Apport de la mesure de la pression interstitielle à l’essai pressiométrique : Chargements cycliques et monotones

Contribution of pore pressure measurement to behavior law parameters determination during monotonic and cyclic expansion tests

• Auteur / Autrice : Panagiotis Karagiannopoulos
• Direction : Philippe Reiffsteck
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géotechnique
• Date : Soutenance le 11/12/2020
• Etablissement(s) : Paris Est
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Ingénierie et Environnement (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des réseaux. Laboratoire Sols, Roches et Ouvrages géotechniques - Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des réseaux. Laboratoire Sols, Roches et Ouvrages géotechniques
• Jury : Président / Présidente : Roger Frank
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Reiffsteck, Jean Benoît, Pierre Breul, Catherine Jacquard, Jean-Claude Dupla
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean Benoît, Pierre Breul

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sols -- Essais

Simulation par ordinateur

Sols -- Liquéfaction

Pression -- Mesure

Mots clés libres

Simulation analytique

Simulation numérique

Lois de comportement

Essais cycliques

Pressiomètre

Pression interstitielle

Cyclic tests

Analytical analysis

Numerical analysis

Behavior law

Pore pressure

Pressuremeter

Résumé

Ce travail de recherche effectué au sein de la société Jean Lutz SA, en étroite collaboration avec l’Université Gustave Eiffel (ex IFSTTAR), traite du problème de l’apport de la mesure de la pression interstitielle à l’essai pressiométrique tant au niveau de l’appareillage que de l’analyse des résultats.Des prototypes ont été développés et utilisés pendant cette thèse afin de mesurer in situ la pression interstitielle générée pendant l’essai pressiométrique. Ces essais monotones et cycliques ont été réalisés sur différents types de sols (argile, sable, limon) afin de mieux comprendre et valoriser cette nouvelle mesure. Ces essais sont analysés d’abord qualitativement en nous donnant une idée rapide du type de sol et de son niveau de drainage et après quantitativement afin de calculer la portance réelle du sol en contraintes effectives et examiner des phénomènes éventuels d’effondrement du sol comme la liquéfaction.De plus, une chambre d’étalonnage a été conçue dans les locaux de Jean Lutz SA afin d’examiner dans des conditions bien contrôlées, l’évolution des pressions totales et interstitielles dans le massif du sol pendant les essais pressiométriques monotones et cycliques. Les sondes Menard 60 et 44 ont été principalement utilisées pour effectuer ce type des essais. En outre, la sonde PAF Cambridge in situ avec mesure de la pression interstitielle a été aussi mise dans la chambre en la considérant comme l’appareil référent pour ce type d’essai. Enfin, des simulations numériques avec le logiciel aux éléments finis Cesar-LCPC et analytiques sur le langage Python de l’essai pressiométrique dans la chambre d’étalonnage ont été effectuées. Différentes lois de comportement rhéologique des matériaux ont été testées et les différents paramètres du sol sont déterminésUne comparaison des deux types d’essais (in situ et chambre d’étalonnage) nous permet de conclure sur la nécessité de cette mesure et son apport à la meilleure reconnaissance des sols. Une méthode pour l’évaluation du potentiel de liquéfaction des sols est également développée

This study performed in JEAN LUTZ SA company in close collaboration with Gustave Eiffel University deals with the problem of pore pressure measurement’s contribution to the pressuremeter test both in terms of the used apparatus and the data interpretation results.Prototypes were developed and used during the preparation of this thesis in order to measure in situ the generated pore pressure during the pressuremeter loading. Monotonous and cyclic tests were carried out on different types of soil (clay, sand,silt) in order to better understand and enhance this measurement. These tests are analysed qualitatively by giving us a quick idea of the type of soil and its level of drainage and then quantitatively in order to calculate the real resistance of the soil in effective stress and possible phenomena of soil’s collapse such as the liquefaction phenomenon.Furthermore, a calibration chamber has been constructed in the JEAN LUTZ SA headquarters in order to study, under well-controlled conditions, the development of total and pore pressure in the soil mass during monotonic and cyclic pressuremeter tests. The conventional Menard probes of 60mm and 44mm were used to perform this type of testing. In addition to these commonly used probes in a wide range of projects, the SBP Cambridge in situ probe with pore pressure measurement has also been introduced in the chamber, considering it as the reference for this type of test. Finally, numerical and analytical simulations of the pressuremeter test in the calibration chamber were carried out with the Cesar-LCPC finite element software and the Python language respectively. Different rheological behavior laws of materials have been tested and the different soil parameters are determined.A comparison of the two types of test (in situ and calibration chamber) allows us to conclude on the need of this measurement and its contribution to a better site investigation. A method about the evaluation of the soil’s liquefaction risk is also developed