Localisation des grandes déformations au laboratoire et in situ

par Saeed Kharaghani

Thèse de doctorat en Mécanique des sols

Sous la direction de Jean Biarez.

Soutenue en 1994

à Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris .

mots clés

• Essai in situ
• Argile minéral
• Compression triaxiale
• Triaxial tests
• Éléments finis, Méthode des
• Mécanique des sols
• Tectonique
• Déformations (mécanique)

Résumé

La localisation des déformations est un phénomène qui apparait dans une large classe de matériaux. Elle fait apparaitre brutalement, dans un champ de déformation homogène, une structure connue sous le nom de bande de cisaillement, caractérisée par des déformations beaucoup plus grandes que dans le reste du matériau. Au laboratoire, c'est au cours des essais triaxiaux, voulus homogènes, que surgit la localisation ; celle-ci vient traverser l'échantillon testé suivant une certaine inclinaison par rapport à la direction de la contrainte principale majeure. Le calcul par la méthode des éléments finis, nécessite la connaissance des lois de comportement et la comparaison des calculs à des modeles et des réalités. Nous avons cherché à montrer que certaines difficultés, en particulier la localisation des grandes déformations dans les essais triaxiaux conduisent à des résultats erronés qu'il faut pouvoir déceler et essayer de corriger. L'indice des vides critique (l'état de plasticité parfaite) est très souvent perturbé. Une méthode de contrôle est proposée avec une première approximation. In situ, l'origine des failles et les causes de leur apparition sont liées à ce phénomène de la localisation. Les vitesses de déformation sont très différentes pour la tectonique et pour l'essai triaxial ; néanmoins on observe des failles directes et inverses qui font avec la contrainte principale majeure un angle analogue à celui observé dans un essai triaxial. L'autre objectif de notre travail est donc l'étude de l'origine de l'apparition des différents types de failles dans le cadre de l'approche théorique de ce type d'accident géologique. Pour cette partie de notre travail, l'existence d'un siècle de mesures topographiques des veines de charbons nous a conduit à choisir le bassin houiller du nord-pas de calais. Ces mesures nous donnent une base numérique pour étudier les grandes déformations et les failles existants dans cette région. En analysant les données retraçant les déformations tectoniques provoquées durant les différentes périodes géologiques, nous proposons une base de comparaison pour le calcul avec éléments finis destiné à visualiser la localisation des grandes déformations tectoniques

Titre traduit

Localization of large deformations in the laboratory and on site

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