Vers une approche hydro-mécanique du comportement des sols cultivés : expérimentations et simulations

par Kai Cui

Thèse de doctorat en Agronomies.Mécanique des sols

Sous la direction de Guy Richard.

Soutenue en 2008

à Paris, AgroParisTech .


  • Résumé

    Le tassement des sols agricoles est l'un des problèmes se posant à l'agriculture moderne dans beaucoup de région du monde: on estime que le tassement lié au passage d'engins concerne 33 millions d'ha en Europe. Du fait des modifications importantes de la structure du sol qu'il engendre (au niveau des couches travaillées et des couches sous-jacentes), le tassement peut avoir des conséquences importantes à la fois sur la production végétales et l'environnement. L'intensité du tassement est déterminée d'une part par les contraintes mécaniques exercées à la surface du sol lors du passage de l'engin agricole (charge, pression des pneumatiques. . . ) et transmises dans le sol, et d'autre part par la résistance mécanique du sol à ces contraintes. Le travail proposé est constitué de deux parties: la première s'attache à modéliser les contraintes verticales exercées par un engin à la surface du sol. Ce travail numérique réalisé avec le code de calcul PLAXIS montre que les propriétés mécaniques du sol influence fortement la distribution de ces contraintes en surface. Nous proposons une méthode pour les générer numériquement à l'aide d'une plaque de rigidité de flexion variable. La seconde partie concerne la résistance mécanique du sol en interaction avec son état hydrique. Elle s'appuie sur deux dispositifs expérimentaux de laboratoire qui permettent de contrôler ou d'imposer l'état hydrique du sol (succion) au cours de la compression. Cette étude nous a permis de montrer l'importance relative de la structure du sol (granulométrie, masse volumique) et de la succion sur la courbe de compression du sol. Nous avons proposé une typologie de comportement selon la succion et les contraintes appliquées qu'il faudrait généraliser à d'autres sols.

  • Titre traduit

    Towards a hydro-mechanical approach for the behaviour of cultivated soils : experiments and simulations


  • Résumé

    The compaction of the agricultural soils is one of the problem being posed with modern agriculture in much area of the world: it is estimated that compaction related to the passage of machines concerning 33 million ha in Europe. Because of important modifications of soil structure which it generates (on the level of the worked layers and the subsoil layers), compaction can have important consequences at the same time on the production vegetable and the environment. Compaction intensity is given on the one hand by to these constrainst. This work consists of two parts: the first attemps to model the vertical constraints exerted by a machine on the soil surface. This numerical work completed with the computer code PLAXIS shows that the soil mechanics properties strongly influence the distribution of constraints on the surface. We propose a method to numerically generate them using a plate with variable rigidity of inflection. The second part relates to the soil mechanical resistance in interaction with its hydrous state. It is pressed on two laboratory experiments which make it possible to control or to measure the soil hydrous state (suction) during compaction. This study enabled us to show the relative importance of the soil structure (granulometry, density) and of suction on the soil compression curve. We proposed a typology of behaviour according to suction and applied pressures which it would be necessary to generalize with other soils.

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  • Détails : 1 vol. ( 106 p.)
  • Annexes : Bibliographie 155 réf.

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  • Cote : 08 AGPT 0024
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