Etude de la consolidation unidimensionnelle d'un kaolin soumis a des chargements par paliers et sinusoidaux

par MOHAMMED A. RAHAL

Thèse de doctorat en Terre, océan, espace

Sous la direction de Michel Laquerbe.

Soutenue en 1993

à Rennes, INSA .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Le present travail apporte une contribution a l'etude de la mise en charge d'un materiau argileux, et des evolutions des deformations en fonction du temps qui en decoulent. Une serie d'experiences a ete menee dans le but de definir le role respectif de chacun des constituants du sol sur la repartition du chargement et sur l'etat d'equilibre qui en resulte. Les essais de type dometrique avec mesure de la pression interstitielle ont ete conduits suivant differents modes de chargements a l'aide d'un piston ou d'une contre pression ou bien des deux a la fois. Les resultats des mesures de la pression interstitielle et de la deformation d'un echantillon soumis a des chargements par paliers (les plus utilises pour l'etude de la consolidation unidimensionnelle), montrent qu'il n'est pas possible d'interpreter l'essai dans les premiers instants du chargement. Les manifestations les plus spectaculaires apparaissent dans le cas d'un chargement par verin sous la forme de courbe en cloche de la surpression interstitielle en fonction du temps et dans le cas de chargement sous contre pression par un retard de l'evolution de la deformation par rapport a la pression. Celui-ci est interprete par l'apparition d'un fort gradient hydraulique en haut de l'echantillon. Il est donc difficile a partir de ce type d'essai d'exprimer la valeur du coefficient de consolidation applicable au calcul des tassements depuis le debut du chargement jusqu'a la fin de la dissipation de la pression interstitielle. Le chargement cyclique sinusoidal presente deux avantages notables sur le chargement par paliers. Il offre d'abord la possibilite de maitriser une condition initiale sur toute l'epaisseur de l'echantillon qui soit compatible avec les expressions theoriques. Par ailleurs, il permet d'exercer une condition aux limites variable avec le temps mais repetitive, ce qui permet de figer la reponse et d'effectuer la mesure dans les conditions souhaitees. L'essai a chargement cyclique compare a l'essai a chargement continu presente l'avantage de proceder a l'etude du chargement et du dechargement pour differents niveaux de charge sur un meme echantillon, en particulier pour des etats surconsolides ou/et normalement consolides. Les resultats les plus significatifs sont un retard ou une avance de phase suivant le cas, entre chargement et pression interstitielle ou chargement et deformation. L'exploitation des essais repose sur un solution theorique proposee de l'equation de la consolidation. Cette solution prend en compte la compressibilite du fluide interstitiel. Par ailleurs elle permet de traduire des conditions aux limites et un chargement en contrainte totale variables en fonction du temps. Une methode de depouillement a ete elaboree en s'appuyant sur les enregistrements respectifs de l'amortissement et du dephasage. Elle permet de determiner apres une duree d'essai tres breve, les valeurs des deux coefficients de compressibilite du squelette et du fluide interstitiel ainsi que la valeur de la permeabilite du milieu. Cette methode est appliquee au cas d'une couche d'argile marine soumise a l'effet de la maree. Notre etude est completee par une simulation numerique du comportement du sol sous l'effet des differents chargements en considerant le coefficient de compressibilite du sol variable en fonction de la charge, celui du fluide en fonction de la pression et la permeabilite en fonction de l'indice des vides et en les actualisant a chaque discretisation en temps. Une telle etude met en evidence la difficulte de prendre en compte le postulat de terzaghi pour etablir une relation de comportement contrainte-deformation lorsque le chargement est applique rapidement

  • Titre traduit

    Unidimensional consolidation of a kaolin clay submitted to steps loadings and to sinusoidal loading


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  • Détails : 211 P.
  • Annexes : 82 REF.

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