimen.

The dog-bone shape specimens were also a type of testing for tensile strength of rocks [START_REF] Hoek | Fracture of anisotropic rock[END_REF] . Besides, another technique was reported with the usage of Aluminum collars [START_REF] Hawkers | Uniaxial testing in rock mechanics laboratories[END_REF] designed to approximate the effect of rock fillets (See Fig. 1 (c)). A cylindrical specimen is cemented into chamfered Aluminum collars which are machined to allow a clearance of approximately 80μm between rock and Aluminum. The two are then slotted longitudinally to minimize hoop stress and provide some radial and circumferential strain freedom. In this method however, there is an unavoidable tendency for fracture at the collar also.

The above three types of direct tension apparatus are the basic ones in rock tensile strength testing although later investigator have either improved or modified the design. From the typical types of direct tension apparatus, one can conclude it is important that the specimen be mounted in the tension grips without damaging the specimen surface. Besides, there will be a tendency to cause torsion, bending, and producing abnormal stress concentrations if the centralization is not perfectly controlled.

Design of TDT apparatus

Inspired by the previous direct testing methods, we developed a TDT apparatus based on our conventional triaxial compressive testing device [START_REF] Liu | Strength behavior, creep failure and gas permeability change in a tight marble under triaxial compression[END_REF][START_REF] Liu | Multi-step triaxial compressive creep behaviour and induced gas permeability change of clay-rich rock[END_REF] . The sketch of the TDT apparatus is shown in Fig. 2. The main components of the apparatus are the same as those of our CTC testing device that has been proven to have a good performance in rock triaxial compressive testing [START_REF] Han | Experimental Investigation on Mechanical Behavior and Permeability Evolution of a Porous Limestone Under Compression[END_REF][START_REF] Liu | Effects of relative humidity and mineral compositions on creep deformation and failure of a claystone under compression[END_REF][START_REF] Han | Influence of pore pressure on plastic deformation and strength of limestone under compressive stress[END_REF][START_REF] Liu | Mechanical Behavior of Claystone in Lateral Decompression Test and Thermal Effect[END_REF][START_REF] Liu | Gas Permeability Evolution with Deformation and Cracking Process in a White Marble Under Compression[END_REF] . The modifications from the CTC apparatus include the tension chamber and the axial pulling components with the accessories as shown in Fig. 2. The loading piston is devised to be able to apply either a compressive or a tensile stress in the axial direction of the specimen by controlling the pressures in the two chambers separated by the wing of the piston. Screwing connections are used between the steel components such as the pull rod, the specimen supporting head.

Cement connection is used between rock specimen and its supports. Cement is critical important in the sample preparation to adapt the rock property, e.g. dry and clean surface. The centralization of all the pieces is another important point in the tension apparatus. Thanks to the fabrication technology, centralization of steel components nowadays has become easier. The key controlling procedure is thus the centralization of specimen with the steel components.

Fig. 2 Sketch of TDT apparatus

The cylindrical specimen is cemented onto the surface of the supporting base at one end and to the supporting head for pulling at the other end during sample preparation process. The supporting bases have the same diameter as the tested specimen to minimize stress concentrations at the cemented surface. The cementation is very important during sample preparation. To realize good cementation, the DELO-CA cement (approximate 25MPa tensile strength) was used and a cementing and curing device (shown in Fig. 3) was devised to better centralize the specimen with the supporting bases during the cement curing (24 hours or more) in the plastic sealing jacket. Prior to testing, the specimen, together with the supporting bases, is screwed into the device base by the connecting screw. The contacting surface at the connecting screw is sealed by the sealing jacket from the confining pressure.

At a given confining pressure, the specimen in the triaxial cell is compressed by an isostatic stress. When pressure is increased in the tension chamber by a hydro-servo pump, the axial compressive stress applied to the specimen is reduced firstly. The axial tensile stress will arise in the specimen if the pressure in the tension chamber is increased to be higher than the confining pressure. Then, the specimen will behave in axial direct tension stress state under the given confining pressure. If no confining pressure is applied, the apparatus can realize the uniaxial tension test.

Fig. 3 Specimen cementing and curing device

Technical details of developed apparatus

In the developed TDT apparatus, we can measure pressure, stress, displacement, and strain by sensors. The confining pressure is applied by the ISCO D260 series pump with the maximal pressure value of 600 bars and precision of 0.1 bars. Pressure injection into the tension force production chamber is done by another Gilson pump that can control the inject flow rate from 0.0005 ml/min to 5 ml/min and has the maximal pressure value of 600 bars with precision of 0.1 bars. The axial displacement is measured by a pair of LVDTs that has a measurement range of 0 to 10 mm with precision of 0.001 mm. The radius change is measured by a circumferential ring that has a measurement range of 1.5 mm and precision of 0.001 mm. The precision of the ring is lower than the LVDT due to technical reasons in component arrangement. As an option, both the axial and radius strains can be measured by the strain gages, which however requires more time for sample preparation. Thus, we used the LVDTs and circumferential ring to measure the strains during stress loading.

The pressure applied on the specimen is measured by the pressure sensors that have a measurement range of 0 to 200 bars and a precision of 0.01 bars. The stress is calculated from the pressure measured by the pressure sensors. The lateral (radial) stress r σ is equal to the confining pressure c P , i.e.

The axial stress a σ in the specimen is calculated from the confining pressure and the pressure applied in the tension force production chamber 1 P , the area of the wing of loading piston p A , the cross-sectional area of sample s A , and the friction f F at the contacts, i.e. (3)

3 0 100% D D ε ∆ = × (4)
3 Material and Method

Material characterization and sample preparation

The material tested is a type of quartz sandstone drilled from the Fontainebleau town in Southeast of Paris.

The fontaintebleau sandstone has been characterized in some previous work [START_REF] Saadi | Characterization of Fontainebleau Sandstone: Quartz Overgrowth and its Impact on Pore-Throat Framework[END_REF][START_REF] Chen | The permeability of fontainebleau sandstone to gases and liquids[END_REF][START_REF] Song | Hydromechanical properties of Fontainebleau sandstone: Experimental determination and micromechanical modeling[END_REF][START_REF] Sulem | Hydromechanical Behaviour of Fontainebleau Sandstone[END_REF][START_REF] El Bied | Microstructure of shear zones in Fontainebleau sandstone[END_REF] due to its good homogeneity in calibrating numerical mechanical models. The quartz sandtone tested in this study is constituted of its major mineral quartz, the inter-grain cement and pores (See Fig. 4), which contains much more quartz than the material tested in the aforementioned previous studies. The pore size varies among the quartz grains. The quartz minerals are distributed in the form of polyhedronal grains. These characteristics are different from the fontainebleau tested in the previous studies [START_REF] Saadi | Characterization of Fontainebleau Sandstone: Quartz Overgrowth and its Impact on Pore-Throat Framework[END_REF][START_REF] Sulem | Hydromechanical Behaviour of Fontainebleau Sandstone[END_REF][START_REF] El Bied | Microstructure of shear zones in Fontainebleau sandstone[END_REF] .

Fig. 4 Optical Microscopy images of tested sandstone

Grains are poorly attached to their neighbors in variety as shown in Fig. 4 (a) and (b). The image in Fig. 4 shows that the serrated grain boundaries are related to authigenic quartz cements, which is similar to a variaty of the sandstone observed in the previous work [START_REF] Song | Hydromechanical properties of Fontainebleau sandstone: Experimental determination and micromechanical modeling[END_REF][START_REF] Sulem | Hydromechanical Behaviour of Fontainebleau Sandstone[END_REF] . The inter-grain cement has a very small amount in contrast to the quartz grain in Fig. 4, which would eventually induce that the physical cohesion of the quartz sandstone is not strong.

The cylindrical specimens used in this study with about 20mm in diameter and 40mm in height were drilled in the laboratory from a cubic block of 500 mm in edge. The drilled specimens were cut and polished on both ends to make the end surface flat and perpendicular to the cylindrical axis. Then, they were kept in an oven that can provide dry air of 30℃ to keep a homogeneous air-dry state in the samples before they were subjected to mechanical tests. The initial diameter and length of the specimens are given in Table 1.

Experimental program and protocol

We used the developed TDT apparatus to carry out triaxial tension tests on the Fontainebleau quartz sandstone.

In order to investigate the effect of confining pressure on the tension behavior of the sandstone, triaxial tension tests under four different confining pressures (0, 2, 6, 12 MPa) were carried out (see Table 1).

In addition, a series of CTC tests under different confining pressures were carried out on the Fontainebleau sandstone to address the relationship between its triaxial tensile and compressive strength. The experimental program is shown in Table 1.

Two repeated experiments were carried out to verify the obtained tensile strength of the developed TDT apparatus under each confining pressure with two specimens. In total, nine different confining pressures The CTC tests were carried out following the protocole of our previous hydro-mechanical tests [START_REF] Liu | Gas permeability evolution mechanism during creep of a low permeable claystone[END_REF] with our conventional triaxial testing device while neglecting the steps for pore pressure treatments. The TDT tests were carried out with the following protocol to minimize the uncertainty and artifacts in the obtained results.

(
The protocol includes the following steps:

(i) Clean the surface of the specimen supporting base and head successively with distilled water, dry compressed air, pure Arcetone and compressed air, and clean the end surfaces of the sandstone sample with dry compressed air.

(ii) Put a plastic sealing jacket outside the specimen and install the circumferential ring outside the sealing jacket.

(iii) Daub the two end surfaces of the sandstone specimen, and the connnecting surface of the specimen supporting base and head with a very thin layer of the DELO-CA cement.

(iv) Cement the specimen up-and down-end surface respectively with the specimen supporting head and base in the cementation device that can apply a small compression force to allow the homogeneity of the cement at the contacting surface. The cement curing takes more than 48 hours so that the cement strength can grow fully to cement the specimen together with the supporting base and head at both ends. It should be stated that the cementation device controls the centralization of the specimen axis, and the axis of the specimen supporting base and head by setting the specimen and supports on the pre-made fillister.

(v) Install the specimen together with the supporting base and head on the device base with by screwing tight the connecting screw and seal well the sealing jacket after checking the cementation manually with a gentle pulling force.

(vi) Install the LVDTs and the accessories for deformation measurement, and seal the main triaxial chamber by installing the chamber wall and cap, and screwing the pull rods.

(vii) Close the valve between the main triaxial chamber and autocompensated chamber while keep open the valve connecting tension force production chamber, and inject oil into the autocompensated chamber (by the tube 20 in Fig. 2) at a slow rate to allow the loading piston moving downward into the pre-made fillister of the specimen supporting head. Stop the injection once there is a sudden rise in the injected pressure which indicates the piston is pushed on the top of the specimen supporting head.

(viii) Open the valve (in tube 22 in Fig. 2) between the main triaxial chamber and autocompensated chamber, inject oil into the main chamber, and then apply the confining pressure to the prescribed value, e.g.

6.00 MPa, with a hydro-servo pump at a given rate of 0.05 MPa per minute (after closing the valve in tube 20 in Fig. 2) and finally hold the prescribed value.

(viiii) Inject oil into the tension force production chamber (component 16 in Fig. 2) till specimen failure at a constant flow rate of 0.01 ml/min that corresponds to a quasi constant axial strain rate of 10 -6 /s based on the prior essays. During the injection, the specimen experiences firstly an axial extension process and then an axial direct tension process before direct tension failure.

Throughout the testing process, the values of the pressures, the LVDTs and the circumferential ring are monitored and recorded in the data acquisition device at a given interval of 0.05s. In addition, no pore pressure is applied in the test. Thus, the tests can be thought to be the drained ones since possible small change of pore volume will exert barely effect on the pore pressure change due to the high compressibility of the air prefilled in the specimen pores.

4 Experimental results

Stress and strain outputs

The axial stress-strain curves of the TDT tests are shown in Fig. 5 (a) to (d) for the confining pressure of respectively 0, 2, 6, 12 MPa. The differential stress versus axial strain curves are shown in Fig. 6 for all the CTC tests. The peak axial stress and peak differential stress of TDT tests and CTC tests are both listed in Table 1. It should be noted that the sign positive for compression and negative for tensile throughout this manuscript for each stress or strain component.

It is indicated in Table 1 that the peak axial stress varies from about 2 MPa to 1.3 MPa when the confining pressure increases from 0 MPa to 12 MPa. The tensile strength under confining pressure is lower than that without confining pressure. There is an estimation error about 30% if one uses the uniaxial tensile strength to represent its tensile strength under Pc=12MPa.

The peak compressive stress however increases from about 33 MPa to 499 MPa when the confining pressure increases from 0 MPa to 40 MPa. For example, the peak tensile stress is about 1/17 of its peak compressive stress when there is no confining pressure. Thus, there is a huge difference between the values of the peak tensile stress and the peak compressive stress of the sandstone under the same confining pressure.

As indicated in Fig. 5, the strain at failure of the sandstone is varying in the triaxial tension tests under different confining pressures. The axial strains at peak axial stress are about 0.17%, 0.25%, 0.26% and 0.35% respectively for the confining pressure of 0, 2, 6 and 12 MPa. Thus, it seems the sandstone can undergo larger axial strains under higher confining pressures in TDT test.

As shown apparently in Fig. 6, the axial strain at peak differential stress also varies importantly in the CTC tests under different confining pressures. The sandstone undergoes about 0.3% axial strain at failure under Pc= 0MPa while can undertake as large as 2.8% axial strain at failure under Pc=40MPa. The higher confining pressure seems to enlarge the strain of the sandstone prior to failure under CTC.

Therefore, the axial strain at failure in TDT test is much smaller than that in CTC test, which is similar to the observation of peak axial stress of the two types of tests. However, the Fontainebleau sandstone can undergo larger strains under higher confining pressures in both CTC and tension tests. σ 1 (MPa)

ε 1 (%) ε 3 (%) =0 σ a (MPa) ε a ε ᵣ ε a ε ᵣ

Triaxial tensile modulus and Poisson ratio

The tensile modulus (Et) and Poisson ratio (v) can be calculated from the axial stress versus strain curves in Fig. 5 for each TDT test. The TDT test includes an extension phase and then a tensile phase as shown in Fig. 7. Here we highlight the tensile behavior of the quartz sandstone; thus, we only define the triaxial tensile elastic properties. The extension properties will be investigated in future in tests with extension failure.

In Fig. 7(a), σa peak denotes the peak axial stress of the TDT test, and σa 50 denotes the 50% value of peak axial stress. We define Et and Et r the fitted slope of the curve segment where the axial tensile stress increases from 0 to σa 50 on the curve of axial stress respectively versus axial and radius strain as shown in Fig. 7(a). The Poisson ratio v is defined as the ratio of Et over Et r . A similar definition can be also done for the elastic modulus in the CTC tests.

The calculated axial elastic modulus and Poisson's ratio are shown in Fig. 7(b). It is shown that the tensile elastic modulus seems to be decreased by the confining pressure. Its value decreases from 2.0 GPa to 1.2 GPa when the confining pressure increases from 0 to 12 MPa. The Poisson ratio also appears to be influenced by the confining pressure as indicated in Fig. 7(b). The value of Poisson ratio could be affected by the measurement precision of the circumferential ring of the device. Therefore, the uniaxial tensile elastic modulus of the tested quartz sandstone is about 2.0 GPa and the confining pressure appears to decrease the tensile elastic modulus. The Poisson's ratio seems also to be affected by the confining pressure in the TDT test. There are apparent peaks and troughs on the failure surfaces. The difference between the peak and the trough varies a lot in Fig. 9

Strength property under CTC and TDT

We define the tensile strength t σ and the compressive strength c σ to be the peak axial stress obtained respectively during the triaxial tension and CTC test at a given confining pressure. We obtain the relationship between the tensile/compressive strength and the confining pressure of the quartz sandstone as shown in Fig. 10 according to the data in Table 1.

The Lode's constant σ µ and Lode angle σ θ for CTC and TDT test are

1, 30 for CTC 1, 30 for TDT σ σ σ σ µ θ µ θ = = °= - = - °   (5)
The tensile strength of the quartz sandstone is very low compared to its compressive strength as indicated in Table 1 and Fig. 10. The quartz sandstone tensile strength is about 1/17 of its compressive strength if no confining pressure is applied. If the confining pressure is applied, the ratio between the tensile and compressive strength becomes even small. Therefore, the strength of the tested quartz sandstone is importantly influenced by loading path and the Lode's angle.

The compressive strength c σ of the quartz sandstone (see Fig. 10 (a)) increases with the confining pressure, which is similar to those obtained in the previous studies [START_REF] Sulem | Hydromechanical Behaviour of Fontainebleau Sandstone[END_REF][START_REF] El Bied | Microstructure of shear zones in Fontainebleau sandstone[END_REF] . The linear Mohr-Coulomb criterion can describe the relationship between the compressive strength and the confining pressure. The obtained cohesion of the Fontainebleau quartz sandstone is about c=20.0 MPa, and the friction angle is φ=55.1°. In the literature [START_REF] Sulem | Hydromechanical Behaviour of Fontainebleau Sandstone[END_REF] , the coarse Fontainebleau sandstone has a cohesion c=15.5 MPa and a friction angle φ=41.3°. The comparison of the two values suggest that the Fontainebleau quartz sandstone has a much higher strength than the Fontainebleau sandstone [START_REF] Sulem | Hydromechanical Behaviour of Fontainebleau Sandstone[END_REF] The triaxial tensile strength decrease could be partially contributed by the effect of Poisson's ratio. When a lateral stress σ3>0 is applied, it can induce tensile strains in the directions of sample axis due to the Poisson's ratio effect. Hence it requires a lower tensile stress to pull the specimen in its axial direction. This effect is similar to that in the triaxial extension test of rocks [START_REF] Phueakphum | Effects of intermediate principal stress on tensile strength of rocks[END_REF] . Therefore, the TDT strength of the quartz sandstone is dominated by its uniaxial tensile strength that is attributed to the cementation forces among the mineral particles. Confining pressure can induces a decrease of the TDT strength attributed to the Poisson's ratio effect.

Failure criterion from compression to tension

It is difficult to correlate the tensile strength to the compressive strength from the equations obtained in Fig. 10. We could conduct a further failure stress analysis to derive a failure criterion for possible constitutive modeling based on the data obtained. For convenience, we define the mean stress m σ and differential stress q

respectively as a ( 2 ) / 3 m r σ σ σ = + , a r q σ σ = - (7)
where, a σ and r σ are respectively the axial stress and radius stress.

We can thus recollect the mean stress m σ and differential stress q obtained from both TDT and CTC tests as given in Table 1 and shown in Fig. 11. It is indicated that the tensile strength is decreased while the compression strength is increased by the confining pressure in triaxial tests. To describe the stress relationships, one can use the linear criterion

20 m q κσ ψ = + (8)
where the parameters κ and ψ are material constants that can be obtained from experimental data.

As indicated in Fig. 11(a), the linear criterion in Eq.( 8) with the parameters The slope value of the linear criteria for the CTC tests (2.4152) is much greater than that of the TDT tests (1.382). The value of the slope is a quantification of the "friction effect" contributed by the Pc. Thus, the Pc-induced friction has a much significant effect on the strength of the quartz sandstone under CTC than under TDT. It is also probably the reason why, as indicated by the post-failure photos in Fig. 8, the failure mode and mechanisms of the quartz sandstone under TDT are different from those under CTC.

The envelope of linear criterion of the CTC test and TDT test intersects the σm axis respectively at the point V0C and V0T. The results show that the envelope is not symmetric to the σm axis from compression to tension, which indicates that the strength of the tested quartz sandstone is sensitive to the Lode's angle. The point V0T or V0C denotes the stress state that the material fails at an isostatic tension stress [START_REF] Meyer | Linear failure criteria with three principal stresses[END_REF][START_REF] Labuz | Brittle failure of rock: A review and general linear criterion[END_REF] with q=0.

Theoretically, the point V0T or V0C should be coincided to be one vertex at the σm axis where the envelops of the CTC and TDT test intersect. As shown in Fig. 11(b), there is a deviation between the point V0C and V0T for the linear criterion in Eq. ( 8) for the tested sandstone. If the point V0C is the vertex with the point V0T (see Fig.

11(b))

, the criterion for compression should be nonlinear. Therefore, the shape of the failure envelope of the tested sandstone from compression (θσ=30°) to tension (θσ=-30) is more complicated than the linear one.

The non-symmetricity and shape difference for tension and compression of the tested quartz sandstone are different from those of the Red Wildmoor sandstone [START_REF] Papamichos | Constitutive testing of Red Wildmoor sandstone[END_REF] . The envelope of the Red Wildmoor sandstone is symmetric to the σm axis from compression to extension [START_REF] Labuz | Brittle failure of rock: A review and general linear criterion[END_REF][START_REF] Papamichos | Constitutive testing of Red Wildmoor sandstone[END_REF] , indicating that its strength is not sensitive to the

Concluding remarks

Based on the results presented above, the following concluding remarks can be drawn:

(1) The TDT test on rocks with the developed apparatus modified from the conventional triaxial cell is feasible with the cementing method although preparation of specimen is a little complicated. Boundary conditions are critical in the TDT test. The performance of the cementing is the main limited issue for carrying out successful tests under high confining pressures since the confining stress can exert a lateral shear force to the specimen at the cementing surface.

(2) The tensile strength of the quartz sandstone is very low compared to the compressive one. The uniaxial tensile strength is no more than 1/17 of its uniaxial compressive strength. The ratio of triaxial tensile strength to triaxial compressive strength is even smaller when the confining pressure is high. The direct tensile strength of quartz sandstone could be dominated by the cementation among its mineral particles.

(3) Confining pressure increases and dominates the triaxial compressive strength of quartz sandstone under CTC. However, it decreases its triaxial tensile strength and elastic modulus under the TDT. The confining pressure contributes to the normal stress for friction on the compression-induced shear surface in compression tests while it accelerates the axial tension of the specimen under direct tension, e.g. with the (4) Tensile failure planes of the quartz sandstone under TDT tests are generally perpendicular to the axis of the specimen, i.e. parallel to the direction of tensile stress. The confining pressure has very limited effects on the failure surface inclination of the quartz sandstone under the TDT tests although the surface roughness seems to be influenced by the confining pressure.

(5) Triaxial tensile strength of the high-frictional geomaterials such as the quartz sandstone should be determined by the TDT tests since the estimation of its triaxial tensile strength from the CTC test can induce an important overestimation. The failure criterion for constitutive modeling of the quartz sandstone from compression to tension is suggested to be non-symmetric with respect to the mean stress axis.

Nevertheless, the performance of the developed TDT device is limited by the cementing performance and the quality in cementation of the specimen. Artifacts in cementing specimen with the supporting base and head would induce bad centralization of the tension in test, and finally induce odd failures and experimental data. In addition, the cement and the specimen support base and head must be also well designed to be able to fit with different rocks in future work. Comparison on triaxial extension, CTC and TDT tests will be investigated in future.

Fig. 1

 1 Fig. 1 Typical direct tension testing apparatus for rock tensile strength determination

  minus is taken in the sign m ; otherwise, plus is taken. In our design, p A = s A .The axial strain 1 ε is either measured by the axial strain gage or calculated from the axial displacement change L ∆ recorded by the LVDTs and the initial length of specimen 0 L ; the lateral (radius) strain is measured either by the lateral strain gage or calculated from the diameter change D ∆ of the circumferential ring and the initial specimen diameter 0 D , i.e.

Fig. 5

 5 Fig. 5 Axial stress versus strains curves of TDT tests

Fig. 6

 6 Fig. 6 Differential stress-axial strain curves of all the CTC tests

Fig. 7 4 . 3

 743 Fig. 7 Definition and the obtained values of tensile elastic parameters from the TDT tests

Fig. 8

 8 Fig. 8 Post failure photos of representative quartz sandstone specimens after TDT test

  Fig. 9 Three dimensional images of the tensile failure surface under different confining pressure

  Fig. 10 Strength locus of Fontainebleau quartz sandstone in triaxial test

  that the confining pressure plays an important role in increasing the compressive strength of the quartz sandstone from the parameter 11.515 η = of the strength criterion for compression (see Fig.9(a)).However, the contribution of the confining pressure in triaxial tension is limited although it induces a decrease of the tensile strength with parameter 0.0536 η = -. Thus, stress state can affect importantly the tensile failure of rocks.

  fitting of the relationship between the mean stress and differential stress obtained respectively from the CTC and TDT testing data of the quartz sandstone. The digits in the grey brackets in Fig.11(a) are the absolute relative errors in percent of the experimental data estimated by the linear criterion with the given parameters. The envelopes for CTC and TDT in Fig.10indicate that the failure criterion of the quartz sandstone is also influenced by the Lode's angle.

  Fig. 11 Stress analysis in

Table 1 :

 1 respectively 0,2, 4, 6, 10, 16, 20, 30, 40 MPa) were tested for the quartz sandstone in the CTC tests in order to obtain its failure criterion under CTC. Sample geometry, experimental program and peak stress of all tests

	Sample	Diameter	Length	Test type	Pc	Peak	axial	Peak differential stress q
	No.	(mm)	(mm)		(MPa	stress (MPa)	(MPa)
					)
	T01	19.85	40.25	TDT	0	-1.94		-1.94
	T02	19.82	39.85		0	-2.06		-2.06
	T03	19.79	39.92		2	-1.79		-3.79
	T04	19.86	39.78		2	-1.70		-3.70
	T05	19.81	39.81		6	-1.46		-7.46
	T06	19.83	39.76		6	-1.40		-7.40
	T07	19.84	39.77		12	-1.35		-13.35
	T08	19.82	39.81		12	-1.31		-13.31
	C01	19.87	39.83	CTC	0	33.67		33.67
	C02	19.79	39.84		2	74.34		72.34
	C05	19.78	39.88		4	172.76		168.76
	C06	19.75	39.81		6	166.55		160.55
	C08	19.83	39.86		10	219.46		209.46
	C10	19.85	39.83		16	306.69		290.69
	C11	19.86	39.85		20	336.28		316.28
	C16	19.82	39.86		30	458.71		428.71
	C17	19.86	38.79		40	499.17		459.17

  This decrease feature is similar to that reported by a group of Brazilian tests with axial loads[START_REF] Phueakphum | Effects of intermediate principal stress on tensile strength of rocks[END_REF] . The tensile strength criterion can be quantified approximately by a linear function, i.e. η and ζ are material parameters that can be obtained by fitting experimental data. The parameter η quantifies the effect of confining pressure on direct tensile strength; ζ is an estimation of the uniaxial tensile strength. According to the triaxial tension test data in Table1, one can obtain

							t σ η =	c P	+	ζ			(6)
												η = -	0.0536
		700	Dry coarse sandstone (EI Bied 2002)				2.50
			Coarse sandstone-drained (Sulem 2005)
		600	Coarse sandstoneundrained (Sulem 2005)
	Compressive strength σ c (MPa)	200 300 400 500	y = 11.515x + 87.803 R² = 0.9464 c=20 MPa, φ=55°σ 0.50 1.00 Tensile strength 1.50 σ Dry quartz sandstone Mohr-Coulomb criterion 2.00 t (MPa)	t = -0.0536P c + 1.895 R² = 0.8369
		100
		0								0.00
		0	10	20	30	40	50			0	3	6	9	12	15
				Effective confining pressure	(MPa)						Confining pressure (MPa)

where

Acknowledgements

The authors are grateful to Mr. Jean Secq for his help in design of the TDT device. The authors also thank Dr.

Nicolas Gay and Professor Fréderic Skoczylas for their help in the specimen study with the optical microscopy. Financial support to Zaobao Liu from the Fundamental Research Funds for Central Universities of China (N180105031), the Young Talent Program of Liaoning Province (XLYC1807094), and the Research and Development Program of Anhui Province (no.1804b06020361) and Sichuan Province(no.2019YFG0047) are acknowledged.


E Richaud-Eyraud
email: erichaudeyraud@gmail.com

A Ellini

M.-C Clément

A Menu

J Dubois

Keywords: Psychiatry, International Classification of Diseases (ICD-10), Clinical coding, Information systems, Data quality, The medico-administrative database

est destinée au dépôt

Résumé

Position du problème Partant d'un constat de défauts d'utilisation des codes CIM-10 dans le RIM-P (défauts d'exhaustivité, de conformité et faible diversité), l'Agence technique de l'information sur l'hospitalisation (ATIH), responsable de la mise en oeuvre du recueil de l'information médicale, a mené deux actions en 2016. Un chapitre consacré aux consignes de codage a été rédigé dans le guide méthodologique de production du RIM-P, et une variable « type psy » a été ajoutée dans le fichier nomenclature CIM-10 encadrant le codage CIM-10 dans le RIM-P. L'objectif de cette étude est de décrire la qualité du codage CIM-10 dans le RIM-P en 2015 et 2016.

Méthodes

La qualité du codage des diagnostics en CIM-10 dans les résumés d'activité des bases nationales du RIM-P a été analysée entre 2015 et 2016. L'étude a porté sur l'exhaustivité, la conformité et la diversité du codage. Ces deux outils ont été mis à disposition des établissements (médecins DIM) et des éditeurs de logiciels sur le site internet de l'ATIH [START_REF]Guide méthodologique de production du RIM-P[END_REF] . Leur publication a été annoncée, entre autres, dans les comptes-rendus du comité technique plénier de psychiatrie.

Résultats

L'objectif de cette étude est de décrire la qualité du codage des diagnostics et des motifs de prise en charge à l'aide de la CIM-10 dans le RIM-P en 2015 et 2016 suite à la mise en place de ces deux outils.

Matériel et méthodes

Données et périmètre d'étude

Cette étude a été effectuée à partir des bases de données nationales RIM-P (RPSA et R3A), pour les années 2015 et 2016.

Les résumés dont la forme d'activité était non renseignée ou erronée ont été exclus. De même que les RPSA dont le nombre total de journées de présence était égal à 0 jour ou erroné [START_REF] Ellini | The French medico-administrative database for psychiatric care: the RIM[END_REF] .

À noter que le décompte des patients a été réalisé à partir d'un numéro spécifique à chaque établissement : l'IPP (Identifiant permanent du patient) qui permet de référencer sous un identifiant unique et permanent l'ensemble des informations relatives à un patient. L'inconvénient est qu'à un même patient correspond autant de numéros que d'établissements fréquentés dans l'année, ce qui peut entraîner des doubles comptes.

Exhaustivité des diagnostics et motifs de prise en charge principaux (DP)

L'exhaustivité de codage des diagnostics et motifs de prise en charge principaux a été évaluée au travers de deux indicateurs : (1) le pourcentage de résumés sans DP codé dans l'année pour chaque nature de prise en charge (temps complet, temps partiel, ambulatoire) au niveau national et par établissement ;

(2) le pourcentage de patients sans aucun DP codé dans l'année.

Conformité des codes CIM-10

La conformité du codage des diagnostics a été analysée en regard du fichier nomenclature CIM-10 2016 5 pour la psychiatrie pour les deux années d'études [6,7]. Deux types de non-conformité ont été analysées : (1) l'utilisation de codes CIM-10 dans les résumés qui ne sont pas référencés dans le fichier nomenclature CIM-10 pour l'année étudiée ;

(2) le codage de codes CIM 10 en position de DP ou DA, alors qu'ils ne sont pas autorisés dans ces positions. La fréquence et la distribution de chaque type de nonconformité ont été analysées.

Diversité des diagnostics

La diversité du codage des diagnostics a été étudiée parmi les codes CIM-10 autorisés en points, passant de 67,9 % à 62,0 %. Alors que la part des codes de pathologies somatiques a augmenté de plus de 4 points, passant de 15,7 % à 20,0 % (Fig. 1). Le nombre de codes CIM-10 distincts utilisés est variable entre les établissements, mais constant pour un établissement entre 2015 et 2016 (Fig. 3). De plus, il se dégage une légère tendance selon laquelle le nombre de codes CIM-10 distincts utilisés augmente avec le volume d'activité de l'établissement.

Concernant les prises

La distribution du nombre de codes CIM-10 distincts utilisés par nature de prise en charge varie selon les établissements (Fig. 4). Certains établissements n'utilisent qu'un ou deux codes CIM-10 par nature de prise en charge dans l'année ; 50 % des établissements utilisent moins de 220 codes CIM-10 distincts pour décrire les prises en charge à temps complet, 90 pour les prises en charge à temps partiel et 500 pour l'ambulatoire. En revanche, 10 % des établissements utilisent plus de 550 codes CIM-10 distincts pour décrire les prises en charge à temps complet (1500 au maximum), plus de 270 pour les prises en charge à temps partiel (750 au maximum) et plus de 950 pour l'ambulatoire [START_REF] Coldefy | Etude de faisabilité sur la diversité des pratiques en psychiatrie[END_REF] Ce code bien que « conforme » est considéré comme étant très imprécis.

(2500 au maximum). Environ deux fois plus de codes CIM-10 distincts sont utilisés pour décrire l'activité à temps complet dans les établissements par rapport à l'activité à temps partiel. Enfin, quelle que soit la nature de prise en charge, deux à trois fois moins de codes CIM-10 distincts sont utilisés en position de DP par rapport aux DA (Fig. 5). Ces résultats sont similaires entre 2015 et 2016.

Discussion

Cette

Conclusion

Cette étude montre une tendance à l'amélioration de l'exhaustivité et de la qualité du codage des diagnostics et motifs de prise en charge dans le RIM-P, sans pour autant [START_REF] Coldefy | L'hospitalisation sans consentement en psychiatrie en 2010 : première exploitation du RIM-P et état des lieux avant la réforme du 5 juillet 2011[END_REF] ScanSanté : http://www.scansante.fr/accueil-champ-psy?secteur=PSY 13 affirmer que cette amélioration est spécifiquement liée aux actions mises en place par l'ATIH en 2016 [8,9]. La qualité de la production des données d'information médicale est un des objectifs prioritaires de l'ATIH qui met régulièrement en oeuvre des actions pour cela. Il faut que la pertinence et l'impact de ces actions auprès des professionnels soient évalués10 et communiqués, afin de continuer à promouvoir l'amélioration de la qualité des données recueillies.

Remerciements

Les auteurs remercient les personnels de l'ATIH et les membres du comité technique psychiatrie, sous-groupe « qualité des données du RIM-P ».

Déclaration de liens d'intérêts

Les auteurs déclarent de pas avoir de lien d'intérêts.

  Entre 2015 et 2016, le pourcentage de résumés sans diagnostic principal (DP) baisse légèrement pour les prises en charge à temps complet (5,2 % versus 3,8 %), temps partiel (6,3 % versus 4,9 %) et en ambulatoire (9,9 % versus 8,9 %). Les codes CIM-10 utilisés en position de DP ou de diagnostics associés (DA), alors qu'interdits en DP et DA, sont principalement des codes appartenant au chapitre V Troubles mentaux et du comportement. Seulement 1/3 des résumés et 1/2 des patients pris en charge à temps complet ou partiel ont deux codes CIM-10 distincts ou plus renseignés dans l'année (1/5 et 1/4 en ambulatoire). Dans l'année, 90 % des établissements utilisent pour coder les DP ou DA, <550 codes distincts pour le temps complet, <270 pour le temps partiel et <950 pour l'ambulatoire. En moyenne, le nombre de codes CIM-10 distincts utilisés dans l'année pour coder les DP ou DA est environ deux fois moins important en temps partiel, qu'en temps complet ou ambulatoire. La diversité des codes CIM-10 utilisés est faible et stable en 2015 et 2016, notamment pour ceux décrivant l'environnement socioéconomique, la résistance au traitement ou la non-observance. Conclusion Cette étude souligne la nécessité d'un effort collectif pour l'amélioration de la diversité du codage CIM-10 dans le RIM-P. Mots-clés Psychiatrie ; Classification internationale des maladies (CIM-10) ; Codage clinique ; Systèmes d'information ; Qualité des données ; Recueil d'informations médicalisé en psychiatrie (RIM-P).

3. 3 .

 3 Conformité des codes CIM-10 Le fichier nomenclature CIM-10 contient 40 221 codes parmi lesquels, 13 510 sont utilisables en position de DP et DA et 24 698 uniquement en position de DA. En 2016 et 2015, environ 0,1 % des codes CIM-10 utilisés dans les résumés (RPSA ou R3A) étaient absents du fichier nomenclature CIM-10 (le nombre de codes CIM-10 distincts utilisés dans les résumés, selon la nature de prise en charge et la position du code, est détaillé à la Figure 5). En 2015 et 2016, 7 établissements ont utilisé 80 % des codes n'appartenant pas au fichier nomenclature CIM-10 2016, dont 5 communs entre 2015 et 2016. Respectivement 2 185 401 et 1 994 817 codes CIM-10 ont été utilisés en 2015 et 2016 en position de DP ou DA, alors qu'ils étaient interdits dans ces positions. Il s'agit de codes supprimés avant l'année d'étude ou de codes pères pour lesquels il existait des extensions, c'est-à-dire des codes plus précis. Plus précisément, cela représente 60 507 diagnostics (2,4 %) pour les prises en charge à temps complet ou partiel (RPSA) en 2016 contre 81 047 (3,3 %) en 2015. Quelle que soit l'année, il s'agit principalement de codes CIM-10 du chapitre V -Troubles mentaux et du comportement (=codes CIM-10 commençant par F) 6 et de codes CIM-10 de pathologies somatiques. Entre 2015 et 2016, le pourcentage de codes « F » parmi l'ensemble des codes utilisés en DP ou DA, alors qu'interdits à ces positions, a diminué de plus de 5

  13 % des patients pris en charge à temps complet ou partiel ont eu au moins un code CIM-10 du chapitre XXI -Facteurs influant sur l'état de santé et motifs de recours aux services de santé (23 % pour l'ambulatoire), et 12 % au moins un code CIM-10 relatif à une « Pathologie somatique » (3 % pour l'ambulatoire). Enfin, moins de 5 % des patients pris en charge à temps complet ou partiel (moins de 3 % pour l'ambulatoire) ont eu au moins un code CIM-10 relatif à des « difficultés liées au logement et conditions socioéconomiques », des « difficultés liées à l'environnement social, à l'éducation et à l'emploi », une « résistance au traitement », ou une « non-observance » renseigné dans l'année.

  étude montre une qualité correcte du codage des diagnostics et motifs de prise en charge dans le RIM-P en 2015 et 2016. L'exhaustivité du codage des diagnostics dans le RIM-P s'améliore discrètement entre 2015 et 2016 (+1 % environ), même s'il subsiste quelques rares établissements, aux volumes d'activité très faibles, dont l'exhaustivité du codage des DP est quasi nulle. Coldefy et coll. (2012, 2013) attribuaient ce défaut d'exhaustivité principalement à la difficulté pour les soignants à caractériser par un code CIM-10 une pathologie présentée par le patient, particulièrement chez les plus jeunes, ainsi qu'à la réticence de certains soignants à poser un diagnostic «stigmatisant » [8,9]. Il est toutefois recommandé dans le RIM-P de coder en DP des symptômes ou d'autres motifs de recours aux soins dans ce cas de figure. Cette consigne a ainsi été rappelée dans le chapitre dédié aux consignes de codage CIM-10 dans le guide méthodologique de production du RIM-P 2016 [3]. Les défauts de conformité des codes CIM-10 utilisés pour le codage des diagnostics concernent peu de résumés et sont concentrés dans quelques établissements. Les codes CIM-10 utilisés en DP ou DA, alors qu'ils sont interdits en DP et DA, sont principalement des codes du chapitre V -Troubles mentaux et du comportement, que l'on s'attendrait être correctement renseignés dans le RIM-P. Une des hypothèses avancées par les médecins DIM des groupes de travail de l'ATIH serait qu'une partie des défauts de conformité serait due à la pratique du « copier-coller », ou du « précodage » avec validation a posteriori, qui serait utilisée dans certains établissements et qui consisterait à réutiliser les codes déjà renseignés pour un patient d'une année sur l'autre. Cette pratique pourrait entrainer le recopiage de codes CIM-10 qui n'auraient plus le niveau de conformité adéquat, par exemple des codes qui auraient été supprimés ou pour lesquels de nouvelles extensions auraient été créées. La présence de non-conformités souligne le rôle central des éditeurs de logiciels qui doivent implémenter la dernière version du fichier nomenclature CIM-10 dans les systèmes d'information du Programme de médicalisation des systèmes d'information (PMSI) des établissements et alerter les codeurs lorsque les conditions de conformité des codes utilisés ne sont pas satisfaites. Ce dernier point est d'autant plus important que le codage est souvent réalisé par des soignants pour lesquels cette mission n'est pas prioritaire, malgré les efforts de formation et de restitutions mis en oeuvre par les départements d'information médicale (DIM) dans les établissements. Pour les codeurs les plus investis, la difficulté à maîtriser des règles de codage évolutives constitue un frein à un codage CIM-10 de qualité. La mise à disposition des outils par l'ATIH (guide méthodologique RIM-P avec nouvelles consignes surlignées ; fichier nomenclature CIM-10 ; élaboration de tableaux de scores de qualité des données pour les établissements et les agences régionales de santé) dans des délais compatibles avec une intégration anticipée des nouveautés par les éditeurs et les professionnels des établissements de santé est un point essentiel. Des progrès ont été réalisés dans ce sens et doivent être pérennisés. Ainsi l'ATIH organise une réunion annuelle au mois de novembre pour présenter les nouvelles évolutions à destination des éditeurs de logiciels. Une réunion équivalente à destinations des médecins DIM a été mise en place depuis novembre 2018. Si l'exhaustivité et la conformité du codage des diagnostics semblent s'améliorer entre 2015 et 2016, cette étude n'a pas mis en évidence de différence notable concernant la diversité du codage CIM-10. En effet, moins de la moitié des résumés et des patients ont plus d'un code CIM-10 correctement renseigné dans l'année. Ceci paraît faible eu égard aux caractéristiques des patients pris en charge en psychiatrie qui présentent souvent des comorbidités somatiques ou des problèmes socio-économiques (addictions chroniques, effets indésirables des médicaments, difficultés socio-économiques, etc.). Ces comorbidités et problèmes socio-économiques restent peu renseignés dans le RIM-P en 2016, malgré l'ajout d'exemples de codage dans le guide méthodologique de production du RIM-P 2016 et l'intérêt de leur recensement [3,10]. A noter néanmoins que cette analyse est réalisée à partir des données RIM-P nationales anonymisées et, par conséquent, ne permet pas une confrontation avec le contenu des dossiers médicaux. Ainsi, il n'est pas possible d'exclure que le faible niveau de diversité du codage ne traduise pas une utilisation limitée des diverses possibilités de codage de la CIM-10 par les professionnels, mais une faible diversité des situations cliniques prises en charge par les établissements. Par ailleurs, le fait que le nombre de codes CIM-10 distincts utilisés en position de DP est deux à trois fois moins important qu'en DA peut s'expliquer en partie mécaniquement, car le nombre de codes CIM-10 autorisés en DP est beaucoup plus faible qu'en DA (13 510 versus 38 208).Cette étude a été réalisée l'année de la mise en place des nouveaux outils (chapitre dédié au codage CIM-10 dans le guide méthodologique du RIM-P ; variable « type psy » dans le fichier nomenclature CIM-10)[3,7]. Par conséquent, le délai entre la mise à disposition des outils par l'ATIH et leur implémentation dans les établissements (formation des codeurs -DIM, cliniciens et reste du personnel soignant-, intégration des outils par les éditeurs de logiciels, constitution de thésaurus locaux, etc.) est trop court pour qu'un éventuel impact puisse être mis en évidence. En effet, un temps minimal est nécessaire pour que les pratiques évoluent. Cependant, cette étude pourra servir de référence à une prochaine étude d'impact des actions menées par l'ATIH qui pourrait être réalisée à échéance de deux ou trois ans.De plus, il semble exister une tendance naturelle à l'amélioration de l'exhaustivité et de la qualité du codage des diagnostics dans le RIM-P. Afin de faire la part entre l'amélioration tendancielle et l'amélioration liée aux actions menées par l'ATIH, il faudrait refaire cette étude en considérant une période plus longue avant la mise en place des outils ATIH, par exemple en analysant l'évolution de l'exhaustivité et de la qualité des données RIM-P depuis 2013.Cette étude apporte des éléments de comparaison aux médecins des départements d'information médicale qui peuvent leur être utiles pour la constitution de thésaurus de codes CIM-10 pertinents et pour prioriser les actions qu'ils doivent mener pour améliorer la qualité du RIM-P de leur établissement. L'absence de valorisation financière du RIM-P ne doit pas faire perdre de vue l'intérêt d'un recueil de qualité. En effet, les données du RIM-P alimentent, entre autres, le Système national des données de santé (SNDS) et sont utilisées dans le cadre des tableaux de bords d'activité restitués sur ScanSanté 9 , la plateforme nationale de restitution des données hospitalières de l'ATIH. Elles sont également utilisées par les différents acteurs du système de soins (agences régionales de santé, chercheurs, établissements, etc.) pour l'organisation de l'offre de soins, la réalisation d'études épidémiologiques ou la modulation de l'allocation des ressources des établissements de santé en psychiatrie[3,9, 11-16].Une évaluation de la variabilité des résultats pourrait être menée selon différents critères : le type d'établissement (mono-champ « psychiatrie » ou multi-champs), les logiciels utilisés pour le codage du RIM-P, la région d'appartenance des établissements ou encore les caractéristiques du patient (âge et sexe), étant donnée la réticence connue de certains psychiatres à « enfermer » les patients dans un diagnostic stigmatisant, en particulier les mineurs[8-9].

Fig. 1 .Fig. 2 .Fig. 3 .Fig. 4 .Fig. 5 .

 12345 Fig. 1. Distribution (%) des codes utilisés en DP ou DA, alors qu'ils sont interdits en DP et DA, par catégorie de codes CIM-10 (RPSA)

  Depuis 2007, le recueil d'informations médicalisé en psychiatrie (RIM-P) s'applique à tous les établissements de santé français ayant une activité sanitaire autorisée en psychiatrie au sens de l'article R. 6122-25 du code de la santé publique (CSP), qu'ils soient publics ou privés et quel que soit leur mode de financement[1,2].Le RIM-P est un recueil standardisé qui comprend des données administratives (sexe, âge, mode légal de soins, dates d'entrée et de sortie, nombre de journées de présence, etc.) et médicales (diagnostic principal ou motif principal de prise en charge, diagnostics et facteurs associés, évaluation de la dépendance pour les activités de la vie quotidienne, etc.). Il est renseigné pour les trois natures de prise en charge : à temps complet, à temps partiel et en ambulatoire. Les prises en charge à temps complet et à temps partiel sont

	1. Introduction guides méthodologiques de production de l'information médicale, garantie de la qualité
	des données, etc. [1,3,6,7].
	Au 1 er janvier 2016, l'ATIH a ainsi mené deux actions. Premièrement, un chapitre à
	destination des soignants, dédié aux consignes de codage des diagnostics et motifs de
	prise en charge à partir d'exemples cliniques, a été ajouté dans le guide méthodologique
	de production du RIM-P [3,6]. Il y est notamment rappelé que l'utilisation de la CIM-10
	pour le codage des diagnostics et motifs de prise en charge n'est pas réservée au corps
	médical. Les autres soignants et les professionnels socio-éducatifs peuvent également
	coder et alimenter le RIM-P, notamment avec des codes CIM-10 de symptômes
	(exemple : R44.0 Hallucinations auditives) ou de facteurs influant l'état de santé
	(exemple : Z 59.0 Difficultés liées au fait d'être sans abri).
	Deuxièmement, l'ATIH a mis à disposition des éditeurs de logiciel et des établissements
	un fichier de nomenclature CIM-10 contenant les spécificités d'usage de la CIM-10 dans
	le RIM-P et l'historique des codes depuis 2009 [7]. Jusqu'en 2016, ce fichier était généré
	uniquement pour le champ sanitaire MCO (Médecine, Chirurgie, Obstétrique et
	Odontologie). Pour chaque code, une variable précise sa conformité d'usage (autorisé ou
	non), selon l'année et sa position dans le résumé (diagnostic principal -DP-ou associé -
	DA-) 2 . Cette variable (« type psy ») a trois modalités : 0=pas de restriction particulière ;
	1=le code CIM-10 est interdit exclusivement en DP (exemple : codes CIM-10 décrivant
	des séquelles de maladies) ; 3=le code CIM-10 est interdit en DP et DA (exemple : codes
	Le RIM-P est géré par l'Agence technique de l'information sur l'hospitalisation (ATIH) qui
	est en charge, en particulier, de la mise à disposition pour les établissements de santé,
	des outils et des consignes de recueil : définition des formats du recueil, élaboration et
	maintenance des nomenclatures de santé, notamment la CIM-10-FR 1 , rédaction des
	1 Les diagnostics sont codés à l'aide de la version française de la Classification internationale des maladies
	(CIM-10) de l'OMS (CIM-10-FR ou CIM-10 à usage PMSI) qui comportent 22 chapitres. Chaque année, la
	version française à usage PMSI (programme de médicalisation des systèmes d'information) est mise à jour.
	Par convention, nous parlerons de CIM-10 par la suite.

décrites par un ou plusieurs résumés par séquence (RPS) qui constituent les séjours. Les prises en charge ambulatoires sont des actes décrits par des résumés d'activité ambulatoire (RAA). Il est à noter que seuls les établissements financés par dotation annuelle de financement (DAF) doivent décrire leur activité ambulatoire dans le cadre du RIM-P [3-5]. Les RPS et les RAA transmis par chaque établissement à l'Agence technique de l'information sur l'hospitalisation (ATIH) via la plateforme e-PMSI sont anonymisés et deviennent des résumés par séquence anonymes (RPSA) et des résumés d'activité ambulatoire anonymes (R3A).

Dans le RIM-P, il existe deux types de diagnostics : le diagnostic principal et les diagnostics associés. Le diagnostic principal ou motif principal de prise en charge (DP) est celui qui a mobilisé l'essentiel de l'effort de soins au cours de la prise en charge. Le (ou les) diagnostic(s) ou un facteur(s) associé(s) (DA) peu(ven)t correspondre soit à une morbidité associée au DP qui a contribué à alourdir la prise en charge, soit aux facteurs socio-environnementaux permettant de caractériser les circonstances de prise en charge et l'environnement du patient (conditions socio-économiques, éducation, logement, résistance au traitement, observance, facteurs influant l'état de santé, etc.). De 0 à 99 DA peuvent être codés par résumé. supprimés les années précédentes ou codes pères pour lesquels il existait des extensions, c'est à dire des codes plus précis).

  établissement entre 2015 et 2016 ; (4) le lien entre le volume d'activité et le nombre de codes CIM-10 distincts utilisés par établissement. De plus, certains codes CIM-10 ont été regroupés par catégorie correspondant aux principaux éléments de caractérisation de la prise en charge en psychiatrie, à savoir : les établissements ont transmis plus de 90 % de résumés sans DP. Ces établissements représentent de faibles volumes d'activité (au maximum 1646 RPSA et 37 991 R3A par an et par établissement) et deux sur trois sont les mêmes d'une année sur l'autre.

	pathologies psychiatriques (codes CIM-10 commençant par F) ; les pathologies
	somatiques ; les difficultés liées au logement et aux conditions socio-économiques ; les
	difficultés liées à l'environnement social, à l'éducation et à l'emploi ; la résistance au
	traitement ; et la non-observance. Le pourcentage de patients ayant au moins un code
	CIM-10 codé par catégorie au cours de l'année a été étudié.
	Les analyses statistiques descriptives ont été réalisées à l'aide du logiciel SAS ®
	(Statistical Analysis System ® version 9.4).
	467 162 RPSA
	(1 458 877 en 2015) représentant 475 075 patients (475 679 en 2015) pris en charge à
	temps complet ou partiel. Et 323 établissements (321 en 2015) ont transmis 21 829 375
	R3A (21 246 188 en 2015) correspondant à 2 055 703 patients pris en charge en
	ambulatoire (1 996 292 en 2015).
	3.2. Exhaustivité des diagnostics et motifs de prise en charge principaux (DP)
	Entre 2015 et 2016, le pourcentage de résumés sans DP baisse légèrement pour les trois
	natures de prise en charge, passant de 5,2 % à 3,8 % pour le temps complet, de 6,3 % à
	position de DP ou de DA en 2015 et 2016. 4,9 % pour le temps partiel et de 9,9 % à 8,9 % pour l'ambulatoire. De même que le
	Quatre indicateurs ont été utilisés : (1) le pourcentage de résumés et de patients avec au pourcentage de patients sans aucun DP renseigné dans l'année qui passe de 4,9 % à
	moins deux codes CIM-10 distincts renseignés dans l'année ; (2) la distribution du nombre 4,0 % pour le temps complet, de 5,8 % à 3,9 % pour le temps partiel et de 13,5 % à
	de codes CIM-10 distincts utilisés par établissement, nature de prise en charge et position 12,9 % pour l'ambulatoire.
	dans le résumé (DP ou DA) ; (3) l'évolution du nombre de codes CIM-10 distincts utilisés En 2015 et en 2016, 65,0 % des établissements ont codé un DP pour tous leurs RPSA,
	tandis que cela concerne seulement 39,6 % des d'établissements pour les R3A. La part
	des établissements avec plus de 25 % de résumés sans DP renseigné diminue entre

[START_REF] Ellini | The French medico-administrative database for psychiatric care: the RIM[END_REF]

C'est-à-dire supérieur à 93 jours puisque la durée maximale d'une séquence est un trimestre (un changement de trimestre civil entraîne la clôture de la séquence)

[START_REF] Ellini | Improving the quality of data of the RIM-P : keys persons, tools, process… and difficulties[END_REF]

Le choix de l'année 2016 a été fait car la variable encadrant le codage des diagnostics dans le RIM-P (« type psy ») n'a été introduite qu'en 2016 comme précisé plus haut. Il n'y a pas eu d'évolution majeure de la CIM 10 pour le codage des diagnostics en psychiatrie entre 2015 et 2016. Par conséquent, ce choix n'impacte pas les résultats de cet étude. par 3. Résultats 3.1. Données et périmètre d'étude Environ 9 % des RPSA (8,6 % en 2015, 8,7 % en 2016) et près de 0,1 % des R3A (0,1 % en 2015, <0,1 % en 2016) ont été exclus des analyses. Après exclusion des résumés, les volumes d'activité étaient similaires en 2015 et en 2016. Ainsi, en 2016, 555 établissements (554 en 2015) ont transmis 1 2015 et 2016 pour le temps complet ou partiel (de 5,2 % à 3,6 %), ainsi que pour l'ambulatoire (de 12,1 % à 9,9 %). Quelle que soit la nature de prise en charge, chaque année, trois

Compte-rendu de la réunion du Comité technique Psychiatrie du 21/01/2016 : https://www.atih.sante.fr/sites/default/files/public/content/1382/atih_ctpsy_2016-01-21.zip

https://www.atih.sante.fr/

Les codes « F » appartiennent au chapitre V -Troubles mentaux et du comportement de la CIM-10.

Les codes « Z » appartiennent au chapitre XXI -Facteurs influant sur l'état de santé et motifs de recours aux services de santé de la CIM-10.

Comité technique psychiatrie : http://www.atih.sante.fr/psy/comite-technique-psychiatrie?secteur=Psy