Université de Nantes Laboratoire Central des Ponts et Chaussées. Gaëlle Baudouin bpclermont.fr

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1 Université de Nantes Laboratoire Central des Ponts et Chaussées Gaëlle Baudouin bpclermont.fr

2 Objectifs Etude paramétrique sur modèle physique en centrifugeuse o Densité d inclusions sur la surface renforcée o Hauteur du matelas de transfert de charge 2/43

3 Modélisation en centrifugeuse Principe de la modélisason en centrifugeuse Contrainte verscale dans un sol à la profondeur H [m] σ = ρ g H prototype Sans centrifugeuse géotechnique Dans un modèle réduit à l échelle 1/N σ = ρ g H prototype / N σ modèle = σ prototype / N Avec la centrifugeuse géotechnique σ = ρ Ng H prototype / N σ modèle = σ prototype 3/43

4 Plan de la présentation Modèle expérimental Programme expérimental Déroulement d un essai Résultats expérimentaux Conclusion et perspectives 4/43

5 Modèle expérimental o Dimensions o Matériaux o InstrumentaSon 5/43

6 Modèle expérimental :: Dimensions A P = π.a2 4 A = s 2 Taux de couverture : α = A P A Dimensions du modèle : Dimensions des inclusions Dimensions des capteurs Dimensions du conteneur d essais Granulométrie du matelas N = 27,8 6/43

7 Modèle expérimental :: Dimensions PÉNÉTROMÈTRE Prototype Modèle α 1 = 3,14 % α 1 = 4,91 % H S 10 m 360 mm H M 0,3 à 1,5 m 11 à 54 mm a 50 cm 18 mm ZONE NEUTRE s 1 2,5 m 90 mm s 2 2 m 72 mm 12 a 7/43

8 Modèle expérimental :: Dimensions Vue en élévason : Pénétromètre électrique Système de chargement Réservoir rempli d eau Matelas de hauteur variable Hauteur totale 1,5 m Massif compressible 8/43

9 Modèle expérimental o Dimensions o Matériaux o InstrumentaSon 9/43

10 Modèle expérimental :: Dimensions Sol compressible kaolin Speswhite (80%) + sable de Fontainebleau (20%) c c / (1 + e 0 ) = 0,13 VariaSon de la compressibilité en foncson du pourcentage de sable c c / (1 + e 0 ) %sable > 20 % %sable < 20 % 10/43

11 Modèle expérimental :: Dimensions Sol compressible MainSen du niveau de la nappe dans le massif 11/43

12 Modèle expérimental :: Dimensions Sable du matelas Mélange de 5 fracsons du sable d Hostun (0 1 mm) Coefficient d uniformité : C U = 3,52 Angle de frovement interne : φ = 42 pour I D = 0,9 Grave B3, 0-31,5 (GTR) Tamisat cumulé (%) Diamètre (mm) 12/43

13 Modèle expérimental o Dimensions o Matériaux o InstrumentaSon 13/43

14 Modèleexpérimental expérimental::dimensions Instrumentation Modèle Mesure des efforts verscaux dans les inclusions Tête d inclusion Capteur d effort Capteurs intermédiaires Tronçons rainurés de l inclusion Bouchon centreur Inclusion non instrumentée Inclusion instrumentée 24 capteurs 14/43

15 Modèleexpérimental expérimental::dimensions Instrumentation Modèle Mesure des déplacements en surface du matelas Capteurs de déplacement, groupe 2 A D E ZN 1 ZN 2 12 capteurs C B 15/43

16 Modèle expérimental :: Dimensions Instrumentation InstrumentaSon complémentaire o 2 sondes de pression interssselle mesure surpressions dans le massif o 2 sondes de pression mesure de la charge appliquée o 2 capteurs de déplacement et 1 capteur d effort 7 capteurs pénétromètre électrique 43 capteurs 16/43

17 Modèle expérimental :: Dimensions Préparation et essai Vidéo 17/43

18 Plan de la présentation Modèle expérimental Programme expérimental Déroulement d un essai Résultats expérimentaux Conclusion et perspectives 18/43

19 Modèle Programme expérimental expérimental, : Dimensions déroulement d un essai o Paramètres testés o Suivi de la consolidason o Reconnaissance pénétrométrique 19/43

20 Modèle Programme expérimental expérimental : Dimensions : Paramètres testés Hauteur de matelas Durée consolidason Palier n 1 Durée du palier n 1 Palier n 2 Durée du palier n 2 Modèle (mm) REMBLAI Prototype H M (m) 0,6 m (minutes) (kpa) (minutes) (kpa) (minutes) C , , ,8 28 1,0 m C , , ,5 m 112 kpa 164 kpa C , ,9 161 C , , ,9 154 C , , , /43

21 Modèle Programme expérimental expérimental : Dimensions : Suivi de la consolidation DissipaSon des surpressions dans le massif Tassement en zone neutre 21/43

22 Chargement (kpa) Programme expérimental : Pénétromètre Modèle expérimental : Dimensions Profondeur (m) MATELAS Résistance de pointe (kpa) Pénétromètre COUCHE N 1 Zone testée après essai COUCHE N 2 22/43

23 Plan de la présentation Modèle expérimental Programme expérimental Déroulement d un essai Résultats expérimentaux Conclusion et perspectives 23/43

24 Modèle Résultats expérimental expérimentaux : Dimensions o Chargement de type remblai Tassements Tassements différensels Efforts en tête 24/43

25 Modèle Résultats expérimental expérimentaux : Dimensions o Chargement de type remblai Tassements Tassements différensels Efforts en tête 25/43

26 Modèle Chargement expérimental type remblai : Dimensions : Tassements Efficacité en tassement, E set E set =1 tassement zone.renforcée(t) tassement zone.neutre (t) Ceve valeur varie de 1 si il n y a pas de tassement en surface de la zone renforcée à 0 si il n y a pas de réducson de tassement. 26/43

27 Modèle Chargement expérimental type remblai : Dimensions : Tassements E set (%) 70% H M / (s- a) = 0,3 H M / (s- a) = 0,5 E set (%) 60% Temps (jours) H M /(s- a) = 0,75 Temps (jours) α 1 = 3,14 % E set (%) 60% Temps (jours) 27/43

28 Modèle Chargement expérimental type remblai : Dimensions : Tassements 80% H M / (s- a) = 0,4 H M / (s- a) = 0,67 80% E set (%) E set (%) 80% Temps (jours) H M /(s- a) = 1 Temps (jours) α 2 = 4,91 % E set (%) Temps (jours) 28/43

29 Modèle Résultats expérimental expérimentaux : Dimensions o Chargement de type remblai Tassements Tassements différensels Efforts en tête 29/43

30 Modèle Chargement expérimental type remblai : Dimensions : Tassements différentiels α 1 = 3,14 % α 2 = 4,91 % 30/43

31 Modèle Chargement expérimental type remblai : Dimensions : Tassements différentiels H M / (s- a) = 0,3 H M / (s- a) = 0,5 α 1 = 3,14 % Deux phases d évoluson : DiminuSon des tassements H M /(s- a) = 0,75 31/43

32 Modèle Chargement expérimental type remblai : Dimensions : Tassements différentiels H M / (s- a) = 0,3 H M / (s- a) = 0,5 α 1 = 3,14 % Deux phases d évoluson : DiminuSon des tassements DispariSon des tassements différensels en surface H M /(s- a) = 0,75 32/43

33 Modèle Chargement expérimental type remblai : Dimensions : Tassements différentiels H M / (s- a) = 0,4 H M / (s- a) = 0,67 α 2 = 4,91 % H M = 1m, plus de tassements différensels. ANGLE BORD Au- delà, tassements périphériques. H M /(s- a) = 1 33/43

34 Modèle Résultats expérimental expérimentaux : Dimensions o Chargement de type remblai Tassements Tassements différensels Efforts en tête 34/43

35 Modèle Chargement expérimental type remblai : Dimensions : Efforts en tête q P + = 1,7MPa 325 kn q P + = 2,0MPa 400 kn Effort (kn) Effort (kn) H M / (s- a) = 0,3 H M / (s- a) = 0,5 Temps (jours) q + P = 3,1MPa 600 kn α 1 = 3,14 % Temps (jours) Effort (kn) Efforts en tête d inclusion Temps (jours) H M /(s- a) = 0,75 35/43

36 Modèle Chargement expérimental type remblai : Dimensions : Efforts en tête q P + = 1,5MPa 300 kn q + P = 2,3MPa 450 kn Effort (kn) Effort (kn) H M / (s- a) = 0,4 H M / (s- a) = 0,67 q P + = 2,8MPa 550 kn Temps (jours) α 2 = 4,91 % Temps (jours) Effort (kn) Efforts en tête d inclusion Temps (jours) H M /(s- a) = 1 36/43

37 Modèle Chargement expérimental type remblai : Dimensions : Efficacité E = Q + P Q* d après Hewle- & Randolph, /43

38 Modèle Chargement expérimental type remblai : Dimensions : E - Eset 38/43

39 Plan de la présentation Modèle expérimental Programme expérimental Déroulement d un essai Résultats expérimentaux Conclusion et perspectives 39/43

40 Modèle Conclusion expérimental : Dimensions E set augmente avec l augmentason de H M : pour H M / (s- a) = 0,75, E set aveint 70%. L influence de α sur E set est d autant plus forte que H M est pest. Les tassements différensels «disparaissent» pour H M / (s- a) > 2/3. 40/43

41 Modèle Conclusion expérimental : Dimensions L efficacité augmente avec H M jusqu à un palier de 65% (pour H M / (s- a) 2/3). Quand α augmente de 56%, E augmente de 35%. 41/43

42 Modèle Perspectives expérimental : Dimensions Tester d autres valeurs de H M et de (s- a). Tester d autres procédures de chargement. Changer les caractérissques du matelas. Ajouter un renforcement de type géogrille. Compléter une base de données expérimentales pour le calage de modèles numériques développés. 42/43

43 Modèle Perspectives expérimental : Dimensions Modifier le disposisf pour autoriser le tassement des inclusions et leur mise en place en vol. Ajouter des chargements ponctuels dans le cas de simulason du dallage, semelle carrée sur 4 inclusions ou encore des chargement incliné sur semelle. Etudier le comportement sous sollicitasons sismiques. 43/43

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45 Modèle Lois de expérimental similitude : Dimensions Grandeurs physiques Facteurs d échelle Masse volumique 1 Longueur 1 / N Déplacement 1 / N DéformaSon 1 Contrainte 1 Vitesse 1 AccéléraSon N Effort 1 / N 2 Temps, problèmes dynamiques 1 / N Temps, problèmes de diffusion 1 / N 2 70

46 Modèle Liens entre expérimental les indicateurs : Dimensions de report de charge Taux de réducson de contrainte : SRR = q + S * q S Taux de concentrason de contrainte : n = q + P + q S SRR = 1 E 1 α E =1 SRR 1 α ( ) n = E( 1 α) α( 1 E) 71