Caractérisation et modélisation du comportement en petites déformations des sols sur des chemins de sollicitation monotone et cyclique

Characterisation and modelling of soil behavior in small strains along monotonic and cyclic loading

• Auteur / Autrice : Mustapha Kordjani
• Direction : Pierre-Yves Hicher
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des sols
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de mécanique des sols, structures et matériaux (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1998-2021)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Liquéfaction

Mécanique des sols

Modèles mathématiques

Sols -- Dynamique

Mots clés libres

Essais triaxiaux

Élastoplasticité

Élastoplasticity

Résumé

L'objectif général de cette étude concerne la caractérisation et la modélisation du comportement des sols en régime statique et dynamique. Le travail recouvre a la fois des aspects expérimentaux et des aspects numériques, il vise à montrer qu'il est possible de modéliser le comportement des sols dans une large gamme de déformations (de 10-6 a quelques pour cents) par une loi élastoplastique avec un jeu de paramètres unique. La modélisation du comportement du sol est réalisée à l'aide d'une loi élastoplastique, multimécanisme, basée sur le concept de l'état critique (Hujeux 1984). Un écrouissage cinématique permet de modéliser le comportement cyclique du matériau. Le mécanisme isotrope s'est révélé incapable de reproduire le comportement en petites déformations. Une proposition de loi d'évolution de l'écrouissage est faite pour remédier cette insuffisance. Une étude systématique de l'influence des paramètres de la loi sur le comportement monotone et cyclique est faite en utilisant notamment les courbes (G/Gmax’Y) et (E/Emax’∈ 1). Cette étude a pour intérêt de proposer une démarche pour la détermination de ces paramètres capable de prédire les phénomènes majeurs observés en chargement cyclique en partant des résultats de la simulation d'essais monotones en petites et grandes déformations. On montre que le modèle est capable de simuler des essais cycliques réalisés par Mohkam (1983) en se servant de la stratégie de détermination des paramètres de la loi qui est proposée. Le modèle est ensuite confronté à la variation des principaux paramètres qui influencent le comportement à la liquéfaction tels que la contrainte isotrope, l'amplitude du déviateur cyclique, l'effet de la densité initiale et quelques paramètres numériques fixant les domaines de comportement. Une caractérisation du comportement en petites déformations d'un matériau non remanié est faite grâce à un appareillage original développé à l'ECP. La détermination des caractéristiques élastiques réelles y est présentée. Un système de mesure classique des efforts et des déformations est monté en parallèle au système de mesure de précision sur l'appareil triaxial. Il a permis de comparer les mesures usuelles aux mesures de precision enregistrées et de donner un ordre de grandeur de l'erreur commise. Le matériau étudié sert de base de foncation à une centrale nucléaire pourvue d'appareils de mesures pour suivre les déformations durant la vie de l'ouvrage. Des tassements enregistres et mesures in situ ont permis de vérifier les résultats d'un calcul par éléments finis avec le code de calcul (Gefdyn) du massif sous l'ouvrage