Etude expérimentale et numérique du début de consolidation de sols de très forte teneur en eau

par Quoc Duy Nguyen

Thèse de doctorat en Génie civil

Sous la direction de Alain Alexis, Gilbert Le Bras et de Nataly Barbry.

    mots clés mots clés


  • Résumé

    L'objectif de ce travail est d'améliorer les connaissances du processus de sédimentation-consolidation des sols de très forte teneur en eau, avec une extension à la prise en compte de la ségrégation et de l'évolution de la cohésion. Ce thème est situé à la frontière hydraulique-géotechnique, et présente d'importantes applications à la gestion des sédiments lacustres ou estuariens et des boues industrielles. La méthodologie d'étude repose les expérimentations en laboratoire et in situ, et la modélisation théorique et numérique. Les matériaux utilisés sont des mélanges artificiels de kaolin et de sable de Fontainebleau, et des vases naturelles. Les travaux expérimentaux reposent sur (i) l'amélioration d'un banc gammadensimétrique asservi de laboratoire permettant le suivi non pertubant de la densité et la pression interstitielle dans le sol en cours de formation, (ii) le développement d'un nouveau pénétromètre sur site en laboratoire adapté aux sédiments de très faible résistance, (iii) le développement d'essais de ségrégation en laboratoire avec suivi granulométrique peu perturbant. L'interprétation des essais permet de proposer des lois de comportement de la fraction fine (contrainte effective et perméabilité réduite) qui sont fonction de la concentration avec à deux paramètres. La ségrégation peut être intégrée à l'aide d'une loi de Stockes adaptée. Les travaux de modélisation sont basés sur la théorie de consolidation aux grandes déformations de Gibson, étendue de manière continue aux domaines de Kynch et Stokes. Une extension est proposée pour prendre en compte la ségrégation par la chute de la fraction grossière dans une pâte constituée de fines et d'eau, pouvant se consolider. L'application industrielle a été réalisée en partenariat avec EDF sur le réservoir du barrage d'Oytier (Alpes), et a permis de donner des éléments d'appréciation (évolution des concentrations et des résistances) de la faisabilité des méthodes de soutirage de sédiment frais derrière les barrages hydroélectriques. Les apports de ce travail permettent d'ouvrir de nombreuses perspectives de recherche sur la liaison hydraulique-géotechnique dans les milieux littoraux, estuariens, portuaires ou lacustres.

  • Titre traduit

    Experimental and numerical study on the beginning of consolidation of high water-content-soils


  • Résumé

    The aim of this work is to improve the knowledge of the sedimentation-consolidation process of very high water content soils with an extension to the integration of segragation and cohesion evolution. This topic is located at the boundary between hydraulics and geotechnics, and shows important applications to sediment management (lake, estuarine, industrial muds). The methology is based on laboratory and in situ experimentations, and on theoretical and numerical modelling. The tested materials are artificials mixtures of kaolin and Fontainebleau sand, and natural muds. The experimental works are based on (i) the improvment of a laboratory piloted gammadensimetric bench which allows density and pore pressure non disturbing monitoring within a very young soil, (ii) the development of a new in situ and laboratory, adapted to very weak soils, (iii) the development of segragation laboratory tests, with a weakly disturbing granulometric monitoring. The test interpretations allow to propose constitutive laws of the fine fraction (effective stress and reduced permeability), that are a function of concentration with two prameters. Segragation can be integrated with the help of an adapted Stokes' law. The modeling works are based on the Gibson's large deformations theory, which is continuously extended to Kinch's and Stokes' domains. An extension is proposed to integrate segregation with the help of the coarse fraction fall within a consolidating paste composed of fines and water. The industrial application is performed in partnership with EDF on the Oytier dam reservoir (Alpes) and allows to give assessment elements (concentration and resistance evolutions) for the faisability of fresh sediments racking methods in dams reservoirs. The contribution of this work allows to draw many research perspectives on the hydraulics-geotechnics link in coastal, estuarine, port or lake environment.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (208 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f. 191-195.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Nantes. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2008 NANT 2094
  • Bibliothèque : Ecole centrale de Nantes. Médiathèque.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th. 2276 bis
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