Study of the influence of fine particles on the properties of liquefaction of sands

par Layal Jradi

Thèse de doctorat en Géotechnique

Sous la direction de Jean-Claude Dupla.

Soutenue le 06-06-2018

à Paris Est , dans le cadre de École doctorale Sciences, Ingénierie et Environnement (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 2015-....) , en partenariat avec Laboratoire Navier (Paris-Est) (laboratoire) et de Laboratoire Navier / NAVIER UMR 8205 (laboratoire) .

Le président du jury était Pierre-Yves Hicher.

Le jury était composé de Jean-Claude Dupla, Jean Canou, Bassel Seif El Dine.

Les rapporteurs étaient Pierre Breul, Daniel Levacher.

  • Titre traduit

    Etude de l’influence des particules fines sur les propriétés de liquéfaction des sables


  • Résumé

    Au cours des 50 dernières années, l’étude du phénomène de liquéfaction de sols sableux saturés ont fait l'objet de nombreuses recherches en laboratoire. La plupart de ces recherches antérieures se sont concentrées sur la liquéfaction de sables propres, en supposant que la présence de fines limite le développement de la surpression interstitielle et donc le risque de liquéfaction. Cependant, les sables sableux naturels se trouvent généralement dans la nature sous la forme d'un mélange de sable et de fines et, l’influence de ces fines sur le risque de liquéfaction de ce type de matériau n'est toujours pas claire. En effet, on trouve des résultats contradictoires, dans la littérature, sur l'effet des particules fines sur le phénomène de liquéfaction des sables. Dans ce contexte, l’objectif principal de ce travail expérimental est de clarifier et de quantifier l’influence des particules fines présentes au sein d’une matrice sableuse sur l’initiation et le développement du phénomène de liquéfaction. On s’est intéressé, en particulier, à la nature des particules fines (plastique/non-plastique), à leur proportion au sein de la matrice, à l’état de compacité de la matrice et à l’état de contrainte initial (état de consolidation). A cet effet, à l'aide d'un nouveau dispositif triaxial servo-hydraulique, une série d'essais monotones et cycliques ont été effectués afin de clarifier cet effet. Les résultats expérimentaux montrent que l'augmentation de la proportion de fines non plastiques augmente la résistance à la liquéfaction du mélange sous chargements monotone et cyclique. Par contre, cette tendance est inversée pour les mélanges qui contiennent des fines plastiques. Enfin, une comparaison a été établie entre le comportement de ces sols sous cisaillement monotone et cyclique non drainé en termes d'évaluation du déclenchement du phénomène d'instabilité et d'autres paramètres mécaniques


  • Résumé

    Since the last 50 years, the study of the phenomenon of liquefaction of saturated sandy soils has been a topic of extensive laboratory research. Most of the earlier research has focused on the liquefaction of clean sands assuming that the presence of fines resists the development of pore water pressure as well as the risk of liquefaction. However, natural sand is found in nature under the form of a mixture of sand and fines and, the influence of these fines on the liquefaction risk of this type of material is still unclear. In fact, we could find contradictory results in the literature review of the effect of fine particles on the sand liquefaction phenomenon. In this context, the main objective of this study is to clarify and quantify the influence of fine particles (plastic and non-plastic) present in a sandy matrix on the initiation and development of the liquefaction phenomenon .We’ve focused, in particular, on the nature of fine particles (plastic/non-plastic), their proportion in the matrix, the matrix compactness condition and initial stress state (state consolidation). For this purpose, with the aid of a new triaxial servo-hydraulic device, a series of monotonic and cyclic tests were done in order to clarify this effect. Experimental results show that the increase in non-plastic fines increases the resistance to liquefaction of the mixture under both monotonic and cyclic loading. However, this trend is reversed for the mixtures containing plastic fines. Finally a comparison has been established between the behavior of these soils under undrained monotonic and cyclic shearing in terms of evaluation of the initiation of instability phenomenon and other mechanical parameters


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