Fernando LOPEZ-CABALLERO

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1 Laboratoire de Mécanique des Sols, Structures, Matériaux «Étude de phénomènes de liquéfaction» Modélisation numérique des inclusions rigides comme solution aux problèmes de liquéfaction Fernando LOPEZ-CABALLERO

2 Plan général Définition de la liquéfaction. Cas de Référence Profil liquéfiable Modèle numérique utilisé Validation du modèle numérique Étude de la liquéfaction Solution aux problèmes de liquéfaction Utilisation des inclusions verticales rigides Étude paramétrique

3 Définition de la liquéfaction Problèmes sur le terrain

4 Définition de la liquéfaction Chargement sismique Variation de la pression interstitielle dans les sables

5 Définition de la liquéfaction Chargement sismique Variation de la pression interstitielle dans les sables σ = σ T I U U σ 0

6 Plan général Définition de la liquéfaction. Cas de Référence Profil liquéfiable Modèle numérique utilisé Validation du modèle numérique Étude de la liquéfaction Solution aux problèmes de liquéfaction Utilisation des inclusions verticales rigides Étude paramétrique

7 Cas de Référence Profil liquéfiable Modèle numérique utilisé Profil de sol de 10m de sable lâche saturé ; Module de cisaillement augmente avec la profondeur ; Nappe phréatique au niveau de la surface du sol ; Rocher «rigide» ; Comportement des sols : modèle élastoplastique de l ECP ; Modèle EF, 2D couplé en déformations planes (Gefdyn) ; Analyse dans le domaine temporel.

8 Cas de Référence Profil liquéfiable Modèle numérique utilisé Profil de Vs : 4 m 6 m h = 10 m

9 Cas de Référence Profil liquéfiable Modèle numérique utilisé Courbes G/Gmax-γ et D-γ :

10 Plan général Définition de la liquéfaction. Cas de Référence Profil liquéfiable Modèle numérique utilisé Validation du modèle numérique Étude de la liquéfaction Solution aux problèmes de liquéfaction Utilisation des inclusions verticales rigides Étude paramétrique

11 Cas de Référence Profil liquéfiable Validation du modèle numérique Essai en centrifugeuse au Schofield Centrifuge Centre de l Université de Cambridge : (Teymur, 2002)

12 Cas de Référence Profil liquéfiable Validation du modèle numérique Accélération : Mesuré Simulation

13 Cas de Référence Profil liquéfiable Validation du modèle numérique Pression Interstitielle : Mesuré Simulation

14 Plan général Définition de la liquéfaction. Cas de Référence Profil liquéfiable Modèle numérique utilisé Validation du modèle numérique Étude de la liquéfaction Solution aux problèmes de liquéfaction Utilisation des inclusions verticales rigides Étude paramétrique

15 Cas de Référence Profil liquéfiable Étude de la liquéfaction Profil de sol + fondation : b = 10 m

16 Cas de Référence Profil liquéfiable Étude de la liquéfaction Signaux utilisés : Séisme Friuli 1976 San Rocco station PGA = 1.65m/s² Ms ~ 6.0 Neq at 0.65 a max = 2

17 Cas de Référence Profil liquéfiable Étude de la liquéfaction Signaux utilisés : Séisme Synthétique PGA = 1.82m/s² Ms ~ Neq at 0.65 a max = 19

18 Cas de Référence Profil liquéfiable Étude de la liquéfaction Variation de la pression interstitielle : Distribution de Pw à 9s (Séisme Synthétique)

19 Cas de Référence Profil liquéfiable Étude de la liquéfaction Variation du taux ru pour le modèle sans inclusions : Liquéfaction entre 1m et 3m de profondeur Sans inclusions taux ru (Séisme Synthétique)

20 Plan général Définition de la liquéfaction. Cas de Référence Profil liquéfiable Modèle numérique utilisé Validation du modèle numérique Étude de la liquéfaction Solution aux problèmes de liquéfaction Utilisation des inclusions verticales rigides Étude paramétrique

21 Solution aux problèmes de liquéfaction Utilisation des inclusions verticales rigides Mise en place sur le terrain :

22 Solution aux problèmes de liquéfaction Utilisation des inclusions verticales rigides Étude paramétrique : Disposition (i.e. solidaires ou séparées de la fondation); Épaisseur des inclusions : 0.5, 0.8 et 1 m; Différents coefficients de perméabilité pour les inclusions.

23 Solution aux problèmes de liquéfaction Utilisation des inclusions verticales rigides Disposition (i.e. solidaires ou séparées de la fondation) : b = 10 m Propriétés des Inclusions : 1m x 5m E inc = 20 GPa k inc = 1.0 E-12 m/s comportement élastique éléments 2D - Inclusions solidaires à la fondation.

24 Solution aux problèmes de liquéfaction Utilisation des inclusions verticales rigides Disposition (i.e. solidaires ou séparées de la fondation) : b = 10 m Propriétés des Inclusions : 1m x 5m E inc = 20 GPa k inc = 1.0 E-12 m/s comportement élastique éléments 2D - Inclusions séparées de la fondation.

25 Solution aux problèmes de liquéfaction Utilisation des inclusions verticales rigides Disposition (i.e. solidaires ou séparées de la fondation) : Pw sous fondation (Séisme synthétique) Inclusions séparées pas d effet significatif sur la réponse Séparées Solidaires

26 Solution aux problèmes de liquéfaction Utilisation des inclusions verticales rigides Disposition (i.e. solidaires ou séparées de la fondation) : Inclusions séparées de la fondation. Distribution de Pw à 5s (Séisme Synthétique)

27 Solution aux problèmes de liquéfaction Utilisation des inclusions verticales rigides Disposition (i.e. solidaires ou séparées de la fondation) : Inclusions Inclusions séparées de la fondation. Déformée du maillage (Séisme Synthétique) (Pas d échelle)

28 Solution aux problèmes de liquéfaction Utilisation des inclusions verticales rigides Étude paramétrique : Disposition (i.e. solidaires ou séparées de la fondation); Épaisseur des inclusions : 0.5, 0.8 et 1 m; Différents coefficients de perméabilité pour les inclusions.

29 Solution aux problèmes de liquéfaction Utilisation des inclusions verticales rigides Épaisseur des inclusions : b = 10 m Propriétés des Inclusions : ( ) x5m E inc = 20 GPa k inc = 1.0 E-12 m/s comportement élastique éléments poutres - Inclusions solidaires à la fondation.

30 Solution aux problèmes de liquéfaction Utilisation des inclusions verticales rigides Épaisseur des inclusions : 2 inclusions 5x0.5m Distribution de Pw à 6s (Séisme Synthétique)

31 Solution aux problèmes de liquéfaction Utilisation des inclusions verticales rigides Épaisseur des inclusions : Liquéfaction entre 2m et 4m de profondeur 2 inclusions 5x0.5m taux ru (Séisme Synthétique)

32 Solution aux problèmes de liquéfaction Utilisation des inclusions verticales rigides Épaisseur des inclusions : Pw sous fondation (Séisme synthétique) efficiente pour des épaisseurs d inclusion plus grandes que 0.8m 2i 5x1m 2i 5x0.8m 2i 5x0.5m

33 Solution aux problèmes de liquéfaction Utilisation des inclusions verticales rigides Épaisseur des inclusions : 2 inclusions 5x1.0m Distribution de Pw à 6s (Séisme Synthétique)

34 Solution aux problèmes de liquéfaction Utilisation des inclusions verticales rigides Épaisseur des inclusions : Incrément de pression interstitielle entre 5m et 6m de profondeur 2 inclusions 5x1.0m taux ru (Séisme Synthétique)

35 Solution aux problèmes de liquéfaction Utilisation des inclusions verticales rigides Épaisseur des inclusions : Variation de la distorsion induite dans le sol

36 Solution aux problèmes de liquéfaction Utilisation des inclusions verticales rigides Épaisseur des inclusions : Variation de la contrainte de cisaillement induite dans le sol

37 Solution aux problèmes de liquéfaction Utilisation des inclusions verticales rigides Étude paramétrique : Disposition (i.e. solidaires ou séparées de la fondation); Épaisseur des inclusions : 0.5, 0.8 et 1 m; Différents coefficients de perméabilité pour les inclusions.

38 Solution aux problèmes de liquéfaction Utilisation des inclusions verticales rigides Coefficient de perméabilité des inclusions : b = 10 m Propriétés des Inclusions : 0.8x5m E inc = 20 GPa k inc = 1.0 E-4 m/s - comportement élastique éléments poutres - Inclusions solidaires à la fondation.

39 Solution aux problèmes de liquéfaction Utilisation des inclusions verticales rigides Coefficient de perméabilité des inclusions : Pw sous fondation (Séisme synthétique) Pas d effet k = 1E-4 m/s k =

40 Conclusions Efficacité des inclusions due principalement au fait de rigidifier le sol plutôt qu au fait de drainer de l excès de pression interstitielle ; Efficacité des inclusions rigides est fonction de leur interaction avec le sol de fondation et dans certaines conditions, elle peut produire des effets négatifs ; Les inclusions doivent avoir un effet de confinement sur le sol afin d améliorer sa réponse ; Prochaine étape : o Modèle Sol-structure-fondation ; o Validation avec modèle en centrifugeuse.

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