Influence de la sécheresse sur les structures : modélisation de l’interaction sol-atmosphère-structure

par Ahmad Al Qadad (Al Qadad)

Thèse de doctorat en Génie civil

Sous la direction de Isam Shahrour.

Soutenue le 02-12-2009

à Lille 1 .


  • Résumé

    Le travail de thèse a pour but d’étudier le phénomène de sécheresse à l’aide d’une modélisation numérique de l’échange sol-atmosphère-structure et d’analyser les conséquences de la sécheresse sur les structures. Il comporte trois parties :La première partie comporte une synthèse des travaux réalisés sur la sècheresse et plus particulièrement sur le transfert de masse et de chaleur dans les sols non saturés. Les modèles proposés pour le couplage sol-atmosphère sont présentés. On présente également la méthodologie de détermination des paramètres intervenant dans les équations de transfert et le couplage sol-atmosphère. La seconde partie concerne la modélisation du transfert de masse et de chaleur dans les sols non saturés en prenant en compte l’échange sol-atmosphère. Après une présentation du modèle numérique de transfert de masse et de chaleur, on décrit l’implémentation de ce modèle dans un code de calcul par éléments finis (ESNA-LML) et la validation de ce code. Le chapitre s’achève par une étude de l’échange sol-atmosphère au voisinage d’une structure et l’influence des caractéristiques des sols et des conditions climatiques sur cet échange et sur la succion induite dans le sol. La troisième partie traite de l’influence de la sècheresse sur l’interaction sol-structure. L’analyse est effectuée à l’aide d’une approche découplée. Dans un premier temps, la succion induite par la sècheresse est déterminée par la résolution du problème de transfert de masse et de chaleur dans le sol en prenant en compte le couplage sol-atmosphère. On utilise le code présenté dans le second chapitre. Ensuite, un programme de calcul par éléments finis est utilisé pour analyser la réponse mécanique du système sol-structure à la succion déterminée lors de la première phase.

  • Titre traduit

    Influence of drought on structures : modeling the interaction soil-structure-atmosphere


  • Résumé

    The thesis aims to study the phenomenon of drought using a numerical modelling of interaction soil-atmosphere-structure and analyse the impact of drought on the structures. It has three parts: The first part includes a summary of work done on the drought, especially on transfer of mass and heat in unsaturated soils. The models proposed for coupling soil-atmosphere are presented. We also present the methodology determining the parameters involved in the transfer equations and soil-atmosphere coupling. The second part concerns the modelling of transfer of mass and heat in unsaturated soils by taking into account the soil-exchange atmosphere. We describe also the implementation of this model in finite element code (ESNA-LML) and the validation of this code. The chapter concludes with a study of soil-atmosphere exchange in the vicinity of structure and influence of soil characteristics and climatic conditions on the suction induced in the soil.  The third part studies the influence of drought on the soil-structure interaction. The analysis is performed using a decoupled approach. Initially, the suction induced by the drought is determined by solving the transfer of mass and heat in soil taking into account the coupling soil- atmosphere. Then, a program of finite element (ESNA-LML) is used to analyse the mechanical response of soil-structure.


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