Etude de la liquéfaction des géomatériaux avec prise en compte de la non saturation

Study of the liquefaction of geo-materials taking into account the unsaturation

• Auteur / Autrice : Khai Hoan Tran
• Direction : Saïd Taïbi, Hanène Souli
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance le 10/12/2020
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique, sciences de l’ingénieur, matériaux, énergie (Saint-Etienne du Rouvray, Seine Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire ondes et milieux complexes (Le Havre, Seine-Maritime)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Marie Fleureau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mahdia Hattab, Jean-François Heitz, Saber Imanzadeh
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre Breul, Arézou Modaressi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sols insaturés

Sols -- Liquéfaction

Mots clés libres

Liquéfaction

Sol insaturé

Valeur B de Skempton

Saturation degree

Unsaturated soil

Skempton's B value

Dense soil

Stepping CSR

Constant CSR

Cyclic loading

Résumé

Ces dernières années, de nombreuses études ont concerné le comportement des sables non saturés soumis à des sollicitations dynamiques. Cependant, certains aspects restent encore à éclaircir comme : (i) le comportement sous des sollicitations sismiques avant et après le choc principal et l'effet des chocs précurseurs sur le potentiel de liquéfaction ; (ii) l'effet du degré de saturation sur le Cyclic Stress Ratio ; (iii) l'effet de la non saturation sur la relation CSR-nombre de cycles pour atteindre la liquéfaction des sols denses. Ce travail de recherche tente d’y apporter quelques éléments de réponses.Deux familles d'essais ont été réalisés à l’aide d’un appareil triaxial dynamique pour étudier le comportement dynamique cyclique d’un sable ainsi que sa résistance résiduelle après liquéfaction. La méthode du damage humide a permis de préparer les échantillons. Le degré de saturation initial a été contrôlé à l’aide de la méthode d’application du vide et le suivi du paramètre de Skempton B permet de mesurer le degré de saturation durant l’essai. Il s’ensuit une consolidation et un chargement cyclique étape par étape jusqu’à la liquéfaction, puis un chargement monotone pour étudier la résistance résiduelle.Les résultats montrent que la susceptibilité à la liquéfaction est directement liée au degré de saturation. Après liquéfaction, l’échantillon récupère sa résistance lorsque la pression interstitielle de l'eau se dissipe.Ainsi, le protocole expérimental proposé dans cette étude est bien adapté pour aborder les principaux défis des essais de liquéfaction des sols non saturés.

In the last few years, many studies have focused on the behavior of unsaturated sands subjected to dynamic loading. Despite some achievements, much remains unclear about the behavior of unsaturated soil such as: (i) the behavior before and after the main shock and the effect of foreshocks on the liquefaction potential; (ii) the effect of the saturation degree on the CSR (cyclic stress ratio); (iii) in the case of dense soils, what is the effect of unsaturation on the CSR-number of cycles relationship to reach liquefaction? This research work tries to provide some answers to these questions.Two groups of tests were carried out by triaxial dynamic apparatus to survey the sand mechanical behavior when subjected to cyclic loading as well as the residual strength after liquefaction under monotonic loading. All the samples were prepared by the wet tamping method. The vacuum method was used to control the saturation degree of the samples. Then, the Skempton parameter B was used to evaluate the saturation degree of the samples. After that, sample consolidation and cyclic loading were conducted step by step. After that the samples was subjected to the cyclic loading to study the liquefaction and then the monotonic loading to study the residual strength.The results of cyclic loading process show that the liquefaction susceptibility is directly proportional to the sample saturation degree. The results of the monotonic loading show that the strength of sand recuperates when the pore water pressure dissipates after liquefaction.Besides, the experimental protocol established in this study has handled well the main challenges of the unsaturated soil liquefaction tests.