Etude du comportement triaxial non drainé de matériaux granulaires ; effet de la teneur en fines et de la forme des courbes granulométriques

par Ndriamihaja Livah Andrianatrehina

Thèse de doctorat en Mécanique et ingénierie

Sous la direction de Joël Rech et de Hanène Souli.

Soutenue en 2012

à l'Ecole nationale d'ingénieurs (Saint-Etienne ; 1961-....) .

mots clés

• Sols -- Structure
• Sols -- Saturation en eau
• Mécanique des sols
• Granulométrie
• Sols -- Essais

Résumé

Interaction of water with dams and dikes makes them vulnerable to erosion phenomena and can, in some cases, result in their failure. In this thesis, a large number of granular materials was made, with different shapes of the grain size distribution curves and different percentages of fines (<0. 315 mm), and a maximum size of grains equal to 16 mm. The aim is to study the influence of the grain size distribution, on the behavior of the soils on undrained triaxial paths on one hand, on the internal stability of these materials on the other hand. The material stability, according to Kenney and Lau criterium (1985, 1986), was confronted with the results of other criteria. The criteria diverge on the classification of the stability of the materials and it seems better to associate two criteria to estimate it. Undrained triaxial tests were carried out on samples at different relative densities under 3 confining stresses of 50, 100 and 200 kPa. The tests showed that the percentage of fines influences the behavior of materials. For low fines contents, it is the intergranular void ratio which plays the major part in the bahavior of the materials whereas, for higher fines contents, it is rather the inter-fines void ratio which permits to describe the behaviour of the granular materials. For materials with continuous grain size distribution under given test conditions, the increase in pore-watr pressure and the corresponding deviatoric stress remain constant up to a fines content of 30%; beyond this percentage, these values decrease. In the case of discontinuous grain size distribution, no clear logic is highlighted. During some triaxial tests, grain migration is observed in the specimens with discontinuous distribution, which results in a change in the mechanical properties of these soils. The tests provide a clearer view of the relations between these two aspects.

Titre traduit

3D Finite element simulation of TIG Weld Pool

Résumé

L'interaction de l'eau avec les ouvrages de génie civil, notamment les barrages et les digues, les rend vulnérables aux phénomènes d'érosion et peut même, dans certains cas, entraîner leur destruction. Dans cette thèse, un grand nombre de matériaux granulaires a été fabriqué avec différentes formes de courbes granulométriques et différents pourcentages de fines (<0. 315 mm), et une taille maximale des grains de 16 mm. Le but est d'étudier l'influence de la granulométrie, d'une part sur le comportement triaxial non drainé, d'autre part sur la stabilité interne de ces matériaux. La stabilité des matériaux déduite du critère de Kenney et Lau (1985, 1986) a été confrontée aux résultats d'autres critères. Les critères de stabilité divergent sur la classification de la stabilité des matériaux et il semble plus intéressant d'associer plusieurs critères pour estimer celle-ci. Des essais triaxiaux non drainés ont été effectués sur des échantillons préparés à différentes densités relatives et soumis à trois contraintes de confinement de 50, 100, et 200 kPa. Les essais ont montré que le taux de fines influence le comportement des matériaux. A faible taux de fines, ce sont les indices des vides intergranulaires qui influencent le comportement des matériaux tandis qqu'à des taux de fines plus élevés, ce sont plutôt les indices des vides inter-fines qui sont représentatifs du comportement de ces matériaux. Pour les matériaux à granulométrie continue dans des conditions données, la surpression interstitielle et la contrainte déviatoire correspondante restent constantes jusqu'à un taux de fines de 30%; au delà de ce taux, ces valeurs diminuent. Dans le cas des granulométries discontinues, il n'y a pas de logique claire qui se dégage. Lors de certains essais triaxiaux, une migration des grains est observée pour les matériaux à granulométrie discontinue, ce qui se reflète dans leur comportement mécanique. Les essais effectués permettent d'apporter des éléments pour mieux connaître les relations entre ces deux aspects.