Analyse du comportement des sols renforcés par géogrille en utilisant la méthode de modélisation MED

par Marcus Guadagnin Moravia

Projet de thèse en 2MGE : Matériaux, Mécanique, Génie civil, Electrochimie

Sous la direction de Pascal Villard.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes en cotutelle avec l'Instituto Tecnologico de Aeronautica (ITA) , dans le cadre de I-MEP2 - Ingénierie - Matériaux, Mécanique, Environnement, Energétique, Procédés, Production , en partenariat avec Laboratoire Sols, Solides, Structures et Risques (laboratoire) depuis le 28-04-2015 .


  • Résumé

    Le sujet de la thèse porte sur l'étude de l'interaction sol/renforcement par la méthode des éléments discrets (MED). L'objectif principal de la recherche est de fournir une compréhension plus fondamentale des mécanismes présents dans les sols renforcés par géogrille, en particulier les micro-mécanismes, et ce afin d'optimiser le dimensionnement des structures renforcées. La conception de ces structures doit tenir compte de la complexité des phénomènes d'interaction sol/armature dont l'étude nécessite le recours à des modèles numériques spécifiques qui prennent en considération la nature granulaire du sol et les mécanismes d'interaction. La méthode DEM propose de modéliser cette nature granulaire en représentant le sol par des particules élémentaires en interaction dont le comportement est régi par des lois physiques définies aux points de contact. Compte tenu de la complexité du problème, une approche numérique est nécessaire, car elle permet d'étudier l'influence des facteurs et variables impliqués dans le problème, d'une manière systématique et relativement rapidement. Les paramètres les plus influant sont : l'homogénéité ou l'hétérogénéité des particules du sol, l'espacement entre les couches de renforcement, la taille des mailles de renforcement par rapport à la taille des grains, les raideurs longitudinale et transversale de la grille, et l'épaisseur des éléments transversaux de la grille, entre autres. Cette recherche nécessite par conséquent l'utilisation et le développement d'un modèle numérique spécifique permettant d'analyser en détails l'influence de chaque paramètre impliqué, et d'identifier ceux ayant une influence majeure sur le comportement d'interface. A cet effet, le logiciel open source Yade sera utilisé. Des résultats expérimentaux de la littérature pourront être utilisés comme support au travail numérique à titre de comparaison et de validation. De plus, des tests d'extraction de grande dimension d'une géogrille ancrée dans un massif de sol devraient être réalisés, en partenariat avec l'INSA de Lyon.

  • Titre traduit

    Analysis of geogrid reinforced soil behaviour using DEM Modelling


  • Résumé

    The thesis topic is the interaction of soil-reinforcement systems based on Discrete Element Method (DEM). The main objective of the research is to provide a more fundamental understanding of the mechanisms present in geogrid reinforced soils, especially micromechanisms, to optimize design of such reinforcement. The correct design of such reinforced structures must deal with the complexity of the soil-reinforcement interaction problem, which in turns requires specific numerical models, whose formulations admit localized behaviours in the contacts, as well as the granular nature of the soil. The DEM proposes to model this granular nature by representing the soil as interacting constituent particles, whose behaviour is ruled by physical laws defined at the contact points. The research development has a numerical approach, as it allows studying the significance of factors and variables involved in the problem in an articulated way and relatively rapidly. The study of the interaction of soil-reinforcement systems demands many factors, such as soil homogeneity or not, spacing between reinforcement layers, size of the grid mesh related to the size of the grains, longitudinal and transverse stiffness of the grid, thickness of the transverse elements of the grid, among others. Hence, this research will involve the development of a well-articulated model that allows an agile study of the specific importance of each of the parameters involved, as well as the identification of those with greater capacity to govern the behaviour of the structure under study. For this purpose, the extensible open-source framework for discrete numerical models Yade will be used. Experimental results from literature can support the numerical work, allowing compare results and validate the numerical model. In addition, large-scale pull-out tests of a geogrid anchored in a soil mass should be performed in partnership with the INSA of Lyon.