Comportement cyclique à long terme d'un matériau granulaire : modèle pour application aux infrastructures ferroviaires

Cyclical behavior of a long-term for granular material model : application to railway infrastructure

• Auteur / Autrice : Khaldoun Karraz
• Direction : Guy Bonnet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance le 12/12/2008
• Etablissement(s) : Paris Est
• Ecole(s) doctorale(s) : Matériaux, Ouvrages, Durabilité, Environnement et Structures
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : UR Navier
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Géotechnique (CERMES)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Guy Bonnet, Daniel Levacher, Pierre Hornych, Jean Canou, Jean-Claude Dupla, Alain Holeyman
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Daniel Levacher, Pierre Hornych

Mots clés

Mots clés contrôlés

Constructions -- Affaissement

Milieux granulaires

Voies ferrées

Mots clés libres

Voie ferrée

Matériaux granulaires

Tassement

Charge cyclique

Voies ferrées

Milieux granulaires

Constructions -- Affaissement

Railway track

Granular materials

Settlement

Cyclic loading

Résumé

La mise en place de trains à grande vitesse a rendu de plus en plus cruciale la compréhension et la prévision du comportement dynamique à long terme des voies ferrées. En particulier, le tassement des infrastructures conditionne le coût de maintenance des voies. Ce tassement d’infrastructure est par ailleurs étroitement lié aux propriétés des matériaux constitutifs sollicités par le chargement cyclique. La thèse décrit les résultats obtenus pour la caractérisation d’un matériau de type « micro-ballast » de constitution semblable à celle d’un ballast utilisé en infrastructure ferroviaire, mais de taille de grain réduite (d/D=6/24). L’expérimentation utilise des appareils triaxiaux de deux diamètres F300mm et F100 mm. 1. Essais sous sollicitation monotone: Les essais poussés jusqu’à rupture ont permis de mettre en évidence une courbure de la courbe intrinsèque sous faible niveau de chargement et un effet d’échelle sensible entre les deux tailles d’échantillon. 2. Essais sous chargement cyclique: Le plan d’expériences a permis de prendre en compte l’influence de la fréquence d’application de la sollicitation cyclique, de la pression de confinement, de la charge appliquée et du nombre de cycles. Les résultats obtenus sont interprétés dans le cadre d’une loi de comportement adaptée à l’étude de sollicitations cycliques à grand nombre de cycles

The use of high-speed trains makes it crucial to understand and predict the long term dynamic behavior of railway tracks. In particular, the settlement of infrastructures incurs track maintenance costs. This settlement of infrastructure is besides closely linked to the physical properties of the material, when stressed by a cyclic loading. The thesis describes the experimental results obtained on a so called « micro-ballast » material whose grain properties are similar to those of a ballast used for train tracks, but having reduced grain size (d/D=6/24) . Experiments are performed by using triaxial testing on tow diameters (300 mm and 100 mm). 1. Tests under monotone compression: failure tests provided evidence for a curvature of the failure envelop and a significant scale effect between both sample sizes. 2. Tests under cyclic loading: The experimental plane took into account the influence of the application frequency used for the cyclic loading, the confining pressure, the applied charge and the number of cycles. An interpretation of the results in the context of constitutive equations which can be used for the simulation of a high number of cycles is presented