Etude expérimentale et modélisation de l élargissement des remblais sur sols compressibles

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1 Etude expérmentale et mdélsatn de l élargssement des remblas sur sls cmpressbles Yasmna Aku T cte ths versn: Yasmna Aku. Etude expérmentale et mdélsatn de l élargssement des remblas sur sls cmpressbles. Mechancs. Ecle Natnale des Pnts et Chaussées, 995. French. <tel > HAL Id: tel Submtted n 4 Oct 200 HAL s a mult-dscplnary pen access archve fr the depst and dssemnatn f scentfc research dcuments, whether they are publshed r nt. The dcuments may cme frm teachng and research nsttutns n France r abrad, r frm publc r prvate research centers. L archve uverte plurdscplnare HAL, est destnée au dépôt et à la dffusn de dcuments scentfques de nveau recherche, publés u nn, émanant des établssements d ensegnement et de recherche franças u étrangers, des labratres publcs u prvés.

2 es /s? f (4j THESE DE DOCTORA TDEL 'ECOLE NA TIONALE DES PONTS ET CHA USSEES spécalté : gétechnque présentée par Yasmna Aku pur btenr le grade de Dcteur de l'ecle Natnale des Pnts et Chaussées sur le sujet ETUDE EXPERIMENTALE ET MODELISATION DE L'ELARGISSEMENT DES REMBLAIS SUE SOLS COMPRESSIBLES sutenue le 9 Décembre 995 devant le jury cmpsé de MM. Perre-Yves HICHER, Mnn Phng LUONG, Jacques GARNIER, Claude MIEUSSENS, M. Jean-Perre MAGNAN, Rapprteur Rapprteur Examnateur Invté Drecteur de thèse Pars Ë.NP.C. \0 INV03260

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4 À LA MÉMOIRE DE MA MÈRE ET À MA SOEUR MA6HNA

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6 [ REMERCIEMENTS Ce traval a été réalsé au Labratre Central des Pnts et Chaussées (LCPC) sus la drectn de Mnseur Jean Perre Magnan, Prfesseur à l'ecle Natnale des Pnts et Chaussées et drecteur technque au Labratre Central des Pnts et Chaussées. Je tens à lu exprmer ma prfnde grattude pur sa patence, pur les préceux cnsels qu m'nt perms de mener à ben ce traval et auss pur ses encuragements dans les passages dffcles. Je lu adresse mes remercements respectueux pur m'avr fat l'hnneur de présder le jury. Je remerce tut spécalement Mnseur Phlppe Mestat, chef de la sectn rhélge et mdélsatn des sls, qu m'a accuelle au sen de sn équpe et pur sn ade préceuse dans la réalsatn de la parte numérque. Je tens à remercer tut partculèrement Mnseur Gérard Rault, Techncen Supéreur à la sectn centrfugeuse et mécanque des sls du LCPC à Nantes, qu m'a assstée dans la réalsatn de la parte expérmentale avec une benvellante attentn et une parfate maîtrse. Qu'l veulle ben accepter ma sncère recnnassance et le témgnage de ma prfnde admratn. Je présente mes remercements au même ttre à Mnseur Therry Dubreucq, Ingéneur à la sectn centrfugeuse et mécanque des sls du LCPC pur l'ade qu'l m'a apprtée et pur m'avr fat bénéfcer de sn expérence dans le dmane. Qu'l veulle ben accepter ma sncère recnnassance. Je remerce également Mnseur Mchel Pehsser, pur sn ngéneuse cpératn dans la réalsatn du flm vdé qu a faclté l'expstn de ce traval lrs de la sutenance. Qu'l veulle ben accepter ma sncère recnnassance. Je remerce Mnseur Françs Derkx, chef du Servce d'étude et de la cnstructn de prttypes (SECP) du LCPC et, Mnseur Erc Merlt, Techncen Supéreur dans la même sectn pur la cnceptn de la tréme que j'a utlsée pur les essas en centrfugeuse. Je remerce auss Mnseur Perre Hrnych, Ingéneur et Mnseur Gérard Alan, Techncen Supéreur dans le grupe gétechnque rutère du pôle gétechnque, qu m'nt adée dans la réalsatn des essas en labratre. Je tens à exprmer mes sncères remercements et ma prfnde recnnassance à Mnseur Mnh Phng LUONG, Drecteur de Recherche au Labratre de Mécanque des Sldes, et à Mnseur Perre-Yves HIGHER, Maître de Cnférences à l'ecle Centrale de Pars, qu nt ben vulu accepter d'être les rapprteurs de cette thèse malgré leurs lurdes tâches. Je remerce partculèrement Mnseur Jacques Gamer, chef de la sectn centrfugeuse et mécanque des sls au LCPC, qu m'a accuelle au sen de sn équpe et m'a dnné les myens nécessares à la réalsatn des essas en centrfugeuse. J'exprme auss mes chaleureux I

7 remercements à Messeurs C. Favraud, L.M. Cttneau, J.M. Mlard et S. Pau, qu m'nt apprté leur cmpétence technque. Je remerce Mnseur Claude Meussens, chef de la sectn de mécanque des sls du LRPC de Tuluse, pur sn ade dans l'étude du rembla de la plane de l'aude et pur avr accepté de partcper au jury de sutenance. Mes remercements vnt également à Mnseur Jean-Françs Cste, Drecteur du LCPC, à Mnseur Alan Bnnet, Drecteur des actns scentfques et technques et à Madame Ncle TCHANG, pur avr ms à ma dspstn tus les myens nécessares au bn dérulement de cette thèse. Je remerce auss Madame Rejane Cquelle et Messeurs Jean Claude Berche, Jacques Ocz-kwsk, Jean-Lus Salh, Jean LeGuguec pur les servces qu'ls m'nt rendus en matère d'nfrmatque. Enfn, que tutes les persnnes qu m'nt perms, de près u de ln, de mener à ben cette thèse et partculèrement mes cllègues dctrants, truvent c l'expressn de ma prfnde recnnassance. n

8 RÉSUMÉ J Deux apprches nt été utlsées pur étuder le cmprtement des sls cmpressbles lrs de l'élargssement d'un rembla : étude sur mdèles réduts centrfugés et analyse numérque en éléments fns. Pur l'étude en centrfugeuse, la cnstructn des remblas pendant la rtatn du mdèle a été effectuée grâce à une tréme dévelppée pur cette recherche. Sept cnteneurs d'argle Speswhte recnsttuée nt été préparés et équpés de capteurs de tassements de surface, de pressns ntersttelles et de déplacements hrzntaux. Sept essas nt été réalsés, les premers pur mettre au pnt les prcédures d'essa et les quatre derners pur cmparer deux varantes d'élargssement d'un rembla. L'analyse des résultats des mesures et des bservatns fates sur les mdèles a mntré l'mprtance des cndtns de préparatn des massfs d'argle et d'un suv détallé de tute l'hstre des sls depus leur mse en place dans le cnteneur jusqu'à la fn de l'essa. Le cmprtement des argües pendant la centrfugatn dépend d'une cmbnasn de cnsldatn et de fluage qu dépend de leur état de surcnsldatn ntale et cmplque l'nterprétatn des mesures effectuées sur le mdèle. La mdélsatn numérque a été effectuée au myen de CESAR-LCPC. Elle a prté sur les mdèles testés en centrfugeuse et sur le cmprtement d'un rembla autruter élarg vngt-cnq ans après sa cnstructn. Le calcul en éléments fns, de type élastplastque cuplé, nécesstat des dnnées gétechnques qu n'étaent pas tutes dspnbles et les cmparasns effectuées avec les mesures snt restées pur cette rasn ncmplètes, ben que les phénmènes sent reprduts qualtatvement de façn acceptable. Ces recherches mntrent qu'l est ndspensable de meux défnr les prprétés mécanques des sls pur débucher sur des résultats d'applcatn pratque. Mts-clés Mdélsatn - Rembla - Elargssement - Sl mu - Mdèle rédut - Centrfugeuse - Tréme - Argle "Speswhte" (argle recnsttuée) - Mdèle (rhélgque, Melane) - Eléments fns (méthde) - CESAR-LCPC (cde d'éléments fns) -Expérmentatn en vrae grandeur - Essa (de labratre). m

9 I ABSTRACT Tw appraches were used t study the behavur f cmpressble sls durng the wdenng f an embankment : the testng f small scale mdels n a centrfuge and numercal analyses by thefnteelement methd. In the centrfuge, the embankments were bult n flght by usng a new hpper, whch was desgned fr ths test. Seven cntaners f recnsttuted Speswhte clay were prepared and equpped wth surface settlement, pre water pressure and hrzntal dsplacement sensrs. Seven tests were made. The frst three tests were used t defne the test prcedure and the last fur nes t cmpare tw types f embankment wdenng. The analyss f the measurements and bservatns made n the mdels shwed the mprtance f the sl preparatn cndtns and f the detaled hstry f the sl frm ts purng nt the cntaner untl the end f the test. The clay behavur n the centrfuge depends n a cmbnatn f cnsldatn and creep, whch n turn depends n the ntal vercnsldatn state f the clay and makes the nterpretatn f the expermental results mre cmplcated. The numercal analyses were made by usng CESAR-LCPC. They cncerned the centrfuge small scale mdels and the behavur f a mtrway wdenng embankment, bult 25 years after the mtrway cnstructn. Fr the fnte element cupled elast-plastc analyses, sme f the necessary getechncal data were nt avalable; the cmparsn f numercal and expermental data was therefre nt cnclusve, despte ther qualtatve agreement. In rder t get mre useful results fr practce better nfrmatn abut the mechancal prpertes f the sls s thus needed. Keywrds Mdellng - Embankment - Wdenng - Sft sls - Mdel test - Centrfuge - Hpper - "Speswhte" (clay) - Mdel (cnsttutve law, Melane) - Fnte element (methd) - CESAR- LCPC (fnte element general prgram) - Full scale testng - Test (labratry). IV

10 SOMMAIRE INTRODUCTION GENERALE Pages Chaptre : REMBLAIS SUR SOLS MOUS : DIMENSIONNEMENT ET ELARGISSEMENT (ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE).. Intrductn, Remblas sur sls mus : Méthdes de calcul Etude de stablté Stablté au pnçnnement Stablté en rupture rtatnnelle Etude des tassements Calcul de l'ampltude des tassements...7 a - Tassement mmédat 9 b - Tassement de cnsldatn prmare c - Tassement de fluage 3 d - Tassement dû aux déplacements latéraux Calcul de la vtesse des tassements 8.3. Elargssement des remblas Technques d'élargssement Empl du plystyrène expansé Le prcédé Pneusl Utlsatn de la "méthde d'élargssement vers l'ntéreur" Méthdes de calcul Cnclusn 27 V

11 Chaptre 2 : METHODES D'ETUDE DE L'ELARGISSEMENT DES REMBLAIS SUR SOLS MOUS (ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE) 2.. Intrductn Expérmentatn en vrae grandeur Chanter expérmental de Mandeleu (990) Ste de la plane de l'aude (994) Mdélsatn par centrfugarn Prncpe de smltude dans la mdélsatn par centrfugatn Travaux antéreurs Technque de cnstructn du mdèle Mdèles de rembla sur sl renfrcé Elargssement de remblas Mdélsatn numérque Travaux antéreurs Cde de calcul CESAR-LCPC Prgramme de cnsldatn "CSNL" Mdèle de calcul "Melane" 5 a - Descrptn du mdèle "MELANIE" 5 b - Détermnatn des paramètres du mdèle "MELANIE" Cnclusn 59 Chaptre 3 ELARGISSEMENT DES REMBLAIS EN CENTRIFUGEUSE 3.. Intrductn Etudes paramétrques sur mdèles réduts centrfugés Tréme embarquée du LCPC Descrptn Remplssage de la tréme 65 VI

12 Réalsatn des essas Préparatn du sl de fndatn,..67 a-malaxage 67 b - Cnsldatn Caractérsatn de l'argle et du sable 75 a. -Argüe 75 b - Rembla de sable Instrumentatn du mdèle a-défntn 90 b. - Suv vsuel pendant la rtatn 9 c. -Mesures de pressn ntersttelle d. - Mesure des déplacements vertcaux..94 e. - Mesures nclnmétrques Dérulement de l'essa Résultats desmesures et nterprétatn Prfls du rembla Décupage du massf Chargement Pressns ntersttelles Tassements Déplacements hrzntaux Calculs manuels et cmparasn avec les mesures Ampltude des tassements Tassement mmédat Tassement de cnsldatn prmare Déplacements hrzntaux Cnclusn 33 Chaptre 4 : CALCULS EN ELEMENTS FINIS (CESAR-LCPC) 4.. Intrductn Valdatn de l'adaptatn du mdule "CSNL" dans CESAR-LCPC Mdélsatn des essas centrfugés Premère varante Deuxème varante

13 Analyse des résultats Cmparasn entre calcul numérque et essas 42 a - Surpressns ntersttelles 42 b -Tassements.42 c - Déplacements hrzntaux Cmparasn des calculs numérques 48 a- Surpressns ntersttelles.. 48 b-tassements 49 c - Déplacements hrzntaux Mdélsatn du ste expérmental de la plane de l'aude Mdélsatn Mdèle de cmprtement et caractérstques mécanques et hydraulques Chargement Cndtns aux lmtes Résultats des calculs et analyse Surpressns ntersttelles Tassements Déplacements hrzntaux Cnclusn CONCLUSION GENERALE 64 ANNEXE m-a : Test du fnctnnement de la tréme 68 ANNEXE n-b : Palers de chargement à g 72 ANNEXE m-c : Caractérsatn de l'argle et du sable 74 ANNEXE TJ-D : Etalnnage des apparels de mesure 85 ANNEXE m-e : Instrumentatn des mdèles 89 ANNEXE ffl-f : Essas 2 et 3 : Rupture du sl de fndatn 94 ANNEXE UJ-G : Résultats des essas et calculs manuels.204 ANNEXE m-h : Pressns ntersttelles négatves 235 ANNEXE IV : Descrptn et mde d'empl du mdule CSNL 242 RFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 248 DC

14 INTRODUCTION GENERALE L'augmentatn du trafc sur le réseau ruter et autruter a cndut dans de nmbreux cas les prjeteurs à envsager un élargssement des ves exstantes. Lrs de l'élargssement d'un rembla sur un sl cmpressble, les tassements sus le nuveau rembla ndusent la plupart du temps des désrdres affectant e crps de l'ancen rembla sur une pérde de temps prlngée. Par exemple, le raccrdement d'un nuveau tracé à une rute exstante pse ce type de prblème. Ces désrdres snt dus à la fable résstance du sl et sa frte cmpressblté, qu peuvent entraîner des tassements et défrmatns mprtants. Dfférentes technques nt été dévelppées pur lmter ces désrdres : remblas en matéraux légers (emplement de buses, argle expansée, pneus usagés, plystyrène), tratement du sl de fndatn, slement du rembla ancen et du rembla nuveau...). Mas tutes fs ces technques ne peuvent être emplyées à bn escent que s l'n peut prévr précsément l'effet d'un rembla nuveau sur le rembla ancen. C'est à cette amélratn des utls de prévsn qu'est cnsacré ce mémre. Les myens de calcul dspnbles actuellement snt lmtés au calcul des tassements par détermnatn de l'accrssement de cntrante ttale prdut par le rembla dans un massf de fndatn sem-nfn élastque strpe (abaque d'osterberg, 957) et un calcul undmensnnel du tassement (méthde edmétrque). Cette méthde de calcul ne tradut pas la réalté des phénmènes bservés lrs de l'élargssement des plates-frmes rutères en rembla. Le prgramme de recherche lancé par le réseau des Labratres des Pnts et Chaussées sur ce thème cmprte une expérmentatn en vrae grandeur, des essas sur mdèles réduts en centrfugeuse et des études numérques par éléments fns. Les travaux présentés dans ce mémre cncernent les deux derners vlets du prgramme et nt pur bjectf de cntrbuer à la cmpréhensn de ce phénmène cmplexe. Ils nt nécessté des dévelppements nnvants pur les études en centrfugeuse. Ce mémre cmprte quatre chaptres : Le chaptre présente une synthèse bblgraphque des méthdes d'étude et de cnstructn des remblas sur sls mus et des technques utlsées pur les élargr. Le chaptre 2 passe en revue les travaux antéreurs sur l'élargssement des remblas sur ste réel, les études en centrfugeuse et les calculs numérques. Il se termne par la descrptn de la structure du cde de calcul CESAR-LCPC et de la nuvelle versn du mdule CSNL, au myen duquel les calculs par éléments fns du chaptre 4 nt été effectués. Le chaptre 3 est cnsacré à ns études sur mdèles réduts centrfugés. Il décrt les deux varantes d'élargssement, la prcédure expérmentale (recnsttutn des massfs argleux, nstrumentatn des mdèles, réalsatn des essas) et l'analyse des résultats. La réalsatn de ces essas a nécessté le dévelppement d'une tréme de pluvatn du sable en curs de rtatn sus une accélératn de 70 g. En parallèle, des essas de caractérsatn de l'argle et du sable (essas de cmpressn et de fluage edmétrques, essas traxaux et de I

15 perméablté) nt été réalsés afn de détermner les paramètres nécessares aux calculs numérques. Le chaptre 4 est cnsacré aux calculs par éléments fns et trate successvement de la valdatn de la nuvelle versn du mdule CSNL, de l'analyse des essas en centrfugeuse et de la mdélsatn du rembla de la plane de l'aude. 2

16 CHAPITRE REMBLAIS SUE SOLS MOUS : DIMENSIONNEMENT ET ÉLARGISSEMENT (ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE).. INTRODUCTION La cnstructn de remblas sur sls cmpressbles pse de nmbreux prblèmes, qu snt asscés d'une part à la fable résstance de ces sls, qu entraîne des dffcultés à assurer la stablté des remblas, et d'autre part à leur frte cmpressblté, qu se tradut par des tassements et défrmatns mprtants des uvrages. Pur cnstrure tut de même les uvrages désrés, n peut prcéder au renfrcement u à l'amélratn du sl de fndatn u du rembla. Les technques emplyées permettent st d'amélrer la stablté du rembla, st d'accélérer le prcessus de cnsldatn, u encre de dmnuer le tassement fnal u de résudre les deux prblèmes à la fs. Les prncpales technques utlsées pur cntrôler les ampltudes et les vtesses de tassement, ans que la stablté du rembla snt le préchargement du sl mu, le préchargement avec des drans vertcaux, la substtutn partelle u ttale du sl de fndatn, le renfrcement du sl par des clnnes ballastées u des clnnes de sl traté à la chaux u au cment, l'allégement du rembla... Le lecteur désrant plus de détals sur ces technques purra se reprter à l'uvrage de Leruel et al. (985). Les prblèmes de tassement résultant de l'nteractn entre remblas et uvrages d'art snt également dffcles à résudre. En général, dans les stes de sls cmpressbles, les structures snt cnstrutes sur peux. La présence, par exemple, de remblas d'accès à prxmté des peux entraîne le dévelppement d'effrts mprtants de frttement négatf et de pussée hrzntale sur les peux. Nus nus ntéressns dans ce mémre à l'nteractn entre deux remblas (prncpal et adjacent) dans le cas de l'élargssement d'un rembla exstant. Dfférentes slutns nt été envsagées pur résudre ce type de prblème : mse en place d'un rdeau de palplanches pur sler les massfs de fndatn des deux remblas, allégement du rembla qu cnsttue l'élargssement, utlsatn de la "gap-méthde" lrs de l'exécutn du rembla d'élargssement (Cuvreur et al., 993)... Ce premer chaptre décrt les méthdes d'étude des remblas sur sls mus et les technques d'élargssement..2. Remblas sur sls mus : Méthdes de calcul.2.. Etude de stablté La plupart des dépôts argleux présentent une crûte superfcelle altérée et fssurée, dnt le rôle est prépndérant dans la défntn du mde de rupture. Plt (972) et Bjerrum (972) nt nté cette partcularté qu est lée à la frte résstance au csallement de cette crûte u du matérau de rembla lrsqu'l est chérent. Seln l'mprtance de cette cuche, les 3

17 ruptures de rembla bservées nt été classées en deux grandes catégres crrespndant à des mdèles de calcul dfférents. Dans le cas ù la crûte superfcelle surmntant le sl mu est nexstante, le cmprtement du rembla est smlare à celu d'une putre enflexn.desfssuresde tractn peuvent se prdure dans la parte nféreure du rembla, prvquant ans sn affassement et par la sute le pnçnnement de îa cuche mlle. D s'ensut la frmatn de burrelets de part et d'autre du talus. C'est une rupture générale par pnçnnement (fg. l.a). (c'est un cas très rare en ste terrestre) Lrsque la cuche est mnce (fg. l.b), elle peut transmettre au rembla des déplacements hrzntaux prvqués par le chargement de la cuche mlle, d'ù l'appartn d'une fssure vertcale dans le crps du rembla annulant tute résstance au csallement : l s'agt là d'une rupture par glssement avecfssuratndu rembla qu'n rencntre dans le cas d'un rembla chérent. S, au cntrare, la crûte superfcelle est épasse (fg. l.c), elle ne transmettra pas les déplacements hrzntaux de la cuche mlle et le rembla ne sera pas fssuré : l s'agt d'une rupture par glssement sans fssuratn du rembla qu'n rencntre dans le cas d'un rembla purement frttant. ^wrw^wnkwrw^rwrk^wwr~\ a - Rupture par pnçnnement. ^TK^rww^rw^r^^rwrKK^: b - Glssement avec fssuratn. c - Glssement sans fssuratn. Fgure.. : Schémas types de rupture de rembla sur sls mus flagnan et al, 984). 4

18 Un chx judceux de la gémétre du talus de rembla lrs de sn édfcatn permet d'évter que l'argue st en état de rupture sus reffet des cntrantes de csallement ndutes dans le massf de fndatn. La vérfcatn de ce chx se fat au myen du calcul de l'équlbre suvant une surface de rupture prbable, généralement de frme crculare. Cet équlbre est caractérsé par un ceffcent de sécurté.,2,, Stablté au pnçnnement Le schéma de rupture du sl de fndatn est suppsé analgue à celu qu se prdut sus une fndatn superfcelle. Matar et Salençn (979) nt prpsé des abaques (fg..2) pur évaluer la pressn lmte sur un sl dnt la résstance crît lnéarement avec la prfndeur. Dans ce cas, le sl de fndatn est suppsé hmgène, d'épasseur D. La résstance x f = c u, crît avec la prfndeur z, avec une valeur en surface x 0 et un gradent de chésn g. La pressn lmte s'exprme alrs par : B D X f= T +g z /Xs rx\ /Xs, / f. /»s frs. /H\ /fa. /^ /&> fxs. /K\ /Äs SK\ /As B/D Ne.2' 0 ' 0' 0 5 Qß/r 0 H ) V I0 2 O 3,72 Fgure.2. : Abaque de calcul du ceffcent de sécurté seln la méthde de Matar et Salençn (979). 5

19 Le ceffcent de sécurté est dnné par : 7 "max ù y^ axe. est a cntrante apprtée par le rembla de pds vlumque y r et de hauteur h,, sur sn.2..2 Stablté en rupture rtatnnelle L'analyse de stablté en rupture rtatnnelle se fat tradtnnellement au myen de méthdes de calcul à la rupture qu dnnent, par l'ntermédare du ceffcent de sécurté F, une dée de l'état d'équlbre du massf par rapprt à l'équlbre lmte, caractérsé par F =. La cnstance du ceffcent de sécurté le lng de la surface de rupture et les hypthèses smplfcatrces utlsées dans ces méthdes rendent l'analyse glbale et apprchée. Skemptn (964) s'est penché sur le prblème de la mblsatn de la résstance du sl. Il a dédut de l'étude de dfférents glssements que n le ceffcent de sécurté calculé à partr des caractérstques résduelles, n celu calculé à partr des caractérstques de pc ne crrespndent à la réalté. D en a cnclu que la mblsatn de la résstance au csallement n'est pas unfrme. Des recherches nt été engagées pur essayer de décrre la prpagatn des cndtns "pstrupture" (résduelles) dans le sl. Ans, Athanasu (980) a utlsé la méthde des perturbatns, qu permet de défnr un ceffcent de sécurté lcal en chaque pnt de la surface de glssement et de puvr ans suvre la prpagatn de la rupture. Cependant, les méthdes de calcul qu admettent la smultanété de la rupture en tut pnt restent l'utl le plus utlsé par l'ngéneur gétechncen. Pur les sls à la fs frttants et chérents, ces méthdes subdvsent en tranches vertcales la parte du massf lmtée par la surface de glssement ptentelle, d'ù le nm de "méthde des tranches" (Fellenus, 936; Bshp, 955). La détermnatn du ceffcent de sécurté d'un rembla se fat généralement au myen d'abaques (Plt et Mreau, 973), u par un calcul cmplet seln la méthde des tranches de Bshp (955), u la méthde des perturbatns utlsées dans le lgcel PETAL du LCPC. L'utlsatn de la méthde des éléments fns avec des ls rhélgques adaptées a furn dans certans cas des estmatns satsfasantes des défrmatns des sls mus jusqu'au vsnage de la rupture, mas elle ne fat pas parte des méthdes curantes des ngéneurs Etude des tassements Un rembla édfé sur sls mus peut être le sège de ruptures spectaculares mas les prblèmes que psent les défrmatns et les tassements dfférés snt tut auss préccupants pur détermner les délas, les méthdes de cnstructn et les cûts. Dans certanes cndtns, ces défrmatns peuvent avr un caractère catastrphque, cndusant à la rupture de l'uvrage. Il est dnc nécessare de fare une prévsn crrecte de l'ampltude et de la vtesse des tassements. 6

20 Calcul de l'ampltude des tassements La cnnassance du chemn des cntrantes effectves u plus smplement des cntrantes effectves vertcales sus l'axe d'un rembla est suffsante en pratque pur l'analyse smplfée du cmprtement de la fndatn argleuse. Dans la zne stuée sus le centre du rembla, les drectns prncpales des cntrantes restent vertcales et hrzntales en tut temps et le chemn des cntrantes effectves suv pendant et après la cnstructn d'un rembla stable est représenté par QFATBT)' (fgure.3). Fgure.3. Chemn de cntrantes effectves sus un rembla (Leruel et al, 985). X 'r"nc 0 H K s  s * * M : p s> Y ~~~~~^~~ -_. ' Fgure.4. : Varatnstypquesde la charge de rembla et du tassement en fnctn du temps (Leruel et al, 985). 7

21 Le tassement d'un massf de fndatn durant la cnstructn et à lng terme évlue en fnctn de la charge applquée et du temps (fgure.4). Pendant la phase de cnstructn (OT'A), l'argle de fndatn est en état surcnsîdé et présente un cmprtement quas-élastque avec une grande rgdté (chemn OT') : les tassements restent fables et augmentent lnéarement avec la charge du rembla. Lrsque les cntrantes effectves attegnent la surface d'état lmte en F, c'est à dre a v =, l'argle devent nrmalement cnsldée et plus cmpressble ; n bserve alrs un cmprtement nn drané de la fndatn suvant le chemn des cntrantes effectves (FA') sur la surface d'état lmte de l'argle : les tassements reflètent une plus grande défrmablté de la fndatn. De la smmatn de ces deux quanttés résulte le tassement appelé "tassement mmédat". L'état de cntrante effectve en A' marque la fn de la cnstructn et le début du prcessus de cnsldatn, qu se tradut par une augmentatn des cntrantes effectves suvant le chemn de cntrantes (A*B'). Le tassement résultant est le "tassement de cnsldatn prmare" qu se fat avec une vtesse décrssant régulèrement avec le temps, en fnctn des caractérstques de cnsldatn et defluagede l'argle. La thére de la cnsldatn undmensnnelle et le prncpe des cntrantes effectves établs par K. Terzagh (923, 925) snt ncnturnables pur tute analyse de la cnsldatn des sls argleux. Cette thére repse sur l'hypthèse que "en un curt nstant, le sl ne peut tasser plus qu'l ne peut évacuer d'eau seln la l de Darcy (856)". Pur un sl saturé, matérau à deux phases, la cnsldatn crrespnd à la dsspatn des surpressns ntersttelles et à la dmnutn du vlume de sl au curs du temps sus les charges qu lu snt applquées. Seln le prncpe des cntrantes effectves, l y a transfert prgressf des effrts, au fur à mesure de l'élmnatn de l'eau, de la phase lqude sur la phase slde. La cnsldatn du sl ans défne est un phénmène de cuplage hydr-mécanque, dnt les cmprtements mécanque et hydraulque snt asscés respectvement au squelette du sl et aufludecntenu dans les pres de ce derner. Le caractère vsqueux de l'argle crée une cmpsante de tassement defluagemse par la thére de la cnsldatn undmensnnelle de K. Terzagh (920), qu rele les défrmatns du s aux seules varatns des cntrantes effectves. En réalté, la cnsldatn et lefluagesnt effectvement cncmtants, cmme le représentent par exemple Gbsn et L (96) en décrvant le cmprtement du sl à l'ade du mdèle rhélgque de Kelvn (fgure.5). Cependant, dans la pratque, le gétechncen sépare suvent les calculs de tassement prmare et secndare. 8

22 rbnet (perméablté) Y, ' eau amrtsseur (fluage) Fgure.5. : Mdèle rhélgque de Kelvn (Gbsn et L, 96). Dans ce mdèle, le ressrt et l'amrtsseur représentent respectvement l'élastcté et la vscsté du squelette du sl. L'ampltude du tassement fnal 5_ en cndtns de défrmatns planes est détermnée seln la frmule classque de décmpstn en quatre termes : avec a la s m =s +s c +s ß +s l la tassement mmédat ; tassement de cnsldatn ; tassement defluage ; tassement ndut par les déplacements latéraux du sl sus le rembla. a - Tassement mmédat Le chargement du terran prvque une défrmatn d'ensemble du massf avant tute cnsldatn. Le phénmène étant rapde, n peut admettre que la défrmatn s'père à vlume cnstant car î'eau n'a pas eu le temps d'être expulsée. Le tassement qu en résulte s'appelle tassement mmédat. D reste suvent assez fable (parfs néglgeable) vs à vs du tassement de cnsldatn. Le calcul de ce tassement est effectué en suppsant un cmprtement élastque lnéare strpe à vlume cnstant (v = 0,5). Seln la méthde de Skemptn et Bjerrum (957), n calcule ce tassement par l'expressn : BI s =q ' E 9

23 avec s tassement mmédat ; q cntrante vertcale applquée au sl de fndatn ; B largeur de la zne chargée ; I ceffcent d'nfluence dépendant de la gémétre du rembla et de l'épasseur du sl cmpressble. Dvers recuels de tables et d'abaques nt été publés pur la détermnatn des défrmatns élastques des sls de fndatn. Nus ne présenterns c que la slutn de Grud pur les sls de fndatn mncuches. Le tassement de la surface du sl au pnt M à la dstance X de l'axe du rembla se calcule cmme sut, avec les ntatns de lafgurejnte à l'abaque. Les valeurs des paramètres sans dmensn r H et r H ' snt lues sur l'abaque de la fgure.6 en fnctn de X/a et H/a pur r H et de X/a* et H/a' pur r H '. Le mdule de défrmatn E est le mdule sécant détermné dans un essa traxal nn cnsldé nn drané (E uu ). Fgure.6. : Abaque de Grud (973) pur le calcul du tassement élastque mmédat (v = 0,5). 0

24 L'évlutn du tassement de cnstructn (tassement mmédat) en fnctn du chemn de cntrantes suv (OT'A') tel que décrt c-dessus, a cndut Leruel et al. (985) à dvser ce tassement s c en un tassement de recnsldatn % et un tassement de dstrsn nn dranée % crrespndant respectvement aux chemns de cntrantes (0"P') et (FA'). Le tassement de recnsldatn est calculé au myen des équatns : et le tassement ttal sera : + Ö0I Ov. «*<* - S = > S = avec : Hj épasseur d'une cuche élémentare de sl ; e 0 ndce des vdes ; C s ndce de gnflement ; a' cntrante de précnsldatn ; G w cntrante effectve vertcale ntale ; Ac,, accrssement de cntrante. Le tassement de dstrsn, en l'absence d'une méthde analytque smple, peut être estmé au myen de la relatn emprque : s ù =(0.07±0 I 03)(H-K e ) ù H,,,, est la hauteur du rembla au mment ù l'argle de fndatn passe à l'état nrmalement cnsldé. h -Tassement de cnsldatn prmare Par manque de méthdes de calcul des tassements des remblas sur sls cmpressbles dans le cas bdmensnnel, le tassement prmare est dédut du tassement edmétrque s^ myennant l'applcatn d'un ceffcent crrecteur \ ntrdut par Skemptn et Bjerram (957). Ce ceffcent permet de prendre en cmpte l'nfluence des défrmatns latérales sur le tassementfnal,mse par la méthde edmétrque undmensnnelle. La méthde edmétrque se résume cmme sut : le massf cmpressble est assmlé à un assemblage de cuches hrzntales élémentares relatvement hmgènes pur lesquelles n calcule les tassements résultant des pressns applquées au nveau de chaque cuche. La smmatn des tassements partels permet d'btenr le tassement ttal du massf. Le tassement de chaque cuche d'épasseur IL est calculé au myen de l'équatn :

25 avec : s ed H, l+e ndce de cmpressn. C.lg-^-fC d g Gv+Áay v Les paramètres de cmpressbuté snt détermnés par un essa edmétrque cnventnnel. Le calcul de l'accrssement de la cntrante effectve (Aa^), dans l'axe du rembla est effectué dans la pratque curante au myen de l'abaque d'osterberg (957). Ce derner, établ dans le cadre de la thére de l'élastcté, à partr des frmules de Bussnesq, dnne le ceffcent d'nfluence I en fnctn des paramètres a/z et b/z (fgure.7). A tt =2IAa as b/tsm as cus t as 030 0Î SS78S Í SÍ78KS0 Fgure.7. : Abque d'osterberg (957) Le ceffcent I d'nfluence peut être auss détermné par la frmule suvante, étable par Osterberg (957) avec les ntatns de lafgure.8: K a+bv x b t+aj <x 2 a y a l?,

26 avec :,'a+b, cc^artanl -arctan a 2 =artan ïl (!) L a. b * * f ^^-^V\^ z _*_ Fgure.8. : Ntatns utlsées dans l'abaque et la frmule d'osterberg (957). c - Tassement defluage La vscsté du squelette du sl se tradut par des défrmatns dfférées dtes de fluage. Elles snt défnes cmme étant des défrmatns du sl sus cntrante effectve cnstante. À l'échelle ntergranulare, ces défrmatns peuvent auss être attrbuées à la mdfcatn graduelle des frces defrttementau sen du matérau, à la défrmatn plastque de l'eau adsrbée et à la rérentatn de la structure granulare prvquée par les cntrantes de csallement résultant de la cnsldatn prmare. Busman (936) fut l'un des premers à établr une relatn expérmentale qu exprme la varatn de l'ndce des vdes prprtnnellement au lgarthme du temps avec un ceffcent de fluage. Sus l'nfluence des travaux de Taylr (942), Bjerrum (967) a prpsé une représentatn du fluage sus frme d'un réseau de curbes parallèles appelées "lgnes de temps". Par la sute, cette représentatn a été généralsée par Lepdas et Magnan (987) au cas des défrmatns planes en s'appuyant sur les résultats des études expérmentales de Tavenas et Leruel (977) à l'unversté Laval de Québec. L'explcatn du fluage, en lasn avec le mdèle rhélgque MELANIE (Lepdas et Magnan, 987), est précsée au paragraphe ( ) du chaptre 2. Seln la méthde de Busman et Kppejan (948), la plus grande parte de ce tassement se prdut après la fn de la cnsldatn, pur un temps t supéreur à t 00 (fgure.9). Cette méthde permet de calculer ce tassement par l'équatn ; 3

27 Sfl = C a Hlgl-±~ VMOOy avec MOO C H temps crrespndant à la fn de la cnsldatn prmare, ceffcent de fluage, épasseur de la cuche cmpressble. Fgure.9. : Evlutn des tassements au curs du temps, Le fluage d'un matérau est défn cmme sa défrmatn au curs du temps lrsqu'l est sums à un état de cntrantes cnstant. Dans e cas des sls saturés, l est généralement adms qu'l s'agt de l'état des cntrantes effectves. A la fn de la dsspatn des surpressns ntersttelles, le sl cntnue à se défrmer à cause d'un prcessus vsqueux, lé à la nature des cntacts entre les partcules adjacentes et prvquant un réarrangement entre ces partcules, tut en dmnuant lndce des vdes : c'est le phénmène de cnsldatn secndare lé au fluage du sl. Leruel et al. (985) nt explqué que, cntrarement à ce qu est écrt dans de nmbreux manuels, l y a défrmatn vlumque du sl durant la cnsldatn secndare, et dnc éculement d'eau. Par cnséquent, cnfrmément à la l de Darcy, l dt exster des surpressns ntersttelles, même s elles snt trp fables pur être mesurées dans les essas de labratre (sur le terran, des surpressns de pluseurs dzanes de klpascals nt été mesurées sur dfférents stes). d - Tassement dû aux déplacements latéraux En l'état actuel des cnnassances, l n'exste pas de méthde de calcul analytque pur la détermnatn de ce terme. Tutefs, n peut utlser les résultats de Burges et Meussens 4

28 (979) sur les déplacements latéraux sus les remblas, qu permettent de cnvertr le vlume crrespndant à ces déplacements en un tassement supplémentare du sl (fgure.0). 4- J- 4- r S f d D! f * 'max Jmax^l 6^; abva=jydx~0,6&dy atl[ ~0MDs Me ; S* =^=0,-8^ Fgure.0. : Méthde de calcul du tassement dû aux déplacements latéraux (Burges et Meussens, 979). Le calcul de la défrmée lbre du sl G(Z) est effectué par une méthde emprque prpsée par Burges, Meussens (979) et Tavenas et al. (979), sute à une analyse détallée des bservatns des déplacements latéraux mesurés en ped de rembla sur de nmbreux stes de sls cmpressbles. Cette méthde de prévsn, dnt le prncpe est décrt c-après, permet de détermner d'une part la gémétre de la défrmée hrzntale et d'autre part l'évlutn temprelle de l'ampltude maxmale du déplacement hrzntal (g,,^,). Indépendamment de la pstn de l'nclnmètre par rapprt au ped du rembla (fgure. La) et en fnctn de la nature des sls rencntrés, trs types de curbes nt été prpsés pur la défrmée lbre du sl (fgure.b), en fnctn des cnsdératns suvantes : curbe I lrsque l'n dspse de peu de dnnées sur le sl ; curbe II lrsque la cuche mlle est nrmalement cnsldée sans cuche surcnsldée en surface ; curbe m lrsque la cuche de surface est mns défrmable que les cuches prfndes. L'épasseur de cette cuche dt représenter 25 à 30 % de l'épasseur ttale de sl cmpressble. 5

29 H D c Il 'a r L Rembla S mu R P l A J S ma /K\. /K* /ÄS f&l /R>. jwt /Wv /«S, rtp^ /XS Ä\ ^»k /R», /ÄV /W flfv /K\ Substratum 4 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 : : >J..., -. - T^ : : - > ^ > Î - - / >:0?T. -*"- avec G t ÍZ)=g t {z)/ gwm4 Z=z/D,0 w ' Í- 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8,0 G Fg LI La : Défntn des paramètres Fg LI Lb : Défrmées admensnnelles. utlsés pur la prévsn de la défrmée. Fgure.. : Méthde de calcul des déplacements hrzntaux sus les remblas sur sls cmpressbles (Burges et Meussens, 979). Les équatns de chacune de ces défrmées types snt les suvantes : curbe I G =,83 Z 3-4,69 Z 2 + 2,3 Z + 0,73 curbe H G = 3,42 Z 3-6,37 Z 2 + 2,4 Z + 0,8 curben G = -2Z 3 +,5 Z +0,5 La valeur du déplacement hrzntal maxmal en fn de cnstructn est estmée au myen de l'abaque de la fgure.2. Cnnassant le ceffcent de sécurté et le paramètre m qu caractérse la pstn du peu, n peut détermner le déplacement maxmal g mst0 -'k.d...., F>l t 2àl t 3 ' "«''«' W -W W "* /Ks / R*. /K^ flç*. /jçtt /R\ m _l+sn2 ß snß Fgure.2. : Abaque de détermnatn de X en fnctn de m et de F (Burges et Meussens, 979). 6

30 Par cntre, la valeur du déplacement maxmal dfféré est relée au tassement dans l'axe du rembla par la relatn : avec As. =s. ~s s, tassement à l'nstant t dans l'axe du rembla ; s 0 tassement ttal, à lafnde la cnstructn ; T ceffcent dépendant de la pente du talus et de la pstn de l'nclnmètre par rapprt au ped du talus. Le déplacement hrzntal maxmal du sl à l'nstant t, qu est la smme de ces deux termes, vaut dnc : SrnanJ ~Smax., *"" Agn»,/ V*-V La relatn (.) permet de calculer le déplacement hrzntal maxmal du sl fnal, en fasant tendre vers l'nfn le deuxème terme. C'est cette quantté qu sera utlsée pur la détermnatn de la fnctn g(z), qu sert par exemple pur le calcul des peux sums aux pussées latérales du sl : max."> Onu.«^Stnajc,"» avec A gm«.»=ras^ as =s s s., tassementfnalpur t tendant vers l'nfn. Une secnde méthde de prévsn apprchée des déplacements hrzntaux a été prpsée par Magnan et Lepdas (990). Cette méthde décule d'une étude paramétrque des déplacements hrzntaux des sls mus sus les remblas pendant la cnstructn au myen du cde de calcul par éléments fns ROSALIE - Grupe 9. Après cmparasn du fuseau myen des déplacements hrzntaux en ped et en crête de talus avec les curbes types prpsées par Burges et Meussens (979), ces auteurs nt cnstaté que l'allure générale de la défrmée btenue par l'étude paramétrque est en assez bn accrd avec les curbes types Cj et C 3. Une curbe myenne C (fgure.3) caractérsant le fuseau a été prpsée, d'équatn : ^/ >)/>, n M x=l»43(vd) 3-4,62(z/D) 2 + 2,59(2/D)+0 J 6 7

31 Fgure.3. : Défrmées hrzntales du sl en brd de rembla ; fuseau des calculs, curbe myenne C et curbes Cl, C2 et C3 de Burges et Meussens (979) (Magnan etlepdas, 990) Calcul de la vtesse des tassements La perméablté des sls fns est fable et l'éculement de l'eau à travers les nterstces du sl ne s'effectue pas nstantanément. Par cnséquent, les cntrantes prdutes par la charge du rembla snt reprses à curt terme par l'eau qu est mse en pressn. Cette eau s'écule alrs prgressvement vers les surfaces dranantes ù la pressn de l'eau est plus fable. Smultanément, la pressn de l'eau ntersttelle dmnue et les cntrantes effectves supprtées par le squelette augmentent : c'est le phénmène de cnsldatn tel qu'l est décrt par la thére de K. Terzagh (925). L'analyse du phénmène de cnsldatn permet de calculer les vtesses de tassement. La prévsn de la vtesse de tassement peut être effectuée à l'ade d'abaques, de prgrammes de calcul u par extraplatn des mesures fates sur un rembla d'essa u un autre uvrage vsn La vtesse de tassement, seln Terzagh (925), crrespnd au temps t nécessare pur attendre le tassementfnal (s ), qu est relé au tassement St à l'nstant t par l'ntermédare d'un ceffcent dt "degré de cnsldatn" et nté U v (U v est parfs appelé degré de tassement et nté Ug) : s,=u 9 s m Le degré de cnsldatn U v est auss défn cmme le rapprt de l'augmentatn myenne de la cntrante effectve dans le massf au temps t à sa valeurfnale,égale à la valeur de la charge applquée Àa v : 8

32 La varatn de la surpressn ntersttelle (au) est la slutn de l'équatn undmensnnele de Terzagh (925), qu s'écrt (Schlsser et Magnan, 984) : B{Au) d 2 (Au) dt ~ Cv dz 2 avec : v = k(l+e) k ceffcent de perméablté ; ceffcent de cmpressblté vertcale ; e ndce des vdes ; y w pds vlumque de l'eau. La valeur du ceffcent de cnsldatn est dédute des essas de cmpressblté en utlsant la méthde de Casagrande (936) u la méthde de Taylr (942). La secnde méthde est celle que recmmande le mde pératre des Labratres des Pnts et Chaussées (985). On utlse dans ces méthdes les expressns : 0 97 H 2 Cv -- *50 (méthde de Casagrande), avec : H 0,848 / 2, c v = (méthde de Taylr), '90 dstance de dranage. La relatn entre le facteur-temps T v et le degré de cnsldatn Uv permet de calculer le tassement crrespndant à une durée de cnsldatn t. Inversement, pur cnnaître le temps nécessare pur attendre une certane valeur du tassement, n calcule le degré de cnsldatn crrespndant, pus n utlse la curbe exprmant U v en fnctn du facteur-temps T v suvant la frme de la dstrbutn ntale de la surpressn ntersttelle (fgure.4), pur détermner la valeur de T v pus du temps de cnsldatn nécessare. T= V V rj2 L'analyse de la cnsldatn par la méthde de Terzagh (925) suffre tutefs de nmbreux défauts, énumérés par Leruel et al. (985). Parm les plus gênants, n peut cter : sn caractère undmensnnel, néglgeant l'effet du dranage hrzntal qu prdut une accélératn de la cnsldatn, l'ncmpressblté du flude ntersttel et l'mssn du caractère vsqueux du squelette du sl. L'hypthèse d'un sl saturé n'est pas nn plus tujurs vérfée dans la réalté. En effet, les sls mus naturels présentent en général un fable purcentage de vdes ccupés par des gaz, sus frme de pettes bulles u dssus dans l'eau, qu se tradut par une certane cmpressblté de l'eau. Cette dernère est caractérsée par un ceffcent de cmpressblté a,,, défn par Bshp et Eldn (950). Magnan et Dang (977) nt établ un abaque pur la détermnatn de a, cnnassant la pressn u^, et le degré de saturatn s r du sl (fgure.5). 9

33 Fgure.4. : Degré de cnsldatn U v en fnctn du fadeur temps T v pur dfférentes dstrbutns ntales des surpressns ntersttelles (Leruel et a, 98S). a_ = -(-H)s r U w +l,3.0 3 U w î Pressn ntersttelle ^ 0 5 Pa Fgure.5. : Varatn du ceffcent de cmpressblté a w de Veau ntersttelle en fnctn de la pressn ntersttelle uetdu degré de saturatn S r (Magnan et Dang, 977). 20

34 Les abaques de Mécasl (Magnan et al., 987) permettent de calculer le degré de cnsldatn myen dans une cuche hmgène d'épasseur fne, dans laquelle l'éculement de l'eau ntersttelle est bdmensnnel. En cas d'anstrpe, ces abaques snt encre utlsables en ramenant le prblème à un cas strpe par transfrmatn de la largeur de la fndatn (J5 te =B M k h I k v ). L'étude de la cnsldatn des massfs de sls argleux traversés par des drans vertcaux fat appel à la thére de la cnsldatn radale de Barrn (948), dnt e dévelppement est nspré de la thére de cnsldatn undmensnnelle de Terzagh et qu décrt l'effet de l'éculement hrzntal de l'eau vers les drans sur le tassement du sl, La slutn de cette thére a été dnnée sus frme d'abaques de détermnatn du degré de cnsldatn radale U r. Carll (942) a mntré que l'n peut décmpser, dans certanes cndtns, l'étude de l'éculement trdmensnnel de l'eau entre les drans en deux études ndépendantes de l'éculement vertcal et de l'éculement hrzntal. Ces dernères années, la descrptn du cmprtement des argles mlles naturelles a été cmplétée pur meux smuler le phénmène de cnsldatn au myen de mdèles rhélgques ssus d'études thérques et expérmentales. Ces mdèles, ntrduts dans des cdes de calcul par éléments fns, snt utlsés pur la réslutn des prblèmes lés à la cnsldatn des sls fns. Parm les prgrammes de calcul dspnbles, le prgramme CONMULT 78 (Magnan et al., 979) permet de résudre par la méthde des dfférences fnes le prblème de la cnsldatn undmensnnelle d'un multcuche éventuellement nn saturé, dnt la perméablté et la cmpressblté varent et pur lequel le squelette est dué de fluage. Actuellement, tutes les lmtatns de la thére Terzagh peuvent être supprmées par l'utlsatn de prgrammes de calcul par élémentsfns,cmme le prgramme CESAR-LCPC. Ce derner permet de fare une analyse réalste du prcessus de cnsldatn en prenant en cmpte la nature bdmensnnelle u trdmensnnelle des défrmatns et de l'éculement de l'eau ntersttelle dans le sl de fndatn, l'effet dufluageans que la varatn des paramètres de défrmablté et de perméablté. Les calculs numérques nécesstent la mse en euvre de myens mprtants et snt suvent néreux, d'ù la rareté de leur utlsatn, qu peut auss s'explquer par le manque fréquent de dnnées sur les sls dans les prjets Dans la pratque curante, le gétechncen utlse l'hypthèse d'une cnsldatn undmensnnelle pur fare des calculs prévsnnels et ces calculs restent acceptables, sus réserve d'une bnne évaluatn de la gémétre et des paramètres de cmpressblté..3. Elargssement des remblas La traversée de znes de sls cmpressbles cnsttue tujurs un prblème délcat pur un tracé ruter. Mas elle est de mns en mns cnsdérée cmme un bstacle majeur avec l'évlutn des méthdes de cnstructn sur sls mus. Du fat de la nature cmpressble du sl de fndatn, l'élargssement d'un rembla exstant peut pser des prblèmes de tassements dfférentels mprtants entre les deux remblas. Les tassements mmédats qu suvent la cnstructn du rembla peuvent entraîner des désrdres dans le rembla exstant. Les tassements dfférés attegnent parfs des valeurs nadmssbles sus les ves de crculatn. Ces prblèmes snt dus, cmme déjà nté, à la fable résstance du sl et à sa frte cmpressblté. 2

35 Dfférentes technques nt été dévelppées pur lefranchssementdes znes de sls de fable prtance, ntamment pur les travaux d'élargssement, cmme l'empl de remblas en matéraux légers (plystyrène, argle expansée, emplement de buses, pneus usagés de type Pneusl) u de remblas renfrcés par des nclusns (terre armée, gétextles...). L'utlsatn de blcs de déchets de matères plastques cmpressés et lgaturés (El Ghche et Cambu, 994) peut ffrr auss des pssbltés ntéressantes pur résudre les prblèmes de tassements des remblas, tut en valrsant des déchets cûteux à élmner. En effet, l'utlsatn de matéraux légers pur la cnstructn de remblas permet de lmter les charges applquées à la surface du sl de fndatn et d'amélrer la stablté de l'uvrage tut en dmnuant les défrmatns du sl..3a. Technques d'élargssement La slutn la plus écnmque pur la traversée de znes de sls mus cnsste à cnstrure le rembla d'élargssement à la surface de la cuche mlle sans prendre aucune mesure pur amélrer ses prprétés. Néanmns, ce genre d'apprche sans précautn crée suvent des défrmatns ufssuresnacceptables dans le rembla exstant et n cherche en général à les évter en applquant au sl de fndatn une charge auss fable que pssble, mas assurant une résstance suffsante aux sllctatns de la crculatn après la mse en servce. Les structures puvant répndre à ces exgences nt la frme de fndatns cntnues, rgdes mas suffsamment légères, en matéraux artfcels. Ces matéraux dvent psséder les qualtés suvantes : un fable pds vlumque ; une bnne résstance mécanque, chmque et au gel ; pas d'agressvté vs à vs du bétn u de l'acer ; une bnne mse en euvre ; pas d'effet plluant sur les nappes phréatques. L'dée de cnstrure des remblas en matéraux légers est ancenne en cnstructn rutère. Lea et Brawner (963) décrvent une technque de cnstructn de remblas sur sls mus cmbnant l'utlsatn de drans vertcaux en sable, d'une surcharge et de scure de bs. La turbe, les cendres vlantes, le bétn cellulare, l'argle expansée et le plystyrène nt été également utlsés dans dfférents pays. Aux Etats-Uns, n a utlsé des remblas allégés à l'ade de buses métallques u des remblas cnsttués de blcs de plastque. Mas la dffculté résde dans la recherche d'un matérau léger et écnmque. Le tableau. (extrat d'un rapprt de l'ocde, 979) dnne une lste des matéraux légers utlsés au curs des années 960 et 970, avec leurs prncpales caractérstques Empl du plystyrène expansé L'utlsatn du plystyrène expansé cmme matérau d'allégement a prs un essr cnsdérable au début des années 970, à l'ntatve du Labratre de Recherches rutères de Nrvège. En France, les premers remblas ruters en plystyrène nt été cnstruts en 983 à Mandeleu et à Palavas-les-Flts (Hérault) (remblas d'accès au pnt des Quatre Canaux). Les remblas d'accès au pnt des Quatre Cannaux, qu avaent été cnstruts en 967 sur une cuche de sls cmpressbles de près de 25 m d'épasseur, cntnuaent de tasser en 983 au rythme de 7 cm par an. Pur lmter les cûts des travaux d'entreten de la chaussée au vsnage du pnt, l a été décdé d'alléger le rembla en remplaçant une parte du matérau en place par des blcs de plystyrène présentant une densté cent fs mndre que celle du rembla classque (Lassauce, 985). 22

36 De nmbreux autres remblas en plystyrène nt été cnstruts depus en France. On peut cter par exemple celu qu fut édfé en 987 dans le cadre de la cnstructn de l'échangeur dénmmé "échangeur de Cannes-Ouest", stué à l'est de Mandeleu dans la vallée de la Sagne. Dans la zne de cet échangeur, l a été nécessare de prcéder à l'élargssement de l'autrute A8 à 2 x 3 ves. Les remblas cnsttuant l'élargssement snt pur parte en plystyrène expansé. Cmme ces derners devaent être placés sus les nuvelles ves extéreures de l'autrute, ù la crculatn des pds lurds est très mprtante, leur cnstructn a été précédée d'études détallées, cmprtant l'édfcatn d'un rembla d'essa en 983 le lng de l'autrute A8. 23

37 Tableau. : Matéraux de rembla à fable densté (OCDE, 979). Matérau Ecrces (pn et sapn) Scure (pn et sapn) Turbe : séchée à l'ar, bryée balles pur l'hrtculture balles cmprmées Cendres vlantes, laters, cendres, etc. Déchets de bétn cellulare Bétn cellulare à fable densté Schstes u argle expansés (granulats légers) Plystyrène expansé Pds vlumque apprxmatf (N/m 3 ) Cmmentares Déchet relatvement peu utlsé car l est dffcle à cmpacter. Le rsque de pllutn des eaux suterranes par les eaux suntant de l'écrce peut être rédut u élmné en utlsant un matérau gardé ntalement dans l'eau, pus séché à l'ar pendant quelques ms. Le rapprt du vlume cmpacté au vlume ntal est de l'rdre de 50 %. Le tassement à lng terme de l'écrce peut attendre 0 % de l'épasseur après cmpactage. Déchet nrmalement utlsé en-dessus de la nappe phréatque, mas qu a déjà été emplyé dans les remblas dnt les talus nt été scellés à l'asphalte u avec des feulles de plastque. Expérence partculèrement prftable en Irlande pur réparer les rutes en servce, en remplaçant le graver par de la turbe en balles. Les déchets tels que les cendres vlantes snt généralement placés au mns à 0,3 mm au-dessus du nveau maxmal des crues. Ces matéraux peuvent parfs fare prse, ce qu prvque un accrssement sgnfcatf du ceffcent de sécurté au curs du temps. Dans certans cas (celu des laters des hauts furneaux, par exemple), les matéraux absrbent de l'eau au curs du temps, ce qu augmente leur densté. Le vlume de ce matérau décrît cnsdérablement lrs du cmpactage. S le cmpactage est trp ntense, l se transfrme en pudre. C'est un nuveau matérau expérmental léger, fabrqué à partr de cment Prtland, d'eau et d'un agent mussant dénmmé "ElastzelT, Le matérau est culé sur place. Les prprétés physques de ce matérau (densté, résstance, cmpressblté) snt généralement excellentes pur une utlsatn cmme matérau léger, ben qu'elles varent un peu avec les prcédés de fabrcatn. Le matérau est assez néreux, mas l peut s'avérer écnmque cmparé aux autres technques de cnstructn des rutes de catégre élevée. L'épasseur mnmale de la chaussée au-dessus de l'argle est généralement de l'rdre de 0,6 m. Matérau extrêmement léger utlsé jusqu'à mantenant unquement aux Etats-Uns et en Nrvège, ù sn utlsatn s'étend de plus en plus. En Nrvège, le matérau est utlsé sus frme de blcs. L'épasseur de la chaussée vare entre 0,5 et m seln la crculatn et le chargement des véhcules. On place sus la chaussée une dalle de bétn armé, culée drectement sur le plystyrène pur rédure sa défrmatn et le prtéger cntre les prduts pétrlers, etc. Ce matérau est très néreux, mas sa très fable densté peut le rendre écnmque dan certans cas. Knutsn(973) Références Gandahl(97) Lea, Brawner (963) FlaateetRygg(964) Nelsn, Allen (974) Margasn, crss (966) Sherwd, Ryley (966) Nva (977) Nva (977) Refsdal(977) Extrat de : "Cnstructn de rutes sur sls cmpressbles". Publcatn du prgramme de recherche rutère de l'ocde (979) Ce rembla d'essa de 60 m de lngueur, 6 à 7 m de largeur et 4 m de hauteur, est dvsé en deux sectns : une sectn allégée cmprtant 500 m 3 de plystyrène et une sectn témn de mêmes dmensns. Les dfférentes expérmentatns réalsées sur les deux partes nt perms 24

38 de cntrôler la fablté de la slutn d'allégement. Les mesures de tassement nt ntament dnné des résultats dfférents : le rembla classque a tassé en cnq ms de 5 à 20 cm, prvquant la fssuratn de la chaussée exstante, alrs que le rembla allégé a sub un tassement de l'rdre de 5 cm, nféreur au tassement admssble qu état de 0 cm (fgure 6). Cette étude a cnclu que le rembla allégé n'avat pas eu d'effet sur le rembla exstant (Magnan et al., 990). Fgure.6. : Tassements mesurés sus le rembla d'essa cnstrut le lng de l'autrute A8 (Magnan et al, 990). L'utlsatn du plystyrène en rembla ruter a été décrte ntamment par Refsdal (977) et Magnan et Syez (985). La technque des remblas légers en plystyrène expansé est une technque ntéressante pur l'élargssement des remblas dans les znes de sls cmpressbles. Néanmns, sn utlsatn reste néreuse étant dnné le cût du plystyrène expansé Le prcédé Pneusl Le Pneusl, défn en Î976 par Nguyen Thanh Lng au Labratre Central de Pnts et Chaussées, assce du sl et des éléments de pneumatques usagés. On btent ans un matérau de caractérstques amélrées et des structures suples, capables de supprter des tassements dfférents mprtants. Le "Pneusl PL", frmé de pneus pds lurds, est un matérau léger, de pds vlumque cmprs entre 6 et 0 kn/m 3, que l'n peut utlser pur btenr un rembla allégé. L'élargssement de l'autrute A8 en 987 a été l'ccasn de mettre en euvre cette technque : sur un trnçn de l'autrute, une cuche de pneumatques asscés en nappes, pur reprendre les cntrantes de tractn et de csallement, a été placée à la base du rembla cnsttuant l'élargssement (fgure.7). Les pneumatques ans utlsés servent d'armature au rembla, ffrent une melleure réparttn des effrts et assurent la cntnuté entre les deux remblas. La mse en euvre du Pneusl paraît d'une manère générale assez smple et l'utlsatn de ce matérau présente un ntérêt écnmque certan. 25

39 Fgure.7. : Mse en place du Pneusl léger (rembla de Cannes-Mandeleu, Alpes-Martmes) Utlsatn de la "méthde d'élargssement vers l'ntéreur" La cnstructn de remblas sur ss cmpressbles se fat tradtnnellement en cuches hrzntales. Lrs de l'élargssement de l'autrute Al6 relant Rtterdam à La Haye et Utrecht aux Pays-Bas en 988, un talus expérmental a été réalsé suvant une méthde que l'n peut qualfer de "méthde d'élargssement vers l'ntéreur" ("gap-methd") (Cuvreur et al., 993). Cette méthde cnsste à exécuter le rembla suvant un phasage en évental. La fgure.8 mntre les étapes de cnstructn de l'élargssement de l'autrute Al 6. Fgure.8. : Talus d'élargssement expérmental du Brcr et mdélsatn bcuche du sl de fndatn (Cuvreur et al, 993). 26

40 Les calculs de ces auteurs mntrent que cette méthde permet de rédure les déplacements hrzntaux sus le talus exstant par rapprt à une cnstructn classque (fgure.9). Elargs semer* vers Intereur E lags s errent pa uches hrzrlde Abscsse (m) ù Fgure.9. : Cmparasn des déplacements hrzntaux calculés avec le mdèle Cam-Claypur les deux méthdes d'exécutn (Cuvreur et at, 993) Méthdes de calcul Il n'exste pas de méthde de calcul spécfque aux élargssements de remblas sur sls mus. Les prjeteurs utlsent les méthdes de calcul classques des remblas sur sls mus, en tenant cmpte de la frme de la zne chargée par le nuveau rembla. L'abaque d'osterberg permet d'estmer les surcharges apprtées par le rembla en fnctn de la prfndeur sus le pnt dnt n veut estmer le tassement. On effectue ensute un calcul undmensnnel du tassement. Cette méthde de calcul a été applquée dans le chaptre 3 de ce mémre. Les prgrammes de calcul en éléments fns permettent de fare des calculs bdmensrmels tenant cmpte de ls de cmprtement et de cndtns aux lmtes varées, cmme ceux que nus présenterns dans le chaptre 4 de ce mémre, mas ces méthdes ne snt pas utlsées dans la pratque des prjets..4. CONCLUSION Les remblas sur sls mus nt fat l'bjet de nmbreux dévelppements depus les années 960 et des méthdes d'étude et de cnstructn satsfasantes snt utlsées dans la pratque. Par cntre, l'élargssement de ces remblas n'a été que peu étudé (et rarement pratqué) et l n'exste pas de méthde de dmensnnement épruvée pur ce type de prjet, qu reste à chaque fs une affare de spécalstes. Les travaux présentés dans la sute de ce mémre nt pur bjectf de cntrbuer au prgrès des méthdes d'étude de ces uvrages. 27

41 CHAPITRE 2 METHODES D'ETUDE DE L'ELARGISSEMENT DES REMBLAIS SUR SOLS MOUS (ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE) 2.. Intrductn L'élargssement des remblas sur sls mus est un prblème cmplexe auquel n n'a cmmencé à s'ntéresser que récemment. Trs apprches peuvent être envsagées pur l'étude de ce prblème : expérmentatn en vrae grandeur, mdélsatn en centrfugeuse et mdélsatn numérque. Ce deuxème chaptre passe en revue les travaux antéreurs sur l'élargssement des remblas en ste réel, les études en centrfugeuse et les calculs numérques qu nt été fats. Il se termne par la descrptn de la structure du cde de calcul CESAR-LCPC et de la nuvelle versn du mdule CSNL, avec lequel les calculs par éléments fns nt été effectués Expérmentatn en vrae grandeur La réalsatn d'expérmentatns en vrae grandeur cnsttue la référence pur les autres ves de mdélsatn. Par cntre, elle présente des ncnvénents, tels que: sn cût élevé, la durée suvent lngue de l'expérmentatn, et l'mpssblté d'effectuer des études paramétrques détallées. Peu d'études en vrae grandeur d'élargssements de remblas sur sls mus nt été réalsées, à ntre cnnassance. Les deux études réalsées en France au curs des dernères années snt décrtes c-après Chanter expérmental de Mandeleu (990) La cnstructn de l'échangeur de Cannes-Ouest dans la vallée de la Sagne, près de Mandeleu, psat de délcats prblèmes d'élargssement du fat de la nature cmpressble des terrans en place. L'élargssement de l'autrute A8 à 2 x 3 ves sur un klmètre a été réalsé dans le cadre de la créatn de cet échangeur. La basse vallée de la Sagne étant une zne de sls cmpressbles, la scété ESCOTA, gestnnare de l'autrute, a ms en euvre, avec l'appu de Scétaurute et des labratres des Pnts et Chaussées, pluseurs technques nnvantes pur la réalsatn de l'échangeur dans le but d'évter des perturbatns dans l'uvrage exstant : rembla allégé en plystyrène expansé ; rembla allégé en Pneusl ; rembla en Terre Armée allégé avec de l'argle expansée ; rpage d'uvrages sur cussn d'ar. 28

42 La slutn de remblas allégés en plystyrène expansé a été retenue pur les remblas de 3 à 6 mètres de hauteur, et l'n a adpté des remblas en Terre Année, allégés avec l'argle expansée, quand le rembla exstant présentat une hauteur supéreure à 6 mètres. Cette deuxème slutn permetat de ne pas cmmencer la cnstructn de l'élargssement au nveau du terran naturel et de bénéfcer ans <le l'effet de réparttn du rembla exstant. La technque des remblas allégés en Pneusl a été retenue à ttre expérmental sur une bretelle, afn d'assurer une transtn entre les remblas allégés avec le plystyrène et les remblas classques. Cette technque a été décrte dans le chaptre I. La réalsatn de cet échangeur a nécessté la cnstructn de deux pnts-cadres dans les remblas exstants. Ces uvrages nt été réalsés en dehrs des plates-frmes et ms en place par rpage sur cussns d'ar, ce qu permt une amélratn des cndtns d'expltatn et de crculatn pendant le chanter (Françs et al., 989) Afn de vérfer dfférents aspects du cmprtement des remblas d'élargssement en plystyrène expansé, un rembla d'essa cmprtant deux sectns, un rembla classque et un rembla allégé, a été cnstrut en 983 pur précser le dmensnnement et les cndtns d'exécutn des travaux. Chacune des deux sectns présente une lngueur de 30 m, pur 6 à 7 m de largeur et 4 m de hauteur, cmme cela a été décrt dans le chaptre I. La fgure 2. mntre l'nstrumentatn mse en place sus le rembla expérmental. Les repères sur les bandes blanches de la chaussée permettent de cntrôler l'effet des remblas adjacents sur le rembla exstant. Fgure 2. : Pstn des nstruments de mesure sus le rembla expérmental (Magnan et al, 990) La fgure 2.2 mntre les cupes AA et BB, représentant respectvement le prfl en travers de la sectn cmprtant le plystyrène expansé et celu de la sectn curante. 29

43 Dalle de bétn ZZ7 Flm de plytéujylène Lát de sable Fg. 2.2.a : Cupe AA Fg. 2.2.a : Cupe BB Fgure 2.2 : Cupes dans le rembla d'essa de Mandeleu (Magnan et at, 990). Les tassements mesurés dans les deux sectns présentent un écart de 2 cm au but de cnq ms. Pendant cette pérde, n bserve une fssuratn de la chaussée au brd du nuveau rembla nn allégé, tands que l'élargssement en plystyrène expansé ne prdut pas de désrdres vsbles. La slutn d'allégement des remblas au myen du plystyrène expansé a été adptée pur tutes les sectns du tracé ù les tassements prévsbles étaent supéreurs à 5 cm (Magnan et a., 990) Ste de la plane de l'aude (994) A la lmte des départements de l'hérault et de l'aude, l'autrute A9 (Orange- Narbnne) francht la plane alluvale de l'aude. Sur deux klmètres, les remblas repsent sur des argles vaseuses très cmpressbles, dépassant 20 m d'épasseur. Les Labratres des Pnts et Chaussées, à la demande d'asf (Scété des Autrutes du Sud de la France), nt réalsé une étude de prévsn du cmprtement de l'autrute A9 pur sa mse à 2 x 4 ves dans la traversée des znes de sls cmpressbles des planes de l'aude et de Narbnne. Afn de cnfrmer et d'adapter la méthde d'étude prpsée, ls nt prcédé à l'élargssement d'un trnçn de l'autrute à ttre expérmental. Après examen des dnnées gétechnques des deux stes, le ste de la plane de l'aude a été retenu à cause de sa plus grande hmgénété. Par alleurs, n dspsat d'nfrmatns plus cmplètes et plus cntnues sur l'évlutn des tassements depus la cnstructn des remblas (968). L'élargssement n'a pu être réalsé au PK (prfl C), qu avat fat l'bjet d'un traval de recherche apprfnd en termes d'essas et de mesures, pur des rasns de dspnblté des terrans et à cause de la présence d'un uvrage hydraulque. Le rembla d'élargssement est dnc stué au PK 75.40, c'est à dre à 70 mètres du précédent. L'hmgénété du ste, cnfrmée par des essas en place, permet tutefs d'utlser certans résultats du prfl C pur étuder le cmprtement du rembla d'élargssement. La réalsatn de cet élargssement s'est fate en 99, 23 ans après la fn de la cnstructn de l'autrute A9. Le prfl en travers de lafgure2.3 dnne la cupe gétechnque des terrans en place ans que la pstn des myens de recnnassance et de l'nstrumentatn mse en euvre. 30

44 La cupe gétechnque mntre les cuches suvantes : le rembla actuel, dnt l'épasseur est de l'rdre de 6,5 mètres ; une cuche de lmns argleux myennement cmpressbles, dnt l'épasseur est cmprse entre 3,5 et 5 mètres ; une cuche de sable, parfs argleux, de 3 mètres d'épasseur ; une cuche d'argle mlle, vase d'rgne marne dnt l'épasseur vare de 5,5 à 6,5 mètres entre l'axe et l'extéreur du rembla, une parte de l'écart étant mputable aux tassements de la cuche cmpressble ; le substratum ncmpressble et dranant, cnsttué par une cuche graveleuse séparant les vases du scle rcheux. Les tableaux 2. et 2.2 regrupent respectvement les lmtes d'atterberg et les caractérstques gétechnques myennes des dfférentes cuches de sl du ste de la plane de l'aude. Tableau 2. : Lmtes d'atterberg du sl de fndatn. Lmns argleux Argle vaseuse w (%) W L Wp 8 29 Ip 7 34 Tableau 2.2 : Caractérstques gétechnques myennes du ste de la plane de l'aude ßfeussens, 994). z (m) 0à4,5 4,5 à 7,5 7,5 à 3 3 à 8 8 à à 24 Nature des sls lmn argleux sable argleux argle vasarde argle vasarde argle vasarde argle vasarde e 0 0,75 0,70,,23,24,32 (kn/m 3 ) (kpa) 00 * c s 0,0 * 0,05 0,06 0,06 0,08 Uç 0,3 * 0,50 0,58 0,63 0,83 c a 0,0025 * 0,0044 0,0065 0,055 0,030 Dans le tableau 2.2, C a représente le ceffcent defluagedéfn par la l : Ah/h=C a lg(t f /í ) *v (x 0" 9 m/s) * 0,46 0,4 0,2 0,27 * * JV 2,43,90 2,04 0,74 et le ceffcent C^ permet de caractérser la varatn du ceffcent de perméablté en fnctn de l'ndce des vdes, cnfrmément à la l : g(k v /k V0 )=C k fe-e 0 j Pur caractérser les sls en place d'un pnt de vue mécanque, n a réalsé trs frages avec essas pressmétrques et trs sndages avec essas scssmétrques dnt les pstns snt ndquées sur lafgure2.3. L'bjectf de cette étude état de détermner les essas les meux adaptés pur caractérser l'évlutn des caractérstques mécanques le lng du prfl en travers du rembla. 3

45 La cmparasn des résultats des essas scssmétrques dans l'axe, en crête et en ped de l'ancen rembla avec un prfl scssmétrque établ préalablement à la cnstructn de l'uvrage a perms de cnstater une évlutn sgnfcatve de la chésn nn dranée en ped de rembla. Cette évlutn n'a pas pu être décelée au myen d'essas pressmétrques. En effet, pur une varatn de la chésn nn dranée de 25 % entre la crête et le ped de l'ancen rembla, les pressns lmtes mesurées snt du même rdre de grandeur. Meussens (994) en a cnclu que le pressmètre n'est pas un utl adapté pur caractérser l'évlutn des caractérstques mécanques le lng du prfl en travers du rembla. Néanmns, l est ndspensable pur l'étude des fndatns vsnes. Fgure 2.3 : Rembla d'essa d'élargssement (A9-PK75,40). Instrumentatn et pstn des sndages (Meussens, 994). L'nstrumentatn du ste expérmental a perms, d'une part, de cmpléter les nfrmatns cncernant l'ancen rembla et, d'autre part, de suvre l'évlutn des pressns ntersttelles et des défrmatns hrzntales et vertcales sus le rembla élarg sur une pérde de 3 ans (y cmprs la pérde de cnstructn). Le tableau 2.3 synthétse l'ensemble de l'nstrumentatn mse en place. Les tableaux 2.4 et 2,5 dnnent íes pstns des dfférents capteurs. 32

46 Tableau 2.3 : Instrumentatn du ste. Paramètres Pressn ntersttelle Déplacements vertcal en surface vertcal en prfndeur hrzntal Identfcatn des capteurs 2 pézmètres électrques E 2. 2 hjs et E 4. 2 h j S 9 pézmètres pneumatques *0-l3 P<)-2> P<) > V2-2> ^2-3 P4.I, Pd-7, P4--Í 6 tassmètres T, TI, T2, T3, T4, T5 tassmètre multpnts TMP 2 nclnmètres II, 2 Tableau 2.4 : Pstn des pézmètres. Pn- "n.9 Pn. P.., "d.o P,., P7. P?..? P^."î -k?.?h«^4-7 Pézmètres Prfndeur (m) 9, 3,2 6,4 7,3,3 5,3 7,9 2,4 7,7,35 2,4 Pstn axe du rembla prncpal à drte de la crête du rembla prncpal ped du rembla prncpal ped du rembla prncpal à drte de la crête du rembla prncpal Tableau 2.5 : Pstn des tassmètres et nclnmètres. TO TI T2 T3 T4 T5 TMP II 2 Tassmètres axe du rembla prncpal m-talus du rembla adjacent ped du rembla prncpal m-talus du rembla prncpal en crête du rembla prncpal en brd de la ve rapde Tassmètres multpnts en crête du rembla prncpal Inclnmètres en ped du rembla adjacent en crête du rembla prncpal Avant de s'ntéresser aux résultats des mesures pendant la pérde de cnstructn et de cnsldatn du rembla adjacent, n présente un rappel des mesures effectuées au prfl C. Les fgures 2,4 et 2,5 mntrent respectvement les résultats des mesures de tassement dans l'axe du rembla prncpal et le tassement du prfl en travers estmé en 989, La fgure 2.6 mntre les schrnes de surpressns ntersttelles à dfférentes dates dans l'axe du rembla prncpal depus sa cnstructn. 33

47 n u T emps (jurs) ! l 02 OA <** e œ E 0) v> <fl ^ ö 0,8 H 2! Z ) t V K S jrc ftrg e ' c le 2,5 nr ;» / enèven rt de la surd "sarg e k c x>n st ucleh aus«>ndela " >ée \ fa eurs exl ra lé< ss / sí» ï n. Fgure 2.4 : Tassements mesurés dans l'axe du rembla prncpal du prft G 34

48 Fgure 2. S : Tassement mesuré en 989e lng du prfl C c A Surpressns ntersttelles (kpa) I I I ï u 3 a c «s u 5 ( , 25 / * \ lmns 'Ttf ~, SaHe ^* >s^s. *"""**"'*'^--«^ Argle mlle, N. *-*^.! Octbre 88 [ t r Substratum, f l l ' Avrl 7 / / mm^^mm^f^^^am^ Jum 76 X, \\ /. : ^ / :... / : /. -J^J-X- -, - - y- cy*~ ~ I k\ ' \ ' ' surcharge vertcale. Fgure 2.6 : Evlutn des surpressns ntersttelles dans l'axe du rembla prncpal au prfl C 35

49 Fgure 2.7 : Evlutn des surpressns ntersttelles pendant et après la cnstructn du rembla adjacent (la cnstructn a duré 20 jurs). Surpressns ntersttelles (kpa) Prfl PO (axe) 25 s- ' ' f I l l Substratum Prfl P4 (crête) ^ * L.... Fgure 2.8 : Ischrnes de surpressns ntersttelles après la cnstructn du rembla adjacent sus l'axe, la crête et le ped du rembla prncpal 36

50 Les tassements snt mesurés en surface au myen de tassmètres et en prfndeur avec un tassmètre multpnt placé en crête de l'ancen rembla. Les tassmètres utlsés snt des tassmètres classques à fnctnnement hydraulque. La fgure 2,9 mntre les résultats des mesures des tassmètres. Il a été cnstaté que les mesures enregstrées par le tassmètre T3, à lecture drecte, snt plus précses et mns dspersées que les autres mesures. Fgure 2.9 : Evlutn des tassements en fnctn du temps pendant et après la cnstructn du rembla adjacent (la cnstructn a durée 20 jurs). Les fgures 2.0 et 2. mntrent l'évlutn au curs du temps du déplacement hrzntal à dfférentes prfndeurs sus le ped du rembla adjacent et sus la crête du rembla prncpal. 37

51 c ) \ ' 400 r l * ;.. < E u r - c 03 u -5 a Q -2 vase (-7m) I ^*% ^"^^N*. * y* t Á / max (-9m) entête d'nelnmètre - ^ ^^""""""'^* -««^4 [ ^NS * S %^ ^ ^ -25 Fgure 2.0 : Déplacement hrzntal en fnctn du temps pendant et après la cnstructn du rembla adjacent (nclnmètre II, ped de rembla adjacent). (la cnstructn a duré 20 jurs) entête d'nelnmètre Fgure 2.: Déplacement hrzntal en fnctn du temps pendant et après la cnstructn du rembla adjacent (nclnmètre 2, en crête du rembla prncpal). (la cnstructn a duré 20 jurs). 38

52 A partr desfgures2.0 et 2., les bservatns suvantes nt été fates : en ped du rembla adjacent, le déplacement de la tête du tube est stablsé autur de 4 mm envrn ; dans la cuche d'argle, en ped de rembla, la défrmatn hrzntale est cntnue et assez mprtante par rapprt aux tassements ; en crête de talus les défrmatns hrzntales snt assez cmplexes : la tête du tube a un muvement mprtant et cntnu vers l'extéreur du rembla ; par cntre, la défrmatn de la cuche cmpressble se fat vers l'ntéreur ; les dernères mesures effectuées en prfndeur mntrent une amrce de muvement vers l'extéreur du rembla. Sus l'effet de la cnstructn du nuveau rembla, l'analyse des tassements a perms d'bserver que l'élargssement ndut de façn quasment nstantanée une cmpressn du rembla et des cuches de lmn et de sable argleux de 0 mm envrn Mdélsatn par centrfugatn Apparue l y a une vngtane d'années, la mdélsatn par centrfugatn reste encre d'empl lmté. Les essas sur mdèles réduts peuvent furnr un cmplément aux expérmentatns en vrae grandeur ctées c-dessus Prncpe de smltude dans la mdélsatn par centrfugatn L'dée de sumettre un mdèle rédut à l'accélératn centrfuge pur augmenter les frces de pesanteur a été frmulée par Phllps (869). Mas l fallut attendre plus de cent ans avant que cette technque prenne place dans le dmane du géne cvl en général et de la gétechnque en partculer. Une synthèse de l'hstre et du dévelppement de la mdélsatn en centrfugeuse en gétechnque a été présentée par Crté et Gamer (986). La cmplexté de la rhélge des sls rend pratquement mpssble l'utlsatn de matéraux de substtutn dans le mdèle rédut. Pur recréer les mêmes champs de cntrantes et de défrmatns dans le mdèle que dans l'uvrage prttype, tut en cnservant les mêmes matéraux, l faut que les dfférentes grandeurs physques satsfassent certanes relatns, dtes cndtns de smltude. Ces cndtns se présentent sus la frme de relatns auxquelles dvent satsfare les échelles ntées, c'est à dre les facteurs défns cmme le rapprt de la grandeur physque du mdèle (f) à la grandeur hmlgue du prttype (f ). En l'absence d'nfluence de la température, les équatns ndéfnes d'équlbre de la mécanque s'écrvent en un pnt M du mdèle : s 3c, f d 2 E ^ fk = 0 OX. dt (2..) 39

53 avec CFjj S g P crdnnées du pnt M, cmpsantes du tenseur des cntrantes au pnt M, cmpsantes du vecteur des déplacements au pnt M, cmpsantes du vecteur des frces de pesanteur au pnt M, masse vumque, temps du mdèle. S l'n remplace, dans l'équatn c-dessus, les varables du mdèle f par fr> n btent a - X dx'. (2.') Les équatn ndéfnes décrvant le même phénmène sur le mdèle et sur le prttype, n en dédut les deux cndtns : a = p g g t- (2.2.) (2.3.) Pur réalser la smltude rhéîgque, n cnserve le même matérau (p* chemn des cntrantes (G* = ) (Mandel 962), et l'équatn (2.) devent ) et le même g*r = (2.2') En d'autres termes, un mdèle rédut à l'échelle / N dt être sums à une accélératn N fs supéreure à l'accélératn de la pesanteur pur être sums aux mêmes cntrantes et défrmatns que le prttype. Le tableau c-dessus regrupe les facteurs d'échelle des prncpales quanttés physques pur les phénmènes de cnsldatn régs par les équatns de Terzagh u de Bt (Crté et Garner, 986). Grandeur physque. Masse vumque Dmensn Déplacement Défrmatn Cntrante Frce Mment Rgdté (El) Accélératn Temps Echelle. /N /N /N 2 /N 3 /N 4 N /N 2 La centrfugeuse emplyée pur ns essas est celle du centre de Nantes du LCPC, dnt le dmane d'utlsatn est précsé sur lafgure

54 Accélératn centrfuge (x g) Masse embarquable (kg) Fgure 2.2 : Dmane d'utlsatn de la centrfugeuse du LCPC (Crté et Garner, 986). Pur une descrptn détallée de la centrfugeuse, des méthdes de préparatn des mdèles et des myens de mesure, n se reprtera à la publcatn de Garner et Cttneau (988) Travaux antéreurs Technque de cnstructn du mdèle Les prblèmes nhérents à la cnstructn des remblas sur sls cmpressbles nt cndut de nmbreux auteurs à s'ntéresser de plus près à leur cmprtement. La technque de mdélsatn en centrfugeuse a été utlsée par pluseurs d'entre eux depus une vngtane d'années. A Cambrdge, Endctt (97) a recnsttué sur la centrfugeuse de Luttn une parte du rembla expérmental de Kng's Lynn. Ce rembla destné à l'étude des tassements mesurat 4 m de hauteur et repsat sur un multcuche de 8 m d'épasseur. Après une cnsldatn du sl de fndatn sus 56 g, le rembla a été ms en place à l'arrêt. Les mesures en centrfugeuse et les mesures en vrae grandeur cncrdaent mal pur les tassements mmédats, et meux pur le tassement à lng terme. La mauvase reprductn des tassements mmédats a été attrbuée au gnflement du sl de fndatn pendant la pérde de cnstructn du rembla. Pur une smulatn plus réalste de la cnstructn du rembla et des chemns de cntrantes dans le sl en place, Trnely (972) a réalsé un apparel nmmé "Tréme" permettant la pluvatn du sable en curs de centrfugatn. Un schéma de ce dspstf est mntré sur lafgure2.3. 4

55 Trenne Haut du cnteneur rt Grlle mble Vérn à duble effet Fgure 2.3 : Tréme (Trnefy, 972), Beasly (973) a réalsé des essas en utlsant les deux technques de cnstructn de rembla alrs dspnbles : la premère cnsste à mettre en place le mdèle de rembla dans le champ gravtatnnel terrestre, pus à smuler la cnstructn de ce derner en augmentant l'accélératn centrfuge dans le rapprt nverse de l'échelle du mdèle, prcédure qu'l a nmmée "speed-up-methd". Dans la secnde technque, le rembla est cnstrut pendant la rtatn de la centrfugeuse au myen de la tréme décrte plus haut. La fgure 2.4 mntre la frme du rembla btenu avec ce système. Fgure 2.4 : Frme de rembla btenue avec la tréme (Beasly, 973). D s'est avéré que l'état des cntrantes en fn de cnstructn état dentque dans les deux cas. Par cntre, les états de cntrantes étaent très dfférents pendant les étapes de cnstructn ntermédares et les déplacements étaent auss très dfférents dans les mdèles. 42

56 Un trsème mdèle de rembla, cnstrut seln la méthde dte "speed-up-methd", a prvqué une rupture dans le sl à un nveau de cntrantesfnalbeaucup plus fable que dans les deux autres cas. Une deuxème tréme fut dévelppée par Beasly (973) pur permettre la cnstructn de remblas en cuches hrzntales. Lafgure2.5 mntre le schéma de cette tréme. 20 fentes Vérn à duble effet ^ \ d» Lever \ Grüle mble 4 Fgure 2.5 : Tréme de Beasly (973). En dépt des dffcultés qu'elle peut ndure et ben qu'ls n'aent pas pu dspser d'un système de chargement adéquat, Pncent et al. (977) nt adpté la premère technque lrs de leur expérence sur le mdèle du rembla de Cubzac-les-Pnts, reprdusant le schéma de rupture bservé sur le ste. Le mécansme de rupture bservé état en bn accrd avec le prttype, mas des dfférences furent bservées pur les déplacements et les pressns ntersttelles. Ces dfférences nt été attrbuées prncpalement au chemn de cntrantes mpsé au sl du mdèle, qu dffère de l'uvrage réel. L'expérence de Pncent et al. (977) cnfrme la nécessté d'une cnstructn du rembla en curs de centrfugatn. En Australe, Randlph et al. (99) nt dévelppé une tréme cmprtant à la base un déflecteur permettant la crrectn de la dévatn des grans de sable, qu est fnctn de la hauteur du rembla et du nveau d'accélératn Mdèles de rembla sur sl renfrcé Le renfrcement des sls de fndatn et l'empl de remblas légers u renfrcés cnsttuent des slutns ntéressantes pur lefranchssementdes sls de fable prtance. A Cambrdge, Almeda et al. (985) nt réalsé une sére d'essas en centrfugeuse pur étuder le cmprtement de remblas sur des fndatns d'argué mlle. Dans l'un des essas, le 43

57 massf de fndatn d'argle état renfrcée par des clnnes tands que, dans l'autre, l'argle est restée sans tratement. Pur des chargements analgues, le renfrcement du sl de fndatn a perms d'attendre des hauteurs de rembla plus mprtantes sans créer de rupture au sen du massf. Les déplacements hrzntaux et vertcaux nt été réduts de mté par les clnnes dans le cas cnsdéré. Au Japn, Myaké et al. (99) nt décrt les défrmatns et les mdes de rupture au sen d'un massf d'argle renfrcé, suvant la pstn d'un grupe de clnnes de sl traté au cment : sus la crête du rembla u de part et d'autre de la crête. Ds nt cnclu que la secnde pstn du grupe de clnnes restrent les déplacements hrzntaux. Les essas de Shnsha et al. (99) nt mntré que le renfrcement du massf d'argle par des peux de sables cmpactés ne mdfat pas la frme "crculare" du mécansme de rupture. A ITJnversté de Manchester, Bujang et al. (99) nt effectué une étude paramétrque en centrfugeuse de remblas sur peux préfabrqués en bétn précntrant. Ces remblas représentent une sectn d'un ste expérmental réalsé dans le cadre de la cnstructn de l'autrute relant le nrd au sud de la Malase pur tester dfférentes technques de renfrcement des sls mus Elargssement de remblas Parallèlement à ns travaux, Nellsen (993) a entreprs une étude du cmprtement de rutes exstantes quand elles snt élarges pur augmenter leur capacté. A cet effet, une tréme embarquée de grande capacté a été cnçue et réalsée à Delft Getechncs. Cette tréme de dmensns ( x x 0.25 m), qu fnctnne jusqu'à 50 g, permet de mdélser des prttypes de dmensns (50 x 50 x 22,5 m). Elle est cnsttuée de 200 tubes de 28 mm de damètre. Le fnd de chaque tube est percé d'un rfce de 2 mm de damètre par lequel s'écule le sable. Les rangées de tubes snt relées à un vérn par grupe de deux. Ces vérns, actnnés ndépendamment les uns des autres, permettent l'uverture et la fermeture de ces tubes. La tréme est relée à un rdnateur, qu cntrôle sn fnctnnement et gère la prgrammatn de la cnstructn par étapes du rembla. Deux essas d'élargssement nt été récemment réalsés à Delft Getechncs avec un suv des pressns ntersttelles, des défrmatns hrzntales et vertcales btenues par tratement numérques d'mages. La fgure 2.6 présente une cupe transversale du mdèle dans le cnteneur à la fn de l'essa, mntrant ans le type d'élargssement réalsé par l'auteur. Les résultats de ces essas n'nt pas été expsés dans cette publcatn. 44

58 00 cm Tréme 56,4 cm 9,5 cm 6,5 cm I 28,7 cm Fgure 2.6 : Cupe transversale du mdèle de NeUsen (993) Mdélsatn numérque Les ngéneurs cnfrntés à des prblèmes de plus en plus cmplexes nt cherché à utlser des mdèles rhélgques meux adaptés aux sls pur smuler le cmprtement des uvrages gétechnques, en partculer pur le cmprtement des argles mlles naturelles. Ces mdèles, ntrduts dans des cdes de calcul par éléments fns, permettent la réslutn des prblèmes lés à la cnsldatn des sls fns Travaux antéreurs Peu d'études nt été cnsacrées à la prévsn de l'effet de la cnstructn d'un nuveau rembla u uvrage à côté d'un rembla u d'un autre uvrage préexstant dans une zne de sls cmpressbles. Lepdas et Magnan (990) nt entreprs une étude explratre par éléments fns du cmprtement de remblas adjacents, pur mettre en évdence l'nfluence de la cnstructn d'un rembla à côté d'un rembla préexstant. Ds se snt ntéressés à l'étude du cmprtement du sl de fndatn de l'ancen rembla, sute à la cnstructn du nuveau. L'étude a prté sur le ste expérmental de Cubzac-Ies-Pnts, dnt les caractérstques gétechnques snt cnnues d'après des études antéreures (Magnan et al., 983). Le rembla B de Cubzac, représentant l'ancen rembla, est dublé par un rembla dentque (Fgure 2.7). 45

59 24 m ' ( 3,25 m f - J B Y N r \ 9 m * * L 96 m j f Fgure 2.7 : Stuatn des remblas (Lepdas et Magnan, 990). Le calcul a été effectué au myen du prgramme Rsale-Grupe 9. Le mdèle Melane et le mdèle de Mhr-Culmb snt utlsés pur décrre respectvement le cmprtement du sl et celu du rembla. Dans ce calcul, le rembla B a été cnstrut le premer (au temps t = 0 jurs) et le rembla N a été édfé à t = 6040 jurs. Les auteurs nt cnstaté que la cnstructn du nuveau rembla avat un effet sur les tassements qu s'étend assez ln sus l'ancen rembla : à cause du nuveau rembla, l'axe du premer tasse en surface et pendant 6040 j de 5 cm envrn, st plus de 0 % du tassement dû à sa prpre cnstructn et cnsldatn. La fgure 2.8 mntre que la dstance d'effet de la cnstructn du nuveau rembla est au mns égale à l'épasseur de la cuche cmpressble. Fgure 2.8 : Tassements de la surface du sl de fndatn (Lepdas et Magnan, 990). En 993, Cùrvreur et al. nt réalsé une analyse numérque de l'élargssement de remblas autruters en utlsant deux méthdes de cnstructn. La premère méthde est la cnstructn tradtnnelle en cuches hrzntales et la secnde est une nuvelle méthde nmmée "gap-methd". Cette étude a été effectuée sur le ste expérmental de l'autrute A6 aux Pays-Bas décrt dans le chaptre I. Le but de cette analyse est de mntrer les avantages de 46

60 la nuvelle méthde d'exécutn par rapprt à la méthde classque des cuches hrzntales. Ces auteurs nt réalsé les calculs au myen du cde de calcul par éléments fns PLAXIS, dévelppé depus 987 à l'unversté Technque de Delft, en cllabratn avec l'insttut de Mécanque de l'unversté de Grenble (Vermeer et al., 99). Le mdèle de Mhr-Culmb éastplastque et le mdèle "Cam-Clay avancé" décrvent respectvement le cmprtement du rembla et du sl. Le mdèle "Cam-Clay avancé" cmbne le mdèle de Mhr-Culmb et le mdèle Cam-Clay. En rasn des tassements mprtants btenus lrs d'un premer calcul, les auteurs nt utlsé l'analyse par Lagrangen réactualsé : la gémétre du maülage est mdfée durant les calculs (Van Langen, 99). Cette analyse a cndut à des tassements plus prches des mesures st un écart maxmal de 5 %. Dans ces calculs, le mdèle de Mhr-Culmb a été utlsé pur décrre le cmprtement du rembla et du sl de fndatn (Fgure 2.9). A partr de la cmparasn des déplacements hrzntaux en parte haute de la cuche de turbe btenus par les deux méthdes d'exécutn, les auteurs nt cnclu que la "gapmethd" rédut les déplacements hrzntaux au nveau du rembla exstant, cmme le mntre la fgure.2 du chaptre. Abscsse (m) E w c g S» Z es H Mhr-Gufmb ' Mhr-Gutarb + Lagrangen réactualsé Mesures Fgure 2.9 : Tassements calculés et mesurés en surface (Cuvreur et al, 993) Cde de calcul CESAR-LCPC Le cde de calcul CESAR-LCPC, dnt le dévelppement a débuté en 98, est le successeur du système ROSALIE dévelppé au LCPC de 968 à 983. C'est un prgramme général de calcul par la méthde des éléments fns, adapté à la réslutn des prblèmes de 47

61 géne cvl et géne ndustrel. Pur une descrptn détallée de ce cde, n se reprtera à la publcatn de Humbert (989). On ne présentera par cnséquent qu'un résumé de la structure du prgcel pur stuer l'envrnnement dans lequel n a adapté le mdule CSNL et effectué les calculs du chaptre 4. La réslutn d'un prblème dnné par le prgramme CESAR est précédée et suve par l'utlsatn de prgrammes dnt les fnctns snt la défntn du mallage de l'uvrage, la préparatn et la vérfcatn des dnnées nécessares aux calculs ans que l'expltatn graphque des résultats. Ces prgrammes cmmunquent entre eux par l'ntermédare d'une base de dnnées (Fgure 2.20). La réalsatn d'un calcul cmprte les étapes suvantes : génératn des dnnées par le pré-prcesseur MAX ; exécutn du calcul par le prgramme CESAR ; expltatn des résultats par le pst-prcesseur PEGGY. MAX CESAR PEGGY A T*}Ä rt A JÄ J «.» «C,», n'dütí u e uumetíí Fgure 2.20 : Structure de CESAR-LCPC a ~ Préprcesseur MAX Le préprcesseur MAX est un utl nteractf graphque qu permet la dscrétsatn de l'uvrage en éléments fns (mallage). Il assure également une ade à la préparatn du jeu de dnnées nécessare au calcul par le prgramme CESAR (chx du type de calcul, défntn des cndtns aux lmtes, chargements, chx du mdèle rhéîgque, ntrductn des paramètres physques, etc.). b - Le prgramme de calcul CESAR Le prgramme de calcul CESAR effectue la réslutn numérque du prblème psé en ffrant à l'utlsateur un évental de mdules d'exécutn spécalsés chacun dans la réslutn d'un prblème partculer. Il regrupe les famlles d'éléments et les mdules d'exécutn. La fgure 2.2 mntre la structure générale de CESAR. CESAR pssède une bblthèque d'éléments assez cmplète. Ces éléments snt grupés par famlles seln le caractère b- u trdmensnnel et seln la nature du prblème traté. Le mdule de cnsldatn des sls élastplastques quas-saturés utlse les famlles 4 et 42 suvant qu'n réalse un calcul bdmensnnel u trdmensnnel. Les éléments de la famlle 4 et 42 snt respectvement des éléments à 3 et 4 degrés de lberté. 48

62 Mdules de gestn des dnnées COOR, ELEM,... etc \ \ 5^ Mdules d'exécutn LINE, MCNL, CSNL,... etc. lbrare des fnctns générales Famlles d'éléments f«*rxx ~fc»»* (Clvt r Fgure 2.2 : Structure générale de CESAR (Humbert, 989). Les mdules de gestn des dnnées et les mdules d'exécutn dans CESAR snt caractérsés par un mt-clé de quatre lettres. Les ptns et les mdules snt actvés par la présence du mt-clé dans le jeu de dnnées. Ces dfférents mdules gèrent les dnnées prpres à chaque calcul qu'a ntrdutes l'utlsateur. Le prgramme prncpal du prgcel CESAR enchaîne l'exécutn de ces mdules sus le cntrôle de l'utlsateur en appelant les sus-prgrammes crrespndants. Un jeu de dnnées de CESAR est ans cnsttué d'une sute de mts-clés. Ans, la réslutn d'un prblème de cnsldatn élastplastque avec le mdule CSNL se tradut par l'enchaînement suvant : COOR - ELEM -> GOND ^CHAR + CSNL COOR mdule pur la lecture des crdnnées des neuds du mallage ; ELEM mdule pur la lecture des lasns entre neuds, des types d'éléments, des prprétés matérelles des éléments seln la l de cmprtement adptée ; COND mdule pur la lecture des cndtns aux lmtes ; CHAR mdule pur la lecture de l'ensemble des sllctatns applquées pus leur transfrmatn en frces ndales. b - Le pst-prcesseur PEGGY Le pst-prcesseur PEGGY est un utl nteractf graphque qu permet de vsualser les résultats du calcul effectué par CESAR sus frme de tracés de défrmées, de cntrantes prncpales, d'svaleurs dverses, de curbes de varatn de paramètres, de znes plastques, etc. 49

63 Prgramme de cnsldatn "CSNL" L'analyse de la cnsldatn des massfs argleux quas-saturés est effectuée dans CESAR-LCPC grâce au mdule CSNL (Cnsldatn des Sls Nn Lnéares). Issu du prgramme de calcul ROSALIE-Grupe 9 dévelppé au LCPC au début des années 70, l permet la réslutn des prblèmes de cnsldatn en cndtns un-, b- et trdmensnnelles, en utlsant des mdèles élastplastques tels que Cam-Clay (Dang et Magnan, 977), Melane (Muratds et Magnan, 983 ; Kattan, 990), u les autres mdèles de cmprtement élastplastques dspnbles dans CESAR. Le tratement numérque de la cnsldatn des sls dans CSNL est basé sur les équatns de la cnsldatn trdmensnnelle de Bt (94). Ces équatns nt été mdfées pur supprmer certanes lmtatns des hypthèses ntales de Bt qu étaent que : le sl est saturé d'eau ncmpressble ; l'éculement bét à la l de Darcy ; les défrmatns snt pettes ; le squelette du sl a un cmprtement lnéare. La réslutn des équatns de la cnsldatn se fat dans CSNL sus frme de deux prcessus tératfs embîtés, dnt l'extéreur est celu de l'ntégratn sur le temps et l'ntéreur trate les tératns de plastcté. La prgrammatn du mdule "CSNL" dans le cde de calcul par éléments fns "CESAR-LCPC" crrespnd à un cuplage hydr-mécanque. Après dscrétsatn de l'espace et ntégratn dans le temps par la méthde de Galerkn, n btent le système matrcel suvant à résudre : -a C r. -a 2 [ G +2/3Ar : G ]J AM(AÍ) AH{At)/a _L "0 3/2aC G " 0 a 2 AtK G _ " «(0 H(t)/a_ F(t + At) T -2/3aArß( t + At)_ 4- j.. T /2 F(0 ra/3atq(t) >.( + À0-3/2F.(0~ 0 (2.4.) avec : RQ matrce glbale de rgdté ; CQ matrce glbale de cuplage ; KQ matrce glbale de perméablté ; At ncrément de temps ; EQ matrce glbale de cmpressblté ; F vecteur des frces ndales ; Q vecteur des débts ndaux mpsés. En utlsant les ntatns du cde "CESAR-LCPC", l'équatn matrcelle (4) s'écrt avec KN.VDUM = KM.VUM + A.V m (t) + B. V m (t + At) + VRES (t) (2.5.) 50

64 KN = RQ -acl -acq -a [E G +2/3 At KQ] KM-- 0 3/2aCQ 0 a 2 AtK<3 VDUM= Au(At) AH(At)/a Vecteur des ncréments des déplacements et des charges VUM= u(t) LH(t)/aJ VFM(t)= FW Q(t) Vecteur des déplacements et des charges à {'nstant t Vecteur du chargement à l'nstant t VFM(t+At)= F(t+At)" Q(t+At) Vecteur du chargement à l'nstant t+at VRES= F (t +At)-3/2 F >(t)' 0 Vecteur résdu u vecteur des frces ndales dues aux cntrantes effectves élastplastques crrgées A = / a/3 At B= I 0 0-2/3aAt I matrce dentté. La réslutn de ces équatns se fat suvant l'algrthme de la fgure 2.22 : n btent les déplacements u, v et les charges hydraulques H au temps (t + At), qu permettent de calculer les autres ncnnues du prblème, les cntrantes et les gradents (Kattan, 990) Mdèle de calcul "Melane" a - Descrptn du mdèle "MELANIE" Rsce et al. (958, 968) furent les premers à établr, à l'unversté de Cambrdge, des relatns générales pur le cmprtement des argles fndées sur les cncepts d'état lmte et crtque et les résultats de dfférentes études expérmentales. Les travaux de Tavenas et Leruel (979) sur l'argle de St-Alban (Québec) et ceux de Magnan et al. (982) sur l'argle de Cubzac-les-Pnts (France) cnfrment l'applcablté de ces cncepts, myennant quelques crrectns destnées à tenr cmpte des effets du temps et de l'aùstrpe sur le cmprtement des argles naturelles. Ces travaux nt dnné nassance au mdèle de cmprtement Ylght, créé par le grupe de gétechnque de l'unversté Laval à Québec (Tavenas et Leruel, 977 ; Leruel et al., 985), qu a été transfrmé au Labratre Central des Pnts et Chaussées en un mdèle numérque appelé "Mdèle ELastplastque ANIstrpe avec Ecrussage", le mdèle MELANIE, qu permet de smuler le phénmène de cnsldatn et de reprdure assez fdèlement l'évlutn au curs du temps des défrmatns et des cntrantes dans les massfs de sl de fndatn (Muratds et Magnan, 983). 5

65 Lecture des dnnées et ntalsatn des paramètres Cnsttutn du chargement à l'nstant & Augmentatn du chargement Calcul de la matrce KN Calcul du prdut KM.VUM Cnsttutn du secnd membre partel VDUM = KM.VUM + A.VFM(t) + B.VFMft + At) Cnsttutn du secnd membre partal VDUM = VDUM + VRES _L Prse en cmpte des cndtns aux lmtes Trangularsatn de la matrce KN Réslutn et calcul de VDUM Calcul des cntrantes et gradents VTRAV asscés à VDUM Cumul des cntrantes et des déplacements VCOEL = VCOEL + VTRAV VUM = VUM + VDUM Calcul de F c par ntégratn des cntrantes Calcul de F â = VRES T'est de cnvergence IjVRESJ! IIVFMll < TOL I VRES = F <%" -3/2 F t=t+at I nn VDUM = VRES Impressn des resultás à l'nstant t Impressn des résultats cmplémentares à l'nstant t FIN Fgure 2.22 : Structure d'ensemble du mdule CSNL (Kattan, 990). 52

66 Ce mdèle Melane reprend dnc certans éléments des mdèles de Cambrdge, adaptés aux partculartés des argles naturelles (Unversté Laval), mas l a auss sub l'nfluence des travaux du LCPC sur le cmprtement undmensnnel des argles mlles naturelles. L'rgnalté du mdèle Melane par rapprt au mdèle Cam-Clay mdfé résde dans la prse en cmpte des effets d'anstrpe et de vscsté du squelette du sl. Les études expérmentales réalsées en labratre et en vrae grandeur nt mntré que la surface d'état lmte présente les partculartés suvantes : les curbes d'état lmte nt une frme ellptque dans l'espace "cntrantes effectves myennes -cntrantes dévatrques" (s, t) ; elles passent par l'rgne des crdnnées et par le pnt de l'axe Os d'abscsse s' p = 0,6 <? (Tavenas et Leruel, 979) et leur grand axe est cnfndu avec l'axe K 0 (Fgure 2.23) ; Fgure 2.23: Représentatn schématque des curbes d'état lmte des argles mlles naturelles. les curbes d'état lmte crrespndant à des états de précnsldatn dfférents snt hmthétques (par rapprt à l'rgne) dans le rapprt des cntrantes de précnsîdatn ; les défrmatns plastques snt lées à la surface d'état lmte par une l d'éculement qu ne vérfe pas la nrmalté. Dans le mdèle Melane bdmensnnel utlsé c, l a été adms que la drectn du vecteur d'éculement plastque est dnnée par la bssectrce de l'angle frmé par la nrmale à la surface d'état lmte et la drte jgnant l'rgne des crdnnées au pnt représentant l'état des cntrantes effectves (Fgure 2.24). Cette l d'éculement appellee "l bssectrce" s'exprme de la façn suvante : ù, G 0 est le vecteur untare défn par : <J =Î dt IL dû M. M 53

67 Seln que la l d'éculement plastque est asscée u bssectrce, le paramètre T est nul u égalàlcg.soùg.sd); t Y 0 Fgure 2.24: Défrmatn du sl sur la curbe d'état lmte (Muratds et Magnan, 983). l'ensemble des curbes d'état lmte défnes pur des valeurs dfférentes de la pressn de précnsldatn cnsttuent dans l'espace (s', t, e) une surface d'état lmte qu sépare le dmane des états pssbles du sl des états mpssbles (Fgure 2.25). Fgure 2.25: Surface d'état lmte des argles naturelles. Dans les calculs numérques, les curbes d'état lmte juent le rôle de crtère de plastcté lrsque l'n, dstngue de façn frmelle le cmprtement du sl suppsé élastque lnéare à l'ntéreur de la surface d'état lmte et le cmprtement plastque du sl avec écrussage dès que l'n attent la surface d'état lmte. La défrmatn élastque anstrpe est relée aux varatns de cntrantes effectves par les équatns : 54

68 X E h (l-nvj) (l+vj(l-v W) -2«v; h 2 ) Kv* l-v^-lnv'v, A (l-vj >w E v l-v fca -2»v va l-v w -2/v w Y avec A' mdule de défrmatn vertcale, A mdule de défrmatn hrzntale ; 'vh 'hh G, ceffcent de Pssn dans le plan vertcal ; ceffcent de Pssn dans le plan hrzntal ; mdule de csallement dans un plan vertcal. La détermnatn des défrmatns plastques nécesste la cnnassance de l'équatn du crtère de plastcté et de la l d'éculement plastque. Le crtère est défn par la surface d'état lmte, qu est représentée par une ellpse qu se défrme de façn hmthétque avec la pressn de précnsldatn suvant l'équatn : avec f s cs 6 + t sn 8 - AC + B 2 (res8 - s sn df -V = 0 c 2 A = 2 (sn G + cs S) B 2 = A2 cs 6 cs 8 Csn8 2 A C = 0,6 ; 8 = arctan[(l-k y(l+k 0 )] s p ', qu est utlsé cmme paramètre d'écrusssage, est la cntrante effectve myenne défne par l'équatn : e p =e x -À.ln ï+a U- s 'ù dans laquelle e p et e^ désgnent les valeurs de l'ndce des vdes crrespndant respectvement aux curbes de chargement et déchargement sus la cntrante de référence s/ = kpa et a est le ceffcent de cmpressblté vlumque du sl anstrpe sums à un chargement strpe (Fgure 2.26), d'expressn : a=- (l+e^l-y/'^-lnv'j) (l+vj(2m/, A -l+vj-n(l-m/, Ä 2 ) E * «2 v^(l+vj-«(l-m^7)(l-v;j 55

69 Fgure 2.26: Curbe dnnant l'ndce des vdes "plastque" e p en fnctn de l'état des cntrantes s p ' (Lepdas et Magnan, 987). La descrptn présentée c-après crrespnd au mdèle MELANIE en défrmatns planes (Magnan et al., 983). La vscsté du squelette du sl, se tradut par une l defluagequ a été ntrdute dans le mdèle MELANIE par Lepdas et Magnan (987). Le fluage u cmpressn secndare représente la défrmatn du sl au curs du temps sus cntrante effectve cnstante. La mdélsatn du fluage est fndée sur le mdèle des lgnes de temps de Taylr (942) et Bjerrum (967) (Fgure 2.27). t t * e, - A-ln(s'/s.') Fgure 2.27: Défntn du réseau des curbes strpes du mdèle MELANIE (Lepdas et Magnan, 987), 56

70 La défrmatn de fluage est détermnée en calculant le temps t* qu'l aurat fallu attendre pur que la défrmatn vlumque sube par le massf de sl at été btenue par fluage. On en dédut que la varatn de l'ndce des vdes par fluage pendant l'ntervalle de temps At est défne par : *+Ar Ae'=C ù CJKJ est l'ndce defluage,suppsé ndépendant de la cntrante effectve (Fgure 2.28). t Fgure 2.28: Défntn du temps t'en fnctn de l'état de cntrante d'un pnt (Lépdas et Magnan, 987), Le mdèle MELANTE a été étendu aux prblèmes trdmensnnels par Kattan et Magnan (990). b - Détermnatn des paramètres du mdèle "MELANIE" Les paramètres du mdèle nécessares aux calculs peuvent être évalués à partr des caractérstques physques et mécanques du sl, mesurées au curs d'études gétechnques curantes, à l'exceptn des paramètres d'élastcté lnéare anstrpe. Ces paramètres, au nmbre de cnq (E,E h,v hh,v vh,g h ), peuvent être détermnés à partr d'essas traxaux avec cnsldatn anstrpe sur des épruvettes d'rentatns dfférentes (Pyal et Magnan, 984). Etant dnné la dffculté de réalsatn de ces essas, les valeurs de ces paramètres snt en général chses d'après les valeurs truvées sur d'autres stes, c'est à dre en pratque que l'n admet des valeurs fxes de E' h /E,G' h /E',V ll etv, ldl ; l sufft alrs de calculer le mdule E' v à partr de la curbe edmétrque au myen de la relatn : E = l+e 0 gp- q v x 2v h n c. 'g( ;/«l -v» _ Le fasceau des curbes d'état lmte, hmthétques par rapprt à l'rgne des axes (Os*, Ot), est détermné à partr du ceffcent de pressn des terres au reps du dmane 57

71 nrmalement cnsldé K, qu défnt l'angle entre le grand axe des ellpses et l'axe Os' (fgure 2.29). Ce ceffcent peut être mesuré en place u en labratre, u être calculé par une frmule telle que : K* - - sn <p' avec : «p' - angle de frttement nterne de l'argle. Fgure 2.29 : Défntn des curbes d'état lmte et cuplage des crtères MELANIE et de Mhr-Culmb (Lepdas etmagnan, 990). Pur défnr l'ellpse crrespndant à l'état ntal du sl, n dt détermner la pressn de précnsldatn a p, qu peut être dédute d'un essa edmétrque. Le même essa furnt l'ndce de gnflement C s et l'ndce de cmpressn C c, qu servent à calculer le mdule E' v et la pente X de!a curbe verge strpe (e - ns'). Cette dernère est évaluée en utlsant la relatn : X=C c /lnlo«c e /2,3 Le paramètre d'écrussage du mdèle (fgure 2.2) est calculé dans le prgramme par la relatn : 5>,6-; L'état ntal de l'argle est défn à partr de la cntrante vertcale effectve G' VO, de l'ndce des vdes ntal e 0 et du ceffcent de pressn des terres au reps dans le dmane surcnsldé K^ ; ce derner peut être calculé en utlsant la relatn : avec : R^ =tfp / G* VO : rapprt de surcnsldatn du sl 58

72 D'autres paramètres snt nécessares pur décrre le cmprtement de l'eau ntersttelle et sn éculement à travers les pres du sl. On admet que les pres de l'argle snt rempls d'un lqude ntersttel dnt la cmpressblté, caractérsée par le ceffcent de cmpressblté a^ dépend du degré de saturatn S r de l'argle. L'éculement du lqude est décrt par les ceffcents de perméablté vertcale ^ et hrzntale %. Les paramètres a^ ^. et ^ peuvent varer au curs du temps en fnctn de la pressn ntersttelle et de l'ndce des vdes, respectvement Cnclusn Ce chaptre a décrt trs méthdes d'études du cmprtement des remblas et des sls de fndatn lrs des travaux d'élargssement : des études expérmentales sur uvrage réel, des études sur mdèles réduts et des études numérques. Ce snt les trs cmpsantes de la recherche présentée dans ce mémre. Nus avns utlsé les résultats de l'expérence d'élargssement de l'autrute A9 dans la plane de l'aude cmme référence expérmentale, mas sans avr partcpé drectement à ces travaux. Par cntre, les études en centrfugeuse et, dans une mndre mesure, les études de mdélsatn en éléments fns nt représenté une parte très mprtante de ntre traval, cmme n le vt dans les deux chaptres suvants. 59

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74 BÂTI DE CONSOLIDATION DU LCPC TRÉMIE DU LCPC. VUE DU MODÈLE SUR LA NACELLE DE LA CENTRffUQEUSE. VUE D'ENSEMBLE DU MODELE AVEC LE MIN-PÉNÈTROMÈTRE STATIQUE.

75 < (f 63 3 a Iß «Jrf TäpST -^ «fc, * -H*' 5 '^ " - - -^ sllï as 3 cr g ë u a I a 3 «S L'A g S S W O 3 s a 93 a '44

76 CHAPITRE 3 ELARGISSEMENT DE REMBLAIS EN CENTRIFUBEUSE 3.. Intrductn L'expérmentatn sur mdèles réduts centrfugés ffre une ve pssble de valdatn des calculs numérques et des analyses thérques. Ce type d'expérmentatn cnsttue un cmplément aux essas sur uvrages en vrae grandeur suvent beaucup plus cûteux. Cette mdélsatn physque permet d'étuder le cmprtement de l'uvrage prttype jusqu'à la rupture, ce qu n'est pas tujurs pssble en réalté pur les uvrages dnt n suhate garder l'ntégrté pur une utlsatn en servce. Pur les matéraux fns tels que l'argle, l'échelle de temps relée aux défrmatns dtes de cnsldatn, qu se prdusent par expulsn de l'eau ntersttelle en l'absence de vscsté du squelette, est prprtnnelle au carré de l'échelle des lngueurs. Ans pur un essa effectué à 70 fs la pesanteur terrestre g, sur un mdèle rédut à l'échelle /70, une jurnée de rtatn représente près de treze armées de cnsldatn du massf d'argle prttype, d'ù le grand ntérêt de smuler des remblas cnstruts sur des massfs argleux. Ce trsème chaptre décrt la parte expérmentale de ntre étude : une sére de sept essas a été réalsée sus une accélératn centrfuge de 70 g, avec deux varantes d'élargssement à partr d'une largeur en crête dnnée et pur un même sl de fndatn. Le premer essa est un essa de fasablté, qu a serv de base pur l'amélratn des autres essas. La premère et la secnde varante présentent un élargssement d'une largeur en crête respectvement égale à une fs et deme et une fs celle du rembla exstant. Les trs premers essas nt une hauteur de rembla de 5 m et le reste des essas une hauteur de rembla de 3 m. Le changement de la hauteur des remblas sera explqué ultéreurement. En parallèle, n a réalsé des essas de caractérsatn de l'argle et du sable (essas de cmpressn et de fluage edmétrques, traxal et de perméablté) pur la détermnatn des paramètres nécessares aux calculs numérques Etudes paramétrques sur mdèles réduts centrfugés L'ntérêt de la mdélsatn en centrfugeuse résde dans la faclté de répéter les expérences à vlnté, en ne mdfant que certans paramètres chss à l'avance. En effet, les bservatns sur uvrages réels ne permettent guère d'effectuer d'études paramétrques pur des rasns écnmques. Les résultats des essas centrfugés sernt cmparés plus ln aux slutns numérques. La fgure 3. décrt schématquement les varantes d'essas réalsées au curs de ntre étude. Le tableau 3. récaptule les prncpales caractérstques cnsdérées pur ces varantes (caractérstques de l'argle, gémétre des remblas,...). 60

77 Rembla adjacent Rembla prncpal Essas I h = 5m /,2,3 Rembla adjacent Rembla prncpal I h. 3m 4,5 I h = 3m Rembla adjacent Rembla prncpal jl V 6,7 Fgure 3. : Varantes d'essas réalsés. Tableau 3. : Prncpales caractérstques des essas. Argle Rembla C,àlg(kPa) ' n àlg(kpa) n à 70g (kpa) c à70g(kpa) Y(kN/m 3 ) Y (kn/rf) B'(m) B' 2 (m) Pente du talus , / , / ,54 5, /2 Essas ,5 5, / ,57 5,4 9 7 / ,47 5, / Tréme embarquée du LCPC Descrptn La smulatn réalste de la cnstructn des remblas a nécessté la réalsatn d'une tréme de pluvatn du sable en curs de rtatn à uvertures et fermetures cmmandées Largeur en crête du rembla prncpal. 2 Largeur en crête du rembla adjacent. 6

78 depus la salle de cmmande de la centrfugeuse. La méthde adptée au LCPC pur la recnsttutn des massfs sableux de cmpacté dnnée sus gravté terrestre cnsste à mettre en euvre le sable au myen d'une tréme mble. L'uverture, la vtesse de déplacement de la tréme et la hauteur de chute des grans détermnent la densté du sable. Vu les dffcultés technques et le cût d'un tel système, la tréme dévelppée dans le cadre de cette thèse est une tréme fxe. La tréme, de dmensns 80 cm x 40 cm, ffre une hauteur de remplssage de 3 cm. Dans le sens lngtudnal, des clsns dvsent la tréme en hut culrs de 4,5 cm de largeur. Au fnd de chaque culr est placée une grlle mble en regard avec la grlle recuvrant tute la surface de la tréme. Les deux grlles snt percées de trus dentques et réparts unfrmément, qu ccupent 30 % de la surface ttale. La grlle mble est actnnée par un vérn. Les clsns des culrs snt percées de trus vertcaux dans lesquels glssent des tges (Fgure 3.3). Celles-c prlngent mécanquement les capteurs de déplacement ntés DV3, DV4,..., DV9 et snt sldares d'un prtque prenant appu sur le cnteneur. Ce prtque n'est pas sldare de la tréme, pur qu'l st stable et que la mesure des tassements st fable. L'extrémté nféreure de chaque tge est par alleurs mune d'un patn qu repse sur la surface du massf argleux. Ces patns ans pstnnés sur le massf, suvent les tassements de surface. Les essas de fasablté prélmnares (annexe IQ-A) nt perms de garantr une uverture crrecte de tus les trrs jusqu'à une accélératn de 70 g. Par cnséquent, n peut mdélser des prttypes de dmensns maxmales BxLxh = 40x56x5m, avec B la largeur en crête, L la lngueur et h la hauteur du rembla. L'uverture et la fermeture de deux cmbnasns de culrs snt assurées par hut vérns cmmander hydraulquement par l'ntermédare d'un dstrbuteur. Les fgures 3.2, 3.3, 3.4 et 3.5 présentent respectvement la tréme du LCPC, une vue du mdèle dans la nacelle, une vue en perspectve de l'ensemble tréme-cnteneur nstallé dans la nacelle et une cupe axale de la nacelle en vl. 62

79 \0 «se f c 3 s Sí S Mí fe» 8 I

80 c è Î I ' UJ OL 3 t UJ CO 2 LU QC 3 UJ OU. _J UJ 3 a: < 3 ce c a ce ce >- UJ x > 3 ce M O - 2 h- a: CC3 CO UJ O UJ > Q_ Q ' UJ 3 O _J 3 < Cf Û >- x a: 3 UJ t 3 m Cd H- CO 2 -s -C J5 8 S I O, se

81 R = 5,5 m Repère lcal lé à la nacelle z <* (R>x Ng^> V. * tréme cnteneur accélératn centrfuge Nacelle pvtante bras de la centrfugeuse gravté nrmale Remplssage de la tréme Fgure 3.5 : Cupe axale en vl Cmpte tenu de la frme trapézïdale du rembla prncpal et du rembla adjacent, de l'uverture séquentelle des alvéles prpre à cette tréme, et de l'exstence de la frce de Crls lrs de la chute du sable, deux prfls de remplssage, transversal et lngtudnal, nt été défns. En effet, les partcules de sable suvent une trajectre curvlgne avant d'arrver à la surface du sl sus l'effet de la frce de Crls. Les fgures 3.6 et 3.7 présentent les remplssages respectfs de chaque culr, détermnés à partr d'essas prélmnares (annexe III- A) réalsés sus 70 g. Une sére de sept essas a été réalsée, dans deux cnfguratns : pur les cnq premers essas, le sable du grupe des culrs n 5,6,7 et 8 est destné à la cnstructn du rembla prncpal, le reste étant affecté au rembla adjacent. Pur les deux autres, le rembla prncpal est cnstrut avec le sable cntenu dans íes culrs n 3, 4, 5 eî 6 et le rembla adjacent avec celu les culrs n et 2. Pur l'essa n 3, le sus-grupe cnsttué des culrs n 3 et 4 cntent du sable clré, qu faclte le repérage ultéreur de l'nterface des deux remblas sur une cupe. A partr de l'essa n 4, les dfférents culrs destnées à la cnstructn des deux remblas cntennent du sable clré, qu permettra de dstnguer, après cupe, la frme des dépôts de sable de chaque culr. Le prfl de rembla btenu lrs de l'essa de fasablté n'état pas satsfasant. Dans le but d'amélrer la frme des remblas pur les essas à venr, avant décupe du mdèle, la platefrme du rembla est rendue hrzntale. Le surplus de sable permet alrs par pesage d'ptmser les quanttés de matérau à mettre en euvre dans chaque culr pur btenr le melleur prfl en travers. 65

82 Pvt de lacentrfugeusea en curs de rtatn n n n Culr 2 Pvt de la centrfugeuse à l'arrêt Rembla adjacent Rembla prncpal Fgure 3.6 : Cupe transversale des culrs après remplssage. Sens de la rtatn de la centrfugeuse Pvt en rtatn A Pvt au reps Sable -?\ 2 grlles percées ~ Panneaux métallques vertcaux de renfrcement Clsns Fgure 3.7 : Cupe lngtudnale d'un culr après remplssage. 66

83 En suppsant un pds vlumque du sable de 6 kn/m 3, n a détermné le vlume de sable crrespndant à ce surplus. Pur vérfcatn, n a calculé auss ce vlume à partr du relevé du prfl en travers sec. Le calcul du vlume de sable par les deux méthdes dnne le même résultat. Cnnassant la surface de chaque culr et la gémétre du rembla, n a détermné la hauteur du sabe à dmnuer dans les culrs 2, 3, 4 et 5 pur les essas suvants. La hauteur de rembla adptée pur les essas n 4, 5, 6 et 7 est de 3 mètres au leu de 5 mètres cmme pur les essas précédents. En effet, un pnçnnement du sl s'est prdut au curs de Fessa n 3 : la charge apprtée par le rembla de 5 m état trp mprtante par rapprt à la chésn du sl en place. Les hauteurs de sable à mettre en euvre dans les culrs pur un rembla de 5 m snt prprtnnelles à celles d'un rembla de 3 m. Le tableau 3.2 regrupe les hauteurs de sable en mllmètres dans chaque culr pur les dfférents essas. Tableau 3.2 : Hauteurs de sable en mllmètres dans chaque culr. Essas 2,3 4,5 6, ,4 7, ,4 38,4 Hauteur du sable par culr (mm) ,4 38,4 7,4 53,4 7,4 JJ,t 53,4 7, , , Réalsatn des essas Préparatn du sl de fndatn Le sl de fndatn du mdèle est recnsttué à partr de pudre de kaln (argle "Speswhte" de Cambrdge). Sa préparatn cmprend deux étapes, à savr : - le malaxage sus vde du mélange eaukaîn ; 2 - la précnsldatn mécanque de la bue argleuse ssue du malaxage. a - Malaxage Le vlume du massf du mdèle est fxé par les dmensns nternes du cnteneur, st 0,80 x,20 x 0,36 = 0,345 m 3. Ce derner sera embarqué ultéreurement sur la nacelle de la centrfugeuse. Auss, cmpte tenu de la capacté maxmale de 0,50 m 3 du malaxeur, deux préparatns snt nécessares pur la cnsttutn du massf. Chacune des cuches d'argle est cnsldée stôt Safnde la préparatn, seln le mde pératre décrt c-après. La durée du malaxage est de l'rdre de 3 heures, afn d'btenr un matérau hmgène, suffsamment malléable pur faclter la mse en euvre dans le cnteneur (Fgure 3.8). 67

84 Fgure 3.8 : Mse en euvre de l'argle dans le cnteneur. Avant le remplssage du cnteneur, l'pérateur dspse une cuche de sable de Lre au fnd du cnteneur sur une épasseur de 30 mm, entre deux nappes de gétextîes dnt les fnctns respectves sernt précsées plus ln. b - Cnsldatn Il n'a pas été envsagé de prcéder à la cnsldatn du massf argleux sus pds prpre par centrftgatn. En effet, même sus une accélératn de 70 g, n estme la durée de cnsldatn de cette argle, dnt le ceffcent de cnsldatn est vsn de 3.0" 7 m 2 /s, à 8 heures pur un mdèle de 5 cm d'épasseur et un degré de cnsldatn fxé à 90 %. En utre le massf d'argle serat alrs nrmalement cnsldé et sa chésn nn dranée (que l'n peut évaluer par c u ~0,9~ v d'après la relatn (3.3) présentée plus ln) serat très nsuffsante pur supprter les remblas prévus. D faut dnc recurr à la précnsldatn en labratre, dans le cnteneur même pur élmner lesrsquesde remanement. Il exste deux types de cnsldatn : l'une, mécanque, cnslde le sl de façn unfrme ; l'autre, hydraulque, permet de créer un gradent de pressn de précnsldatn avec la prfndeur. Celle-c est basée sur le prncpe de la méthde du gradent hydraulque (Zelksn, 967). Elle cnsste à accrître artfcellement les frces de masse applquées au squelette du sl en se servant des frces hydraulques d'un éculement cntrôlé. La cnsldatn hydraulque cmprend une phase mécanque (l ere étape), permettant de resserrer le matérau avant l'applcatn de la pressn d'eau u qu peut attendre une valeur de 500 kpa à la base du massf avec le bât du LCPC (Fgures 3.9 et 3. î 0). Lafgure3. mntre un exemple llustrant cette méthde. 68

85 NO tí c s «s S u a «- s I s 3 s «a; S «S S Sí.SP

86 l ère étape : parte mécanque, cnsldatn sus a t Cntrante ttale Pressn ntersttelle Cntrante effectve 2ème étape : déchargement partelle : P 2 = a Pj 3 me tape : parte hydraulque, cnsldatn hydraulque en régme permanent U + B/S U + B/S u = U aa Argüe u = 0 U + B/S 0 \j + a<5ï Fgure 3. : Schéma de prncpe de la cnsldatn hydraulque àl g. 70

87 Sur ces schémas, n néglge la cntrante effectve due au pds prpre du sl, car l'épasseur est fable et la cntrante de précnsldatn mprtante. On ntera que la cntrante effectve fnale en surface ay est plus fable que celle apprtée lrs de la cnsldatn mécanque a/. Cette dmnutn des cntrantes effectves peut être attrbuée au relâchement des grans lrs de la crculatn de l'eau dans le massf de sl. La méthde hydraulque s'avère plus prche de la réalté, mas pse quelques prblèmes de mse en euvre : cntrôle de la cntrante applquée seulement au smmet et à la base, rsque de cncentratn des gradents hydraulques, et dnc de la cnsldatn, au vsnage de la base. D'autre part, lersquedefssuratnprfnde dans le massf n'est pas néglgeable lrs de la lbératn de la cntrante hydraulque. La précnsldatn à g, qu'elle st mécanque u hydraulque, est suve d'une phase de cnsldatn en curs de rtatn, ù le sl est sums à sn pds prpre, La fgure 3.2 résume de façn schématque le prncpe de la cnsldatn du mdèle sus accélératn centrfuge. Fgure 3.2 : Cnsldatn sus accélératn centrfuge. La cnsldatn ntale à g de ns massfs d'argle est de type mécanque. Les palers de chargement snt applqués au massf par l'ntermédare d'un pstn, chargé au myen d'un vérn de 200 kn de capacté pur 40 cm de curse admssble. La durée ttale de la cnsldatn des trs cuches d'argle est de quatre semanes. Le tableau 3.3 mntre les palers de chargement en fnctn du temps. Le massf est ans mnté en trs cuches successves, entre lesquelles des sndes de pressn ntersttelle snt ntrdutes et une pudre de pgmentatn est mse en place sus frme de traceurs, permettant d'bserver les défrmées de façn qualtatve (Fgure 3.3). Cette bservatn est fate à psterr après centrfugatn par décupage du massf d'argle. Afn de respecter l'épasseur d'argle assgnée au mdèle, l mprte de cmpenser le tassement nhérent à la précnsldatn par une surépasseur ntale, qu est calculée cmme sut. A partr de la relatn relant la varatn d'ndce des vdes et celle des hauteurs, n a : K = h +e 0 + e (3..) 7

88 ËÊmmmM-' >^l. ^" - T#^"5B MÍBM H ^Kí\\\\\\\\\\\\\\\\\m ^^^^^^^^^ ^H Fgure 3.3 : Mse en place d'une cuche clrée à la fn de la cnsldatn. * avec h : épasseur fnale "0 : épasseur ntale e : ndce des vdes fnal e : ndce des vdes ntal Par sute lrsque le sl est saturé, l'ndce des vdes est relé à la teneur en eau par l'expressn de même avec e = W^w : teneur en eau fnale w : teneur en eau ntale Y s : pds vlumque des partcules sldes (de l'rdre de 27 kn/m 3 ) y w : pds vlumque de l'eau (0 kn/m 3 ). 72

89 En ntrdusant les expressns e et e dans l'expressn de h,,, l vent : h, = h^js ^-^ Yw+wY s (3.2.) h étant fxée et w 0 cnnue par un essa d'dentfcatn préalable, w est apprécée par cmparasn avec d'autres essas réalsés antéreurement sur des épruvettes précnsldées sus des charges vsnes. L'expérence mntre que la teneur en eau est de l'rdre de 50 %. Le dranage s'effectue par les faces nféreure et supéreure du massf argleux, au travers des perres preuses par le haut, et de la cuche de sable de Lre par le bas. Aux nterfaces snt dspsées des nappes de gétextle antcntamnantes et dranantes. Le fnd du cnteneur (en dessus du sable de Lre) est également tapssé d'une nappe pur évter une éventuelle bstructn des canaux dranants. L'épasseur de la cuche de sable de Lre permet d'ajuster celle suhatée pur l'argle. Un tube extéreur permet de suvre l'évlutn du nveau de la nappe à l'ntéreur du mdèle (Fgure 3.0). La précnsîdatn sut le prncpe de l'essa edmétrque ; des chargements crssants snt applqués par palers jusqu'à l'btentn de la cntrante de précnsldatn prédéfne. Au début du prcessus, la fludté trp mprtante du matérau mpse des fables nveaux de chargements (tableau 3.3). Les palers de chargement de la cnsldatn à g pur les autres essas snt regrupés dans des tableaux présentés dans l'annexe III-B. Tableau 3.3 : Palen de chargement de la cunsuldûtîn à 2g {cnteneur n S). Cuche n 2 3 Paler n Début (993) 05/0 06/0 07/0 08/0 /0 2/0 5/0 8/0 9/0 20/0 2/0 22/0 25/0 26/0 26/0 27/0 28/0 29/0 Fn (993) 06/0 07/0 08/0 /0 2/0 5/0 8/0 Î9/IÛ 20/0 2/0 22/0 25/0 26/0 26/0 27/0 28/0 29/0 02/ a; (kpa),97 5,4,8 40,59 97,42 243,55 3,32,8 32,47 84, ,32,8 32,47 73,06 227,3 324,73 324,73 h, (mm) h f (mm) Le paragraphe suvant a pur bjet de détermner la cntrante de précnsldatn ' p à applquer au massf. 73

90 Des essas réalsés au LCPC sur l'argle Speswte dans le cadre d'essas sur des ancrages par succn (cntrat Exxn) nt perms d'établr une relatn entre la chésn nn dranée c u, la cntrante effectve tf v et le rapprt de surcnsldatn R^ (rapprt de <f p sur <f v ) de la frme : -SL- = 0,9 (R K r a v (3.3.) la valeur de la cntrante de cnsldatn à applquer, égale à la pressn de précnsldatn G" suhatée, se calcule cmme sut : X f * ï l(0,9)^7j Par alleurs, en assmlant le rembla à une semelleflantede fndatn, la thére de la plastcté établt la relatn à la rupture pur un sl purement chérent entre c u et la charge applquée à la semellefctve,st : q = ( n + 2 ) c u avec q = y r h r ; h r : hauteur de rembla ; y r : pds vlumque du rembla. Myennant l'applcatn d'un ceffcent de sécurté F pur évter le pnçnnement du sl de fndatn, n peut calculer la valeur nécessare pur assurer la stablté du rembla, st : Applcatn numérque : " (n+2) Mm) 3 5 y r (IcN/m 3 ) 5,4 F,3 c u calculée (kpa) 2 20 Tableau 3.4 : Cntrante de cnsldatn a applquée et chésn mesurée dans chaque massf. (kpa) (g) c (kpa) (g) z = 65 mm C (kpa) (70g) z = 85,7 mm (6m) Perres preuses Essas Plaque unque

91 Lrs de la cnstructn du massf n 5, sus la même cntrante de cnsldatn que celle du massf n 4, une chésn nn dranée a été mesurée dans l'argle nettement plus frte que dans le massf n 4. Pur btenr des résultats plus répéttfs, le système de chargement avec quatre perres preuses a été remplacé par une plaque unque : les chésns mesurées dans les massfs 6 et 7 snt vsnes (tableau 3.4) Caractérsatn de l'argle et du sable Dfférents essas de caractérsatn de l'argle et du sable nt été effectués pur détermner les paramètres de cmpacté (pds vlumque sec et humde, teneur en eau, ndce des vdes), de cmpressblté (essa de cmpressn à l'edmètre), de fluage (essa de fluage), de perméablté (essa de perméablté) et les caractérstques de résstance au csallement dranées et nn dranées (essas traxaux). Les résultats des essas de cmpressblté et de fluage snt détallés dans l'annexe IQ-C. a. - Argle Des essas de caractérsatn de l'argle Speswhte nt été réalsés au centre de Nantes du LCPC. Les prncpaux résultats snt récaptulés dans le tableau 3.5. Tableau 3.5 : Caractérstques de l'argle Speswhte recnsttuée (Garner, 984). y (kn/m 3 ) 4 à 8 y$ (kn/m 3 ) 0 à 5 w (%) 38 à 50 L. 5 à 30 e là,5 k(m/s) c v (m /s) 0,5 à à7.0" 7 Une sére d'essas de caractérsatn de l'argle a été réalsée dans le cadre de cette étude, sur des échantllns prélevés juste après malaxage et dans les cnteneurs après la centrfugatn. ah- Teneur en eau et pds vlumque La mesure de la teneur en eau avant l'essa se fat par prélèvement dans le malaxeur d'un échantlln de matérau (tableau 3.6). La myenne de la teneur en eau de la bue argleuse sur les trs cuches est de 92 %, une teneur en eau élevée faclte la mse en euvre de la bue. Tableau 3.6 : Teneur en eau avant essa Cnteneur n Myenne Cuche n 89, ,23 82,75 00,29 83,84 88,23 88,6 Teneur en eau (%) Cuche n 2 04,5 76, ,8 07,55 85, 95 96,06 Cuche n 3 88,64 7,39 80,20 85,8 92,85 75

92 A la fn de Fessa, un prélèvement par carttage (0 = 0 cm) sur la hauteur du massf d'argle nus rensegne sur le prfl de la teneur en eau en fnctn de la prfndeur. La fgure 3.4 regrupe les prfls de teneur en eau pur chaque massf de sl en fnctn de la prfndeur dans le mdèle. La myenne des valeurs de la teneur en eau sur la hauteur du mdèle pur chaque essa est récaptulée dans le tableau 3.7. La teneur en eau myenne sur l'ensemble des essas est de 47 %, à l'exceptn de l'essa n 2. Tableau 3.7 : Teneur eau myenne fnale de chaque massf. w mv (%) 2 67,3 3 50,02 Essas 4 46, ,2 7 47,3 La plus frte teneur en eau de l'argle dans l'essa 2 par rapprt aux autres essas peut être explquée par une rupture prvquée par la remntée en surface, sus la pressn de l'eau, du blc de klégécel qu a été ms à la place de l'argle enlevée à la fn de la cnsldatn sus g pur dégager le cffret servant à la cnnectn des sndes de pressns ntersttelles (Le klégécel est un matérau léger de masse vlumque 54 kg/m 3 ). L'échantlln prélevé au sen du massf d'argle à la fn de l'essa, pur la mesure de la teneur en eau, état altéré par la présence tute prche de ce cfret et du blc de klégécel. En suppsant le sl saturé et la densté des partcules sudes égale à 2,7, n peut dédure cmme sut les prfls d'ndce des vdes et de pds vlumque (Fgure 3.5) de celu de la teneur en eau : ndce des vdes pds vlumque e=2,7w ( î+w Y, _ Yh~, n n 2 > 'Y* ^l+2,7wj Sur l'ensemble des essas, la valeur myenne du pds vlumque est égale à 7,46 kn/m 3, sauf pur l'essa n 2 (6 kn/m 3 ), pur la rasn expsée c-dessus. 76

93 40 T eneur en eau (%) E S * _* >ta a E S J) TE.c ü a, '0 a) 20 C a M a Cnteneur 2 X O- - 5 X X- - 7 Fgure 3.4 : Prfl de teneur en eau après essa 5 Pds vlumque (kn/m3) "H E E, _g 40 E s B J) "3 80 a -a» S 20 a c 60 À \ Í - y h r >- - - «.T " s > î t Cnteneur 2 X X x- - 7 Fgure 3.5 : Prfl du pds vlumque. 77

94 a Essas pénétrmétrques Des essas pénétrmétrques snt réalsés en curs de rtatn, avec le matérel présenté sur la fgure 3.6, pur caractérser le sl de fndatn à dfférentes phases d'avancement de l'essa : - après la cnstructn du rembla prncpal (envrn 4 heures de rtatn) ; - avant la cnstructn du rembla adjacent (envrn 8 heures de rtatn) ; - après 2 heures de rtatn du rembla adjacent, - à la fn de l'essa. Le pénétrmètr$ utlsé est un pénétrmètre statque cmprtant une pnte de 2 mm de damètre, dnt la tge* est équpée d'un capteur de 250 dan (Garner et Cttneau, 988). La vtesse d'enfncement est de 4,5 mm/s à l'échelle du mdèle. Un capteur à jauges de même damètre, placé à la base de la tge, derrère le cône, permet de mesurer drectement l'effrt de pnte q c. Pur les matéraux argleux, la résstance en pnte q c est relée à la résstance au csallement nn dranée c u par l'équatn : avec : a^ cntrante vertcale ttale N t : facteur dépendant des apparels utlsés pur mesurer la résstance en pnte et la résstance au csallement. Fgure 3.6 : Vue d'ensemble du mdèle avec le mn-pénétrtnèîre statque. 78

95 Les nmbreux essas réalsés au LCPC avec ce mn-pénétrmètre et un mn-scssmètre pur la détermnatn des prprétés de l'argle "Speswhte" sus g et Ng nt perms d'établr entre la résstance de pnte et la chésn nn dranée une relatn de la frme : q c =m,5c u (3.5.) La fgure 3.7 présente le fuseau des prfls pénétrmétrques btenus à la fn de la cnsldatn des sept massfs argleux. La résstance en pnte q c (kpa) y est exprmée en fnctn de la prfndeur à l'échelle du mdèle. Les fuseaux des prfls pénétrmétrques btenus à la fn de la cnsldatn du rembla prncpal et à la fn de la cnsldatn du rembla adjacent snt regrupés dans l'annexe HI-C. Les résstances de pnte q,.(kpa) snt exprmées en fnctn de la prfndeur à l'échelle du prttype Z^m), crrgée pur tenr cmpte du gradent d'accélératn : en effet, l'accélératn mpsée au mdèle vaut 70 g au nveau de la surface du massf d'argle mas la pesanteur artfcelle ndute dans le mdèle vare d'un pnt à l'autre seln la dstance à l'axe de rtatn. ur tenr Le facteur d'échelle N a été multplé par [l+(z m /2?J]> P cmpte de ce phénmène et la prfndeur prttype est dnc calculée cmme sut : Z =N pc + 2R sj avec N : nveau d'accélératn en g (70). Z m : prfndeur dans le mdèle par rapprt à la surface lbre du massf d'argle. î^ : rayn pur lequel N est effectvement égal à 70 S l'n cnsdère que le champ d'accélératn est le même sur tute l'épasseur h du massf d'argle, l'erreur est vsne de,5 % en bas du massf (AN/N = h/2rj (tableau 3.8). Tableau 3.8 : Varatn du champ d'accélératn centrfuge sur l'épasseur du mdèle. h (m) R,(m) AN/N (%) 0,54 5,93,48 2 0,56 5,96,50 3 0,63 5,84,57 Essas 4 0,48 5,99,42 5 0,54 5,93,48 6 0,57 5,90,5 7 0,67 5,80,6 D'après la crrélatn (5), les valeurs mesurées de q,, (Fgure 3.7) mntrent que la valeur de c u (Fgure 3.8.a) est cmprse entre 3 et 6 kpa en tête et entre 20 et 27 kpa à la base du massf, avec deux dstrbutns lnéares extrêmes d'équatns : 4^=0,07+3 C =0,

96 R es s tance en pnte (kpa) E S. "O 40 a a "P 0)? 80 Cnteneur Ü -O 5 a) tj e <* Fgure 3.7 : Prfl pénétrmétrque à la fn de la cnsldatn du massf d'argle et envelppes des valeurs de q *"V E CD g 40 E 3 "O CD "5 80.c u»<jj 'd b_ 3 a> 20 nd %* Pr IAO Chésn nn dranée (kpa) < V\V \ 6 vl *»»<\ T * Îï' S ' v ' \L ^ JP _ ** lra ' 3 Yk» Il \. ó.ttv "-»V - j Y\*, C*v ' V^ TC \ ', vl V l V Hk rv» l\ I* V Tft Y ' k - ll> -V ; 7u:^\^ Y 4 \ Fnré 8.a ' <"«E 0 es :g 40 E 3 "O CD "5 80.c u -S '0 k e «^ Pr 60 (TpCkPaî \ T*"*»' X^v* *«k TC > t\& ' VX' rv""" W 7 «v*-. 7 * Y» L * TCV- - v? ^» \ ' S * A ' S í J\,.* V... >\» \.././ A Â **- * * ^\ s. ; 7\^ : S Fgure 8.b 200 " ~ _ - - ~ _ - 5 * «Fgure 3.8 : Varatns de la chésn et de la pressn de précnsldatn en fnctn de la prfndeur. 80

97 En utlsant d'une part la crrélatn exstant entre la résstance de pnte et la chésn nn dranée et d'autre part la relatn entre la chésn nn dranée et la pressn de précnsldatn, n peut calculer la dstrbutn des valeurs de la pressn de précnsldatn en fnctn de la prfndeur à la fn de la cnsldatn du sl de fndatn sus l'accélératn centrfuge (Fgure 3.8.b). Les dstrbutns des valeurs de la pressn de précnsldatn en fnctn de la prfndeur à la fn de la cnsldatn du rembla prncpal et du rembla adjacent snt présentées dans l'annexe HÍ-C. On bserve que l'argle n'a cnservé la mémre que d'une parte de la pressn applquée lrs de la fabrcatn du massf sus gravté terrestre (Tableau 3.4). Le massf n 6 n'a pas été représenté sur la fgure 3.8.b à cause de la présence d'une cuche plus résstante en surface. a.3. - Caractérstques de cmpressblté et de cnsldatn Les caractérstques de cmpressblté (pressn de précnsldatn cr p, ndce de cmpressn C c et ndce de gnflement Cg) snt btenues classquement à partr d'essas edmétrques à chargement par palers. Ces paramètres peuvent être détermnés graphquement sur la curbe de cmpressblté (e, g a v '), seln la méthde prpsée par Casagrande (936). Les caractérstques de cnsldatn snt détermnées pur chaque paler de chargement, en analysant l'évlutn du tassement en fnctn du temps (curbe de cnsldatn). La méthde utlsée dans ntre étude est celle de Taylr, qu explte l'évlutn du tassement en fnctn de la racne carrée du temps (V t s Ah) (Méthde d'essa LPC, n 3, 985). Les curbes de cnsldatn (Vt, Ah) snt présentées dans t'annexe IH-C. Trs essas de cmpressblté nt été effectués dans un edmètre à chargement pneumatque sur des échantllns ssus des cnteneurs des essas 4 et 5 après centrfugatn (Fgure 3.9) : les épruvettes nt été prélevées à 57 mm (4 m) dans le cnteneur 4 et à 72 mm (5 m) et 00 mm (7 m) dans le cnteneur 5, respectvement. Les résultats des essas snt regrupés dans les tableaux 3.9 et 3.0. Tableau 3.9 : Caractérstques dédutes des essas (après centrfugatn). Essas y h (kn/m 3 ) 7,54 7,5 7,5 Y d (kn/m 3 ) 2,0,67 2,5 w (%) c, 0,099 0,096 0,06 c c 0,42 0,58 0? 5 e? 304,34,33 0 D (kpa)

98 Tableau 3.0 : Ceffcents de cnsldatn et de perméablté déduts des essas (enfn de centrfugatn). Essa 4 Essa 5 Essa 52 c^ (x 0" 7 m 2 /s) k, (x lo" 0 m/s) C(* 0-7 m 2 /s) MxlO-Nm/s) c^(x 0" 7 m 2 /s) ^(xlo-^m/s) 50,73,9,44 0,6,9 0,3 00,34 6,79 2,29 2,4,52 8,35 Palers de 200 3,39,5 3,79 9,8 3,5 5, chargement (kpa) 400 J 600 4,42 3,86 9,88 4,5 4,26 3,42 8,62 4,28 2,47 3,4 4,33 3, ,9 4,96 5,47 6,26 2,87 3, ,23 5,35 4,53 9,2 3,43 5,49 Les caractérstques de cmpressblté et de cnsldatn retenues pur les calculs manuels et numérques nt été détermnées en fasant la myenne des valeurs mesurées. Le tableau 3. regrupe les valeurs retenues. Tableau 3. : Caractérstques de cmpressblté retenues. Indce de gnflement Indce de cmpressn Indce des vdes ntal Pressn de précnsldatn Ceffcent de cnsldatn Ceffcent de perméablté C c e«a n ' (kpa) c v (mvs) k (m/s) 0, 0,5,36 70 L ,

99 ,4 t f t I t t U 2 t f t l l llt' I I l<4 rfcjl t t t r 4j ^^ 5 s 52 s. \ > v s 4 \ t l l f \' ' ' " V l l \ y \ V \ n \ ^t I N \ «09 -a '> Vt 0) T3 09 U, vw» hs) >( % 09 t l l! «0,9 * \\!" 03 I III Í t t î * :::! 0, Cntrante effectve vertcale (kpa) 0000 Fgure 3.9 : Essas edmétrques 4, 5 et 52 réalsés sur des épruvettes prélevées après la fn de la centrfugatn, 83

100 a.4. - Caractérstques defluage Deux essas de fluage à l'edmètre nt été réalsés après œntrfugatn sur l'argle du cnteneur de l'essa 5. Ces essas 5 lf et 52f crrespndent respectvement à des prfndeurs de 52,43 mm (3,67 m) et 66,43 mm (4,65 m). Les curbes de tassement (Ah, g t), représentant les varatns de l'épasseur des épruvettes en fnctn du lgarthme du temps, snt présentées dans l'annexe m-c. Les caractérstques defluagesnt récaptulées dans le tableau 3.2, ù C a est le taux de cmpressn secndare et C^ l'ndce defluage,lé au précédent par la relatn : C«=(l+e 0 )C a Tableau 3.2 : Caractérstques defluage de l'argle après centrfugatn. Essa 7 (kn/m 3 ) 7 d.(kn/m3) w (%) charge (kpa) 22 5f 7,54a) 2,8(2) f 7,54a) 2,0K 2 ) () valeurs estmées ; (2) valeurs dédutes de y et w c a 0, ,00 0,003 0,00 0,00 0,002 c 0,008 0,0025 0,0030 0,0025 0,0023 0,0028 La valeur du ceffcent de fluage retenue est la plus grande valeur sur tus les essas, st 0,0030. a 5. - Caractérstques de perméablté Quatre essas de perméablté à charge cnstante nt été réalsés sur des carttes prélevées dans le massf d'argle de l'essa 5, après l'essa de centrfugatn. Après cnsldatn sus la cntrante 3 ndquée dans le tableau 3.c-dessus dans l'apparel traxal, une cntrepressn est applquée aufludentersttel. Pus, n mesure le débt sus des charges de et 2 mètres d'eau. Les cndtns d'essa et les valeurs de la perméablté btenues snt regrupées dans le tableau 3.3. Tableau 3.3 : Cndtns et résultats des essas de perméablté (épruvette ssue du cnteneur). 03 (kpa) Cntre-pressn (kpa) Charge (cm d'eau) Perméablté k (m/s) 3,0. 0-0, , ,0. ÎO 0 84

101 Trs autres essas de perméablté nt été réalsés sur une deuxème épruvette de kaln recnsttuée en labratre sus une cntrante de 50 kpa. Les cndtns et les résultats de ces essas snt regrupés dans le tableau 3.4. Tableau 3.4 : Cndtns d'essa et résultats (épruvette recnsttuée). G3' (kpa) Cntre-pressn (kpa) Charge (cm d'eau) Perméablté k ( m/s ) 7, , , Les résultats détallés de ces essas de perméablté snt présentés en annexe IQ-C. a.6. - Caractérstques nn dranées Les caractérstques de résstance au csallement snt détermnées à partr d'essas de cmpressn à l'apparel traxal. On a réalsé deux essas de csallement CU. Les caractérstques des épruvettes et les prncpaux résultats snt regrupés dans le tableau 3.5. L'épruvette est ssue du cnteneur 5 à la fn de l'essa en centrfugeuse et l'épruvette 2 est recnsttuée en labratre. Elle a été cnsldée sus une cntrante a 3 ' de 50 kpa. Les épruvettes nt été chargées à la vtesse de 0,2 mm / mn, avec cntre-pressn. Tableau 3.5 : Caractérstques de csallement nn dranées. Pds vlumque Pds vlumque sec Teneur en eau Cntrante de cnsldatn Dévateur à la rupture Mdule d'élastcté Y (kn/m 3 ) té (kn/nv*) w (%) c\ (kpa) a - r (kpa) E (MPa) Epruvette ssue du cnteneur 5 6,2,65 38, Epruvette 2 recnsttuée 7,04,5 48,

102 20 Epruvette ssue du cnteneur Defrmatn axale ttale (%) Epruvette recnsttuée en labratre Epruvette ssue du cnteneur Défrmatn axale ttale (%> 2 4 Fgure 3.20 : Résultats des essas de csallement cnsldés nn dranes sur les épruvettes : prélevée dans le cnteneur 5 et recnsttuée. 86

103 La fgure 3.20 regrupe la curbe de varatn du dévateur des cntrantes applqué à chaque épruvette en fnctn de la défrmatn axale et la curbe de varatn de la pressn ntersttelle en fnctn de la défrmatn axale. Cmme n ne dspse pas de pluseurs épruvettes pur chaque matérau (argle centrfugée et argle recnsttuée), l est mpssble d'estmer c' et <p\ Néanmns, nus avns estmé une valeur de q>' dans l'hypthèse ù c' est égal à zér pur puvr ultéreurement évaluer la valeur de K^. On btent un angle de frttement d'envrn 2 et 9, respectvement pur l'épruvette ssue du cnteneur et pur l'épruvette recnsttuée. Les détals de ces essas snt présentés dans l'annexe IH~C. En résumé, les caractérstques de l'argle "Speswhte" qu sernt utlsées dans les calculs numérques snt regrupées dans le tableau 3.6. Tableau 3.6 ; Caractérstques de l'argle "Speswhte"pur les calculs. Teneur en eau Pds vlumque Indce de gnflement Indce de cmpressn Indce des vdes ntal Pressn de précnsldatn Ceffcent de cnsldatn Ceffcent de perméablté Ceffcent de fluage Chésn effectve Angle de frttement w(%) 7(kN/m 3 ) C C e aj (kpa) c (m 2 /s) k (n/s) Qxe c' (kpa) <p' (degrés) 47 7,46 0, 0,5,36 70, ,4. Ï0-0 0, b - Rembla de sable bl. - Pds vlumque Le rembla est cnsttué de sable de Frûanebîeau. C'est un matérau Sn slceux, purement frttant, dnt 90 % des éléments snt de dmensns nféreures à 300.m (Fgure 3.2). L'étude sur mdèles réduts centrfugés entraîne l'blgatn d'utlser des sables ù la talle des grans est néglgeable devant les dmensns du mdèle. Le sable de Fntanebleau répnd ben à ce crtère. 87

104 00 90 S- 70 vu 3 60 w 40 ^ H ! rgle 0.C» fn lmn mye. prsser 0J3Î fn T J t t. t I, j t sable myen grsser c ',z / K fn 3. dmétres éqdvdsnh <mm) gravers myen grsser 90 callux Fgure 3.2 : Curbe granulmétrque du sable de Fntanebleau Pur cnnaître la valeur de la cntrante vertcale apprtée par les remblas, prncpal et adjacent, une fs le sable éculé de la tréme, n prcède à des mesures de densté en le recuellant en vl. Lrs des essas de fasablté prélmnares de la tréme, n a remplacé le massf d'argle par un gabart sur lequel trs bîtes calbrées étaent dspsées l'une sus le rembla prncpal et les deux autres à l'aplmb du recuvrement avec le rembla adjacent pur mesurer la densté du sable. Ultéreurement, lrs des essas 5, 6 et 7, n a dépsé à la surface du sl dans les znes latérales pur évter tute perturbatn, des bîtes calbrées pur recuellr une parte du sable lrs de la pluvatn. Ces bîtes nt été récupérées à la fn de l'essa de centrfugatn, et après arasement, n a prcédé à leur pesage. Les résultats de ces mesures snt regrupés dans le tableau 3.7. La hauteur de chute des grans de sable dans le mdèle est de 268 mm sus une accélératn centrfuge de 70g. Tableau 3.7 : Pds vlurmque sec du sable de chaque essa Essa 5 Essa 6 Essa 7 N de a bîte 2 3 x(mm) y (mm) y d (kn/m 3 ) 5,44 5,44 5,4 5,26 5,4 5,44 La valeur du pds vlurnque retenue, myenne sur tus les essas des pds vlumques secs mesurés, est de 5,30 kn/m 3.

105 b Essa traxal drané Les caractérstques mécanques du sable de Fntanebleau c et 9 snt détermnées à partr d'essas traxaux dranés. Une campagne d'essas traxaux a été réalsée au centre de Nantes du LCPC en 99, pur caractérser le sable de Fntanebleau. Les essas nt été réalsés sur des épruvettes de densté myenne : 5,2 et 6,4 kn/m 3. Leurs résultats snt présentés dans le tableau 3.8. Tableau 3.8 : Résultats des essas traxaux sur le sable de Fntanebleau (Bakr, 993). y A = 5,2 kn/m 3 7 H = 6,4 kn/m 3 (PT) 36,3 39,7 c' (kpa),7 6,8 Par alleurs, Blvet et al. (mars 995), nt réalsé une campagne d'essas traxaux dans le but de détermner les paramètres rhélgques du sable de Fntanebleau qu sernt utlsés dans le cde de calcul par éléments fns CESAR-LCPC. L'expltatn d'un de leurs essas, pur une densté de 5,59 kn/m 3 et une cntrante cr 3 de 50 kpa, nus a perms de détermner le mdule d'élastcté E, qu vaut 35 MPa Enfn, nus avns auss réalsé quatre essas traxaux dranés sur des épruvettes de pds vlunúque myen 5,30 kn/m 3. Les résultats snt regrupés dans le tableau 3.9. Les caractérstques de résstance c' et q)' nt été détermnées au myen des frmules suvantes (vr fgure de l'annexe IQ-C). l+2tep Tableau 3.9 : Resultats d'essas traxaux. CT 3 (kpa) q MÎ = G t -a,(kpa) <p'( ) 35 c' (kpa) 5 A partr des curbes de csallement de l'annexe Hî-C (pur la cntrante 0" 3 de 50 kpa), n a détermné le mdule d'élastcté E (E = 36 MPa), le ceffcent de Pssn v (v = 0,34) et l'angle de dlatance * Q = 0 ) qu sernt utlsés dans les calculs numérques. La frte chésn et le mdule d'élastcté plus mprtant btenus dans ns essas snt dus à la présence de traceurs dans le sable et à l'humdfcatn de ce derner par capllarté. Ces traceurs, utlsés sus frme de pudre, permettent de dstnguer après centrfugatn l'allure des deux remblas prncpal et adjacent ans que la pstn du sable prvenant de chaque culr. 89

106 b Caractérstques de perméablté Des essas de perméablté nt été réalsés au LCPC à Nantes sur du sable de Fntanebleau blanc par Stéphane Menand (995). Les caractérstques granulmétrques de ces épruvettes ans que les cndtns et les résultats de ces essas snt regrupés dans l'annexe HI-C. La valeur du ceffcent de perméablté retenue est la myenne sur tus les essas, qu est égale à 7, m/s (st 5,2 m/j). En résumé, les caractérstques des remblas en sable de Fntanebleau utlsées dans les calculs numérques snt regrupées dans le tableau Tableau 3.20 : Caratérstques des remblas pur les calculs. Pds vlumque sec Prsté Angle de frttement nterne Chésn Mdule d'élastcté Ceffcent de Pssn Angle de dlatance Ceffcent de perméablté Y (kn/m 3 ) n <p'0 c* (kpa) E' (kpa) V' l *t /0\ k(m/j) 5,3 0, , , Instrumentatn du mdèle a - Défntn L'nstrumentatn mse en place est destnée à suvre l'évlutn de trs types de paramètres au curs du temps, à savr : * la pressn ntersttelle ; * les déplacements nternes du massf (déplacements vertcaux et hrzntaux); * la cntrante ttale apprtée par les remblas. Un tube pézmétrque, uvert à l'nterface rembla-argle dans le mdèle, permet de suvre lesfluctuatnsdu nveau d'eau : l traverse la cuche d'argle et repse sur le gétextle surmntant le sable. De la srte, la pressn ntersttelle dans la cuche de sable sus-jacente est fxée par le nveau de l'eau dans ce tube (la nappe est au nveau de la surface lbre de l'argle). Le tableau 3.2 dnne la lste de l'ensemble du dspstf. 90

107 Tableau 3.2 : Instrumentatn du mdèle. Paramètres Pressn ntersttelle Déplacements Charge ttale due aux remblas vertcal en surface hrzntal Identfcatn des capteurs. 6 sndes (0-700kPa) PI,2,3,4,5,6 7 capteurs de 55 mm de curse 7 capteurs de 75 mm de curse 4 capteurs de 00 mm de curse 3 capteurs en surface DH, 2, 3 3 nclnmètres I,2, 3 3 capteurs de frce P, 2, 3 L'mplantatn des apparels de mesure est ndquée sur les fgures 3.22 et Leur mse en place est effectuée à dfférents stades de la préparatn du massf du sl avant que le cnteneur ne st placé dans la nacelle. On dspse au ttal de 60 ves de mesure. Les dfférents capteurs nt fat l'bjet d'un étalnnage préalable (vr annexe Iïï-D). Les vues en plan ans que les cupes lngtudnale du mdèle nstrumenté des autres essas snt présentés en annexe DI-E. Les pstns des dfférents capteurs dans chaque cnteneur snt regrupées dans des tableaux ms en annexe III-E. La snde numér 6 est placé au fnd du tube pézmétrque pur suvre lesfluctuatnsdu nveau d'eau dans ce derner. b. - Suv vsuel pendant la rtatn Ubservatn du mdèle au curs de l'essa est assurée par deux caméras, l'une dspsée dans le bras de la centrfugeuse et l'autre sur le cnteneur. La secnde caméra permet de vr la chute du sable au curs de la rtatn. 9

108 w- 0 _ 200 mm <S> > s a ^ 00 0 M M IB : : "A" A 0 capteur de déplacement vertcal 0 Tube pézmétrque B ~~^! Cartfcage pur teneur en eáu A + l Óítíer de prtectn dea branchement! des sndee I ; 2 2 I 3 O _.J._.J-.L! A Tube pézméïrque B : sndes de pressnntersttelle, + Pstn de F essa pénétrmétrque a Inclnmete Fgure 3.22 : Vue en plan de l'nstrumentatn du mdèle (cnteneur n 5). 92

109 Fgure 3.23 : Cupe ngmdnae du mdèle nstrumenté (cupe A-A). c - Mesures depressn ntersttelle La mesure est réalsée au myen de sndes de pressns ntersttelles psées au sen du massf d'argle, les cellules étant préalablement saturées sus vde. Les capteurs de pressns ntersttelles utlsés snt des capteurs Druck. Us se cmpsent d'un daphragme sur lequel est fxé une jauge de défrmatn câblée électrquement en "pnt cmplet". Ce snt des jauges sem-cnductrces dspsées sus la membrane afn d'augmenter la sensblté d'un facteur 20 à 50 par rapprt à un système de jauges classques. Pur séparer du sl le vlume nterne ù est mesurée la pressn de l'eau, une pastlle de brnze frtte u une perre preuse est placée à l'avant du daphragme (fgure 3.24). 93

110 6,4 0,50 0,25 Tube en tefln _ damètre extéreur 2,3 5,8 Cnnectns électrques et tubulure nterne de mse à l'atmsphère Fgure 3.24 : Schéma d'un capteur Druck mnature depressn ntersttelle Le tableau 3.22 dnne la pstn des sndes dans le mdèle. Tableau 3.22 : Pstn des sndes P. I. (cnteneur n 5). N de la snde x(rana) y (mm) z(mm) pstn Axe du rembla prncpal Crête du rembla prncpal Ped du rembla prncpal Crête du rembla adjacent Crête du rembla prncpal d - Mesure des déplacements vertcaux Dans le mdèle étudé, n a dspsé les capteurs sur trs prfls : un prfl central et deux prfls adjacents stués à une dstance de x = ± 25 mm de part et d'autre de la cupe A-A (Fgure 3.22). Le tableau 3.23 ndque la pstn des capteurs. 94

111 Tableau 3.23 : Pstn des capteurs de déplacement vertcal (cnteneur n 5). N du capteur DV DV2 DV3 ; DV43 DV4 ; DV24 DV5 ; DV25 DV6 ; DV46 DV7 ; DV47 DV8 ; DV28 DV9 ; DV49 DV0 DV y (mm) x(mm) , , , , , , , e. - Mesures nclnmétrques Au nmbre de trs, les nclnmètres snt cnsttués d'une bande métallque en acer de 245 mm de lng, 20 mm de large et 0,4 mm d'épasseur. Sus une accélératn de 70 g, la rgdté de l'nclnmètre équvaut à : avec : El =537,BkN.m 2 =3Z4,4kN.m 2 /m E=2,.0 n N/m 2 7=82,9.0-" m 4 /m Dx nveaux de jauges équdstants équpent la bande métallque sur 200 mm. Ces jauges permettent à partr d'un étalnnage prélmnare de calculer des mments. Une fs la bande placée vertcalement dans le mdèle, la premère jauge se stue à 24 mm en-dessus de la surface lbre de l'argle, tands que la septème surmnte de 0 mm l'nterface sable-argle. Un capteur de déplacement hrzntal équpe la tête de cette bande, cmme le mntre la fgure Chaque nveau est cnsttué de deux jauges de défrmatn cllées de part et d'autre de la lame et mntées électrquement en dem-pnt, ce qu duble la sensblté et annule les effets de la température et une éventuelle cmpsante nrmale à la lame. Une cuche prtectrce de slcne de fable épasseur cuvre la lame sur tute sa lngueur. Elle garantt le fnctnnement des jauges lrsqu'elles snt en cntact avec l'argle et n'ntrdut aucune rgdté paraste. Le tableau 3.24 ndque l'emplacement des trs nclnmètres. Tableau 3.24 : Pstn des nclnmètres (cnteneur n S). N de rnclnmètre I 2 3 x(mm) y (mm) Pstn Ped du rembla adjacent Ped du rembla prncpal Axe du rembla prncpal 95

112 chape à bule. - " ' / l / palpeur u dgt du capteur de déplacement placé dans un furreau de 3 mm... f» Í* 0 <? t s <s -7 8 ARGILE ** S ABL E O Fgure 3.25 : Equpement de l'ncbnmètre. Enfn, trs capteurs de frce cnsttuant les pnts d'appu de la tréme permettent la mesure à chaque nstant du pds ttal de la tréme et du sable (fgure 3.22) Dérulement de l'essa La cnstructn du rembla prncpal cmmence après 4 heures de rtatn sus 70 g, temps calculé au préalable d'après la thére de la cnsldatn undmensnnelle pur btenr un degré de cnsldatn de 80 % pur le massf d'argle. Le cntrôle de l'évlutn réelle du massf d'argle pendant cette pérde a été effectué à psterr par l'applcatn de la méthde d'asaka et par l'analyse des surpressns ntersttelles. La méthde d'asaka (978) cnsste à dscrétser la curbe de tassement en fnctn d'une prgressn arthmétque du temps Sj=s(t =t 0 +At), pus à représenter sur un graphque les tassements sj à l'nstant en fnctn des tassements SJ_I à l'nstant (-). L'ntersectn de la drte passant par les pnts expérmentaux avec la bssectrce des axes de crdnnées dnne le tassement fnal (s = s A = %). Le rapprt du tassement à l'nstant t au tassement fnal représente le degré de cnsldatn. Tutefs, s'l y a un décalage d'rgne des tassements, l faut rajuter le tassement qu s'est prdut antéreurement avant de calculer le rapprt des tassements actuel etfnal.dans le cas représenté sur lafgure3.26, ce décalage ntal n'est pas cnnu précsément. Le suv de la cnsldatn se fat auss par la dsspatn des surpressns ntersttelles (Fgure 3.27). Dans la thére de la cnsldatn undmensnnelle de Terzagh, la fn de la cnsldatn est caractérsée par des pressns ntersttelles égales à la pressn hydrstatque. Les sndes 5 et 2 vérfent assez ben ce phénmène. Par cntre, les sndes, 3 et 4, placées à la prfndeur h/2 de la surface lbre du sl, présentent des valeurs supéreures à la pressn hydrstatque d'envrn 2 kpa (h est l'épasseur du massf d'argle). 96

113 5 f =,8 mm ^r Y a S 0) w «d nclnasn ß / >/! ^fy^ áy = 2,6mm t! A t = t-fr = cste ' ' 2 T as sèment à l'nstant - (mm) j Fgure 3.26 : Suv de la cnsldatn par la méthde d'asaka (978). {Cpeur n S, essa 5, tassement ntalse à 70 g) 40 Pressn ntersttelle (kpa) E E N S 40 ff xs E = 80 œ JZ u 3 "D "S û Pressn hydrstatque Fgure 3.27 : Evlutn des pressns ntersttelles en fnctn de la prfndeur (essa S). 97

114 L'uverture des culrs de la tréme est déclenchée par le système de vérn (paragraphe et fgure 3.4) actnné depus la salle de pltage. Le temps de cnstructn du rembla est de l'rdre de 0 secndes (3 h en temps réel). Cette étape est suve d'un essa de caractérsatn du sl au mn-pénétrmètre. Le suv des effets de la cnstructn du rembla prncpal est pursuv pendant 4 heures avant de passer à la phase d'exécutn du rembla adjacent qu cnsttue l'élargssement de la plate frme ; cette phase est précédé d'un essa pénétrmétrque. L'essa se pursut alrs pendant une pérde de 3 heures et dem à l'ssue de laquelle la centrfuge est arrêtée. Durant tutes les phases de l'essa, les dfférents paramètres ctés c-dessus snt scrutés autmatquement par une centrale d'acqustn. La chaîne d'acqustn relée au calculateur dnne en temps réel l'évlutn des prncpaux paramètres (chargement, pressns ntersttelles, tassements, mments enregstrés par les ncunmètres) sus frme de curbes et de lstes de valeurs, les autres mesures fnt l'bjet du même enregstrement mas snt tratées en temps dfféré. A hauteur de rembla (m) rembla prncpal x rembla adjacent X -V Premère phase. Ar Deuxème phase -> t (jurs) 428 Fgure 3.28 : Schéma du prgramme de chargement du sl de fndatn (essa n S). La fgure 3.28 représente de façn schématque le prgramme de chargement de la fndatn en fnctn du temps. La premère phase crrespnd à la cnstructn et à la cnsldatn du rembla prncpal. La secnde phase cmprend la cnstructn et la cnsldatn du rembla adjacent. Les curbes de l'évlutn des pressns ntersttelles enfnctnde la prfndeur et ce pur la pérde de cnsldatn du massf argleux sus sn pds prpre et les schémas des 98

115 prgrammes de chargement du sl de fndatn pur les autres essas snt présentés en annexe DI-G. Le tableau 3.25 résume l'hstre de chaque essa, en précsant les phases d'almentatn en eau pur remettre à nveau la nappe d'eau dans le pézmètre relé à la cuche de sable de Lre. g 70 g Almentatn en eau Cnstructn du rembla prncpal Almentatn en eau Cnstructn du rembla adjacent Fn de l'essa Tableau 3.25 : Evlutn de la nappe au curs pur chaque essa t (mn) h w (mm) t (mn) h w (mm) u(kpa) t (mn) h w (mm) u(kpa) t début (mn) tfn(mn) h w (mm) u(kpa) t (mn) h w (mm) t début (mn) t fn (mn) h w (mm) u(kpa) t(mn) h w (mm) u(kpa) Essa 2 0-0,0 8 50,26 5, , ,2 93,9 7,48 03, , ,6 474,48 3,66 06,39 677,84 6,67 06,34 Essa 3 0 0, ,52 22,9 2 0, ,4 268,23 50,55 27,52 - _ = 536, ,55 55,25 746,88 50,58 69,94 h w hauteur d'eau dans le tube pézmétrque ; u pressn hydrstatque enregstrée par la snde plac< Essa 4 0 0,33 50,58 8 -M3 287,2 287,4-0,03 25,83 35,32-0X)2 Essa 5 0 0,02 23,07 50,63-3,46 05,83-0,0 5,75 232,5 232, ,57-575,4 444,44 575,43 444,93-0,03 0 llllll 0,9 74,8-0? ,39 0 0,48 Essa ,09 47,99-4,87,25 0,04 96,6 357,45 358,65 0,05 9,27 407,3 0,04 06,9 577,53 577,92 0,04 00,06 769,89 0,04 90,5 Essa ,63 46,34 20,44 6, ,95 253,85 254,4 0,0 7, ,5 489,6 0,0 6,50 646,9 0,0 5,4 e à l'ntéreur du tube pézmétque On a cnstaté dans les dfférents essas que le tube pézmétrque se vde sus l'effet de l'augmentatn de l'accélératn centrfuge jusqu'à l'assèchement ttal à l'ssue de la mntée en accélératn. Par cnventn, lrsque les hauteurs d'eau h^ snt nulles, le tube est plen et la nappe est au nveau de la surface ubre. Par cntre des hauteurs d'eau de l'rdre de 50 mm ndquent que le tube s'est vdé et qu'l faut almenter en eau le massf d'arge. Après l'almentatn en eau, la snde placée au fnd du tube pézmétrque enregstre ben la hauteur d'eau crrespndant à la hauteur du massf d'argle, à l'exceptn de l'essa 4 ù la pressn hydrstatque est très fable (Tableau 3.25). Ces fables valeurs s'explquent par une désaturatn des perres preuses et éventuellement une désaturatn mprtante du massf d'argle au curs de la phase d'nstrumentatn, d'une durée de 2 à 3 jurs. S pur des rasns technques, st au nveau du mdèle st au nveau de la centrfugeuse, des arrêts de curte durée se snt avérés nécessares(essas 2, 3 et 4) nus nus smmes alrs mpsés un temps de rtatn supplémentare de l'rdre de trs fs le temps 99

116 d'arrêt, sachant par expérence que c'est au but d'une telle pérde que l'n retruvera l'état de cntrantes antéreur au temps d'arrêt. Ce temps de rtatn supplémentare à été estme sute à de nmbreux essas de cnsldatn des massfs argleux réalsés dans la centrfugeuse du LCPC à Nantes Résultats des essas et nterprétatn Dans l'analyse des résultats, n ne s'ntéressera qu'aux essas 4, 5, 6 et 7. En effet au curs des essas 2 et 3, l s'est prdut une rupture (annexe Iïï-F). L'essa 2 a été perturbé par le déplacement paraste de l'mplantatn du blc de klégécel pstnné au-dessus du cffret de cnnexns électrques (Fgures 3.22 et 3.23) prvquant ans une amrce de rupture préférentelle, par cntre la rupture dans l'essa 3 est lée à la fable chésn du massf argleux. Cette fable chésn s'explque par les frttements mprtants ntrduts par les perres preuses sur les pars du cnteneur. Par alleurs le prcédé de préparatn du massf argleux ne permet pas la réalsatn d'une crûte de surface susceptble d'augmenter la chésn nn dranée en surface. En effet, sur ste réel la nappe n'est jamas tut à fat affleurante, ce qu crée une crûte superfcelle. Sute à ces deux essas, n a applqué des cntrantes de cnsldatn plus mprtantes pur la recnsttutn des autres massfs argleux et n a dmnué la hauteur du rembla à 3 mètres. Les cntrantes de cnsldatn des massfs argleux des deux derners essas nt été dmnuées, en rasn du remplacement des perres preuses par une plaque unque On expsera dans ce qu sut les résultats relatfs à un essa à l'échelle du mdèle. Les résultats des autres essas grupés dans l'annexe III-G Prfls du rembla La fgure 3.29 mntre l'allure générale des remblas après l'essa de centrfugatn. A la fn de chaque essa, n effectue des relevés de prfls en travers des deux remblas à l'ade d'un capteur de déplacement vertcal (Fgure 3.30). Les prfls snt regrupés dans un graphque présentant la hauteur du rembla en fnctn de la pstn du capteur seln l'axe y du cnteneur (Fgure 3.3). 00

117 " - '» ' < '. ' ' - - ". - : ^^^H ^^ ^^^H ^^H 4 /*l^y^"%* I ff***'!, * * *- -*. "'"' ' -* ' '.'.!.- ",~.^Ç - -": ' '' -*"" ^^^^^^^. ^w *, «!* ' ' **-'><> "* #.-«N r- * -.-. \.."? ; "V;' - ' "" *>. : """" 'NK ' -.^*r ^pfrrm' I Fgure 3.29 : Vue d'ensemble du mdèle à lafnde l'essa (essa S). _ ^ &f. '- **-^^^H^^^H^^^^^H ï ^WIWMBK^ä^^'J.f.^w M-'^r -, à" "- ' '-- '"." : j'.î". '''. - "~î^* ' : " " : ' HRÍ IH5Í^ M Ä. Fgure 3.30 : Dspstf de relevé de prfl du rembla (essa 5). 0

118 E 00 - Prfls en travers des deux remblas (essa n 5). X C ) Ó Y(mT$ 200 Fgure 3.3 : Prfls en travers des deux remblas (essa S), Décupage du massf Le décupage du massf seln u 4 prfls en travers est pssble après humdfcatn du rembla. Cette méthde de décupage permet, en plus de l'allure des remblas, d'bserver les nterfaces rembla-sl et de vsualser l'allure des cuches clrées et la défrmée fnale des nclnmètres. La fgure 3.32 mntre le prfl en travers des remblas prncpal et adjacent. Les tges mplantées dans le sl délmtentfctvementles pstns des hut culrs dnt les numérs snt cllés sur le massf d'argle. En partant de gauche à drte, le sable clré en vert, blanc, ruge et jaune cnsttue le rembla adjacent tands que le sable clré en bleu, ruge, blanc et vert cnsttue le rembla prncpal. A la lmte des culrs 6 et 7 est dspsé un nclnmètre pur la mesure des déplacements hrzntaux dans l'axe du rembla prncpal. A l'nterface de deux cuches d'argle, n a dspsé des traceurs. Ces traceurs, utlsés sus frme de pudre permettent de dstnguer l'allure des tassements de façn qualtatve à la fn de l'essa de centrfugatn après décupe du mdèle. La fgure 3.33 mntre le prfl en travers des deux remblas prncpal et adjacent de la deuxème varante d'élargssement. En allant de gauche à drte, le sable clré en ruge et jaune cnsttue le rembla prncpal et le sable clré en bleu, ruge, blanc et vert cnsttue le rembla prncpal. Au ped cmmun des deux remblas prncpal et adjacent est dspsé un nclnmètre. 02

119 Fgure 3.32 : Prfl en travers des remblas (essa S) 'm-'mm- Fgure 3.33 : Prfl en travers des remblas (essa 7). 03

120 Chargement Le pds du sable de chacun des remblas est dédut de l'évlutn du pds de la tréme en fnctn du temps, mesuré par l'ntermédare des trs pesns (, 2, 3) qu cnsttuent les trs pnts d'appu de la tréme (Fgure 3.34). Le pds de la tréme est la smme des mesures des trs pesns ( à 3). Le pesn 3 dnne dans le cas de l'essa 5 des valeurs scllantes, dnt l'exacttude n'est pas pruvée. KAVKAJ xf> 4000 S. û " ^WS/VH^M II tl U-.AMWMJUkh.-.AJL T emps à I échelle du mdèle (mn) 800 Fgure 3.34 : Pesée de la tréme en fnctn du temps (essa S) Pressns ntersttelles Les pressns ntersttelles mesurées sus champ gravtatnnel terrestre, avant l'essa de centrfugatn, peuvent présenter des valeurs négatves dans certanes cndtns. Auss une premère analyse basée sur l'exstence préalable de pressns ntersttelles négatves dans le mdèle a été fate (vr annexe III-H). Sute à cette analyse, la sectn de mécanque des ss et centrfugeuse du LCPC à Nantes (Stéphane Pau, ma 995) a cmplété la prcédure d'étalnnage des capteurs de pressn Druck dans le but de mesurer les pressns abslues. En effet, le prblème ne s'est pas psé avant ns essas, car seules les varatns de pressn ntersttelle étaent jusqu'à présent cnsgnées dans les rapprts et analysées. Cette prcédure nuvelle d'étalnnage permet de détermner le ceffcent B de la relatn de cnversn de la mesure électrque V à la grandeur 04

121 physque P = AV + B. Les ceffcents B des capteurs utlsés dans les sept essas de la présente étude n'ayant pas été détermnés, les valeurs de la pressn ntersttelle analysées c-après ne snt pas des valeurs abslues, mas des valeurs btenues par dfférence entre les mesures en curs d'essa et les valeurs "ntales" mesurées sus g dans le cnteneur déjà placé dans la nacelle, dés le branchement des capteurs. Ces valeurs "ntales" snt nrmalement fables s elles crrespndent à une dstrbutn hydrstatque (,5 kpa à la base du mdèle). Mas l est pssble qu'elles sent en réalté dfférentes d'une dstrbutn hydrstatque (phénmènes de succn lrs du déchargement). Pur smplfer l'écrture du rapprt, le mt "pressn ntersttelle" sera tutefs utlsé pur désgner les mesures ntaîsées à zér en début d'essa. Dans l'analyse qu sut, n suppse dnc que les pressns ntersttelles snt nulles au début de l'essa. C'est à dre qu'n fat abstractn de la pressn hydrstatque à g, néglgeable devant les pressns ntersttelles mesurées à 70 g et auss des pressns négatves ntales éventuelles. L'erreur sur la mesure des pressns ntersttelles garante par le fabrquant est égale à ±,4 % de l'étendue de la mesure du capteur, qu est de 700 kpa (st ± 9,8 kpa). Le tableau 3.26 présente les écarts entre les pressns ntersttelles mesurées et calculées à l'ssue de la mntée en accélératn pur les dfférents essas. Les pressns ntersttelles "calculées" snt égales à la varatn de la cntrante ttale (A v = 69 v ( g)) à la prfndeur du capteur. On cnstate que les sndes, 3 et 4 ntrdutes dans le massf d'argle au même nveau enregstrent des pressns ntersttelles prches. Les écarts snt assez fables, hrms celu relatf à la snde 5 pur l'essa 4 et la snde 2 pur l'essa 5 (tableau 3.26). Ils snt dus en parte aux mprécsns de mesures (± 9,8 kpa) et aux hypthèses fates pur le calcul : matérau parfatement saturé, absence de dranage pendant la mntée en accélératn, valeur du pds vlumque saturé, désaturatn des perres preuses. Tableau 3.26 : Ecart entre les pressns ntersttelles mesurées et calculées. Essa 4 Essa 5 Essa 6 Essa 7 u (mesuré) (kpa) u (calculé) (kpa) Ecart (kpa) u (mesuré) (kpa) u (calculé) (kpa) Ecart (kpa) u (mesuré) (kpa) u (calculé) (kpa) Ecart (kpa) u (mesuré) (kpa) u (calculé)(kpa) Ecart (kpa) Capí teurs de pressns ntersttelles. 2,35,64 32,56 3,08 22,49 39,78 97,9 86,76 0,43 0,62 0,22 9,4 5,27 00,02 5,25 47,79 26,53 2,26 44,25 46,66-2,4 63,7 56,67 6,5 3 96,77 86,76 0,0 04,49 0,22 3,27 4,93 0,02 3,9 4,27 26,53 4, ,3 86,76 0,54 07,76 0,22 6,54,84 0,02 0,82 42,2 26,53 5, ,9 36,5 46,35 43,37 2,98 57, ,04 43,85 50,6-6,76 05

122 La fgure 3.35 mntre l'évlutn des pressns ntersttelles en fnctn du temps pur tute la durée de l'essa, qu est dvsée en trs pérdes : cnsldatn du massf d'argle sus sn pds prpre, cnsldatn sus l'effet du rembla prncpal et cnsldatn sus l'effet du rembla adjacent. D'une manère générale, les pressns ntersttelles mesurées suvent l'hstre du chargement du massf d'argle. On cnstate qu'à l'ssue de la mntée en accélératn, le temps de répnse des sndes est lng : les pressns cntnuent à mnter après avr attent 70 g, marquent un paler, pus décrssent. A la fn de la premère pérde, n remarque sur la fgure 3.36 que les surpressns ntersttelles ne snt pas nulles. Le tableau 3.27 regrupe, pur chaque essa, les écarts entre les pressns hydrstatques d'équlbre et les pressns enregstrées par les sndes placées au sen du massf. Tableau 3.27 : Ecart entre la pressn hydrstatque calculée u 0 et la pressn ntersttelle mesurée à la fn de la pérde de recnsldatn du massf. Essa 4 Essa 5 Essa 6 Essa 7 u (mesuré) (kpa) u 0 (calculé) (kpa) Ecart (kpa) u (mesuré) (kpa) u 0 (calculé) (kpa) Ecart (kpa) u (mesuré) (kpa) u (calculé) (kpa) Ecart (kpa) u (mesuré) (kpa) u 0 (calculé) (kpa) Ecart (kpa) Capteurs de pressns ntersttelles ,66 5,66 47, ,4 50,4 58,35 50,4 7,95 69,98 58,8,8 84,84 58, 0,37 73,5 ll^l^^p 0,66 74,34 8,2-6,86 96, ,65 9,26 72,26 58,8 3,46 87,82 58, 8,6 73,5-3,6 7,9 58,8 2,387 8,58 58, 09,78 73,5 Í^^IWWSTOV^ÍJÍÍ 5-2, ,8 25,2,982 45,6 27,3 fflsëêë 38,45 29,4 L'écart entre les pressns hydrstatques d'équlbre u 0 et les pressns ntersttelles mesurées u à la fn de cette pérde vare seln les sndes de 2 à 3,5 kpa pur les essas 4 et 5, à l'exceptn de la snde 5 de l'essa 4. Par cntre, les écarts snt plus mprtants pur les essas 6 et 7 (tableau 3.27). La snde 5 de l'essa 4, placée en crête du rembla prncpal à la prfndeur h/4 de la surface lbre du sl, présente une valeur très nféreure à la pressn hydrstatque (h épasseur du massf d'argle). Cet écart purrat s'explquer par la désaturatn des perres preuses. D'après M. Dupas (LCPC), pluseurs causes de désaturatn des perres snt envsageables : - saturatn des perres : cette cause est nhérente au mde pératre de la saturatn préalable des perres et de leur mse en place dans le mdèle. Le prcédé déal de saturatn des sndes, mas cntragnant en pratque, est la clche à vde. H cnsste à placer la perre audessus d'une eau dégazée pendant 2 à 3 heures ; un vde de 0 kpa envrn est mantenu 06

123 pendant heure, pus n nclne la clche pur mbber la perre. La perre est ensute transprtée, saturée d'eau, pus mmergée dans la réservatn pratquée dans le massf; - déchargement brutal du massf : lrs de l'enlèvement du pstn du bât edmétrque à la fn de la cnsldatn en labratre, des succns se dévelppent au seul du massf d'argle. S ces succns snt trp élevées, la cntnuté de l'eau peut être détrute, avec frmatn de cavtés remples de gaz u de vapeur d'eau (phénmène de cavtatn). Dans les essas que nus avns réalsés, les capteurs nt été mantenus mmergés entre leur leur étalnnage et le mment de leur pse et n'nt été en cntact avec l'ar que lrs de leur mse en place dans les cavtés préparées dans le mdèle. Ces cavtés étaent vdes pur être mmédatement rebuchées d'argle. Cette prcédure a pu prvquer une certane désaturatn. D'autre part, le cmprtement de la snde 5 placée au fnd du tube pézmétrque dans l'essa 4 cnfrme une absrptn d'eau mprtante par le massf d'argué au curs de la phase d'nstrumentatn, qu dure 2 à 3 jurs après l'enlèvement du pstn du bât edmétrque. Pendant cette pérde, une seule surce d'eau exste pur le mdèle : la cuche de sable de Lre saturée à la base du massf. La parte basse du massf, qu gnfle à cause du déchargement, absrbe l'eau du sable. La parte haute du massf qu gnfle également à cause du déchargement, se désature car elle n'est pas almentée en eau. Le gnflement est de l'rdre de 4 mm à l'échelle du mdèle pendant cette phase d'nstrumentatn. Juste avant la centrfgatn, n réaîmente en eau la parte haute du mdèle en mantenant une pellcule d'eau à la surface du massf. De ce fat, le sl peut absrber de l'eau et pursuvre sn gnflement dans sa parte supéreure. Dans le tableau 3.27, les seules valeurs supéreures à l'erreur de mesure (± 9,8 kpa) snt la valeur négatve du capteur 5 dans l'essa 4, qu purrat s'explquer par la désaturatn du sl (u du capteur) en surface et des valeurs pstves pur l'essa 5 ( capteurs, 3 et 4) et les essas 6 et 7 (tus les capteurs sauf le capteur 5 de l'essa 7). Ces suppressns ntersttelles snt prbablement dues au caractère partel de la cnsldatn du sl lrs de la premère phase de l'essa (70 g, sans remblas ). L'applcatn de la méthde d'asaka aux tassements des essas 6 et 7 permet d'estmer à 8 et heures de rtatn supplémentare, le temps nécessare pur achever la cnsldatn. La mse en place des remblas dans la centrfugeuse est très rapde (dx secndes, crrespndant à un jur à l'échelle du prttype), de srte que l'n peut admettre que l'argle a un cmprtement nn drané pendant le chargement. Sus le mleu du rembla, ù les déplacements du sl snt prncpalement vertcaux, la charge applquée au s est dnc entèrement reprse par l'eau, d'ù Au=Aa. Le tableau 3.28 dnne les valeurs du ceffcent de pressn ntersttelle B = Au/A~ v pur les dfférentes sndes placées au sen du massf argleux. Les varatns de pressn ntersttelle Au snt exprmées en klpascals. La valeur de AG V est égale à la charge maxmal apprtée par le rembla, st 46 kpa, et n'est pas mdfée en fnctn de la pstn du capteur. D est dnc nrmal que la répnse du sl st plus fable ln de la zne chargée (la valeur de Au est en général vsne de la varatn de la cntrante ttale myenne, plus fable que Aa, quand n s'élgne de l'axe de la zne chargée). 07

124 Tableau 3.28 : Valeurs de AU/ACT avec A uen kpa. Essa 4 Essa 5 Essa 6 Essa 7 Rembla prncpal Rembla adjacent Rembla prncpal Rembla adjacent Rembla prncpal Rembla adjacent Rembla prncpal Rembla adjacent Au (mesurée) AU/ACT Au (mesurée) Au/Aa Au (mesurée) Au/A Au (mesurée) Au/ACT Au (mesurée) Au/ACT Au (mesurée) Au/ACT Au (mesurée) AU/ACT Au (mesurée) AU/ACT Capt teurs de ,89 0,87 0,63 4,44, 0,0 0,24 4,25 3,25 0,89 0,68 6,25,25 0,4 0,24 38, ,83 0, ,22 0,35 37,5 37,5 0,82 0,82 7,5 5 0,6 0,33 aressns ntersttelles. 3 J ,43 26,67 0,58 2,5 0, ,65 2,8 0,28 25,6 0, ,44 32,5 0,7 6,67 0,5 24,44 0,53 6,25 0,4 37,5 0,82 9,6 0,2 24 0,52 0 0, ,54 26, ,44 0,0 3,25 0,68 8,75 0,9 33,6 0,73 4,4 0,3 32,5 0,7 2,5 0,05 08

125 ON O V" S 'taà S SP p a, I.

126 $ ' / \ - v m»ra *r * : CO «*** ' - - > : \ ^ \ll f * S m tr /* J '/ l,7 S '' l f ' s' f '' l/' tr ^á^ V. *f J T..t..À y -/ r r / «/ «v/ 0 f / / s /' J jf&s',{ J / /. f T sf / / / \ I 3 s I c s. s s I I 3!»5 SP S «.3 * > * % * f CO ^ * ^4. <* CM r *< s # fe

127 Tassements Les tassements enregstrés au curs de la mntée en accélératn ne snt pas prs en cmpte : une remse à zér a été fate à l'arrvée à 70 g. On s'ntéresse dans ce rapprt aux tassements mesurés à l'ssue de la mntée en accélératn. Les capteurs de déplacements vertcaux snt placés par pares dans la drectn lngtudnale des remblas (Fgure 3.22). Les capteurs, 2 et 0, snt dsscés du prtque supprt des capteurs. Us snt placés respectvement sur une putre allégée et sur une cnslefxéesur un plat martyr psé seln l'axe des x du cnteneur (Fgure 3.22). On peut suppser que les capteurs 0 et se snt stablsés à l'ssue de la mntée en accélératn. Les capteurs de déplacement vertcal snt des capteurs ptentmétrques de 55 mm, 75 mm et 00 mm de curse, dnt la plage de précsn est de ± 0, % de l'étendue de mesure. Lafgure3.37 présente les curbes de tassement des dfférents capteurs en fnctn du temps pendant la cnsldatn du massf argüeux, y cmprs la phase de mntée en accélératn. L'allure de la curbe suggère que les capteurs enregstrent un gnflement au curs de la mntée en accélératn. Mas ce gnflement n'est autre qu'un effet de mse en place du prtque sus sn pds prpre. En effet, la répnse des capteurs lrs de la mntée en accélératn se tradut électrquement par une réductn de la curse du capteur par rapprt à sn état ntal (Fgure 3.38). -2 T emps à I échelle du mdèle (mn) ) E s jj Tu u 0) - e eu w t t r Mntée en accélératn et cns ldatn du s de fndatn Fgure 3.37 : Déplacements des capteurs 3 à 6 en fnctn du temps (essa 5). n

128 capteur de déplacement palpeur le crps du capteur descend patn *****>*>**>*> ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ Tsars' x \ / Surface lbre de l'argue mntée en g Fgure 3.38 : Cmprtement d'un capteur de déplacement vertcal en curs de mntée en accélératn Les mesures enregstrées au curs de la mntée en accélératn ne tradusent dnc pas le muvement du sl. C'est pur cette rasn que l'n n'a prs en cmpte que les valeurs mesurées à l'ssue de cette phase. Les fgures 3.4 et 3,42 mntrent les tassements des dfférents capteurs après remse à zér à 70g ; ces capteurs enregstrent des tassements à peu près dentques à l'exceptn du capteur 5 et des capteurs 0 et. On peut dnc suppser une stablsatn des dspstfs d'essa et de mesure à l'ssue de la mntée en accélératn. On a cnstaté une dssymétre des tassements par rapprt à l'axe du rembla lrs des essas 2 et 3 ù snt apparues des ruptures dnt les causes nt été explquées antéreurement. Cette dssymétre est lée à certans aspects des prcédures pératres (présence d'un tube de réalmentatn de la nappe et d'un blc de klégécel en brd de cnteneur) (Fgure 3.39) et à la fable résstance du sl Fgure 3.39 : Vue en perspectve du mdèle. 2

129 La fgure 3.40.a présente une cupe transversale du cnteneur suvant la cupe (B-B) (Fgure 3.22) mntrant la mse en place du blc de klégécel dans l'essa 2. Sus la pressn de l'eau, le blc de fable densté a tendance à remnter en surface, créant ans un vde que le sl vent cmbler. On enregstre ans des tassements plus mprtants du sl du côté du pvt de la centrfugeuse à l'arrêt. Par la sute, dans les essas 4, 5, 6 et 7, un système defxatna été ms en place pur évter tut muvement dans le sens vertcal du blc de klégécel. Après l'enlèvement desflsallnges et des prses des sndes de pressns ntersttelles de la bîte de jnctn, des petts sacs de sable nt été dspsés à l'ntéreur pur cmbler le vde (Fgure 3.40.b). Fgure 3.40.a : essa 2 Fgure 3.40.b : essas 4, 5, 6 et 7 Fgure 3.40 : Fxatn du blc de klégécel. L'analyse des tassements des dfférents capteurs à l'ssue de la mntée en accélératn mntre que les capteurs de déplacements à 6 et 8 à (Fgures 3.4 et 3.42) présentent des cmprtements dfférents au mment de l'almentatn en eau, destnée à remettre à nveau la nappe d'eau. En effet, les capteurs à 9 enregstrent un gnflement alrs que les capteurs 0 et présentent un tassement. Le gnflement enregstré est prbablement lé à la désaturatn du sl dans sa parte haute pendant la phase d'nstrumentatn du massf, qu dure 2 à 3 jurs après l'enlèvement du pstn à la fn de la cnsldatn en labratre. Le mdèle est ensute almenté en eau avant et pendant la centrfugatn, de srte que le sl peut absrber de l'eau et dnc gnfler. L'almentatn en eau est assurée par le tube pézmétrque au nveau de la cuche de sable de Lre et en haut du massf. Sus l'effet de l'accélératn centrfuge, l se prdut une cncentratn d'eau du côté du pvt de la machne. Cette eau cnsttue un pds supplémentare qu vent s'ajuter au pds prpre du massf, cntrbuant au tassement du sl enregstré par les capteurs 0 et. Mas les tassements des capteurs 0 et semblent surtut dus au déplacement du sl vers l'emplacement du blc de klégécel sute à la défrmatn de l'argle en curs de mntée en accélératn. En effet, d'une part, les sacs de sable dspsés dans le cffret ne cmblent pas entèrement le vde et, d'autre part, les nterfaces entre ce cffret et le blc de klégécel dans le sens hrzntal, ans que l'nterface entre ce derner et l'argle dans le sens vertcal, ne snt parfatement planes. 3

130 «r* >* B I 3 "O m "5 'O & *«s: e I TS a Sí \^. «O > <N CO <5f (UJUJ) sfspu np 8 a a, B }uamsssbj_

131 I S.y M s» «S u -S 9 S. CL r- CM cr> T (ujuu) 8 apu np 3 3pa, e tueu8ssgj_

132 Pur l'étude de l'effet du derner chargement par rapprt au premer, n a représenté sur la fgure 3.43 la parte centrale de la curbe de la fgure 3.42 en fnctn du lgarthme du temps, cmme l est d'usage pur les tassements de cnsldatn. Les curbes btenues nt la frme typque des tassements des sls argleux qu snt ntalement surcnsldés et qu le restent sus la charge applquée (Fgure 3.43). Cette bservatn a cndut à s'nterrger sur la nature exacte du phénmène physque cntrôlant l'évlutn du mdèle sus 70 g : cnsldatn classque u mage après une cnsldatn prmare partelle très rapde due à la surcnsldatn du sl. Cette questn est très mprtante pur le changement d'échelle car le tassement prmare fnal à l'échelle du prttype cmprend une part plus au mns grande de tassement dt de fluage suvant la durée de la cnsldatn. 0 0, Temps (mn) 0 TTT \A Y\ r~n caret de la centrfugea e 00 / 000 / E E s a Ü "5.c u L E a ta VI a H debútete cnstructn du rembla adjacent Fgure 3.43 : Déplacements des capteurs vertcaux (8, 9,0 et ) en fnctn du lgarthme du temps (essa S). L'analyse de la curbe de la fgure 3.43 mntre que le tassement se pursut seln une l que l'n peut lnéarser en fnctn du lgarthme du temps. Le taux de fluage crrespndant à la pente fnale des curbes s = f (g t) est vsn pur tus les capteurs et vaut apprxmatvement C a = 0,007 (ce qu crrespnd à un ndce defluage C ae = 0,06). Cette valeur est plus frte que celle dédute des essas defluageréalsés après centrfugatn 6

133 sur des épruvettes du cnteneur 5 (tableau 3.2). La valeur dédute de lafgure3.43 est plus vrasemblable (rapprt C ae /C c = 0,06/0,5 = 0,032) que les valeurs edmétrques, peut être parce que les essas defluageedmétrques nt été exécutés avec des charge fables. Lesfgures3.44 et 3.45 mntrent respectvement, suvant le prfl en travers des deux remblas, les tassements cumulés et les tassements dus au rembla adjacent. Le tableau 3.29 regrupe le tassement dans l'axe du rembla prncpal pur les dfférents essas sus l'effet du rembla prncpal et du rembla adjacent. Tableau 3.29 : Tassement mesuré à l'échelle du mdèle dans l'axe du rembla prncpal (en mm). Essa 4 Essa 5 Essa 6 Essa 7 Rembla prncpal (s ) 2,87,9 5,09 5,74 Rembla adjacent (s ) 0,8 0,22 0,38 0,28 s./s n (%) 6,27,52 7,44 4,97 La cnstructn du rembla adjacent a un fable effet sur les tassements, qu s'étend au delà de l'axe du rembla prncpal pur les deux varantes d'essa. Sus l'effet du nuveau rembla, l'axe de l'ancen tasse en surface (pendant 704 jurs) respectvement de.5 cm (0,2 cm) et de 2,3 cm (0,33 cm) pur la premère et secnde varantes à l'échelle du prttype, st un peu plus de 6 % du tassement dû à sa prpre cnstructn et cnsldatn. 7

134 E E a > 'S a 0 TJ 3» Q. O u 3 D c O O <N CS (tuuu) ajspuj np tuausss. "8 ä T? es 3 JO f S 3 -O G * 3 O O (J J3 <J> T3.6 Pu y \ ^^ *" H «ON I 00 \0 >k, 3 "^ ( * fo fs * I, " H «Y g '<3 - I ^ s IB *«S ä y s f à; I 8c 5 S. s;

135 <y> E > c» E D a «D 3 a 3 c S» «a 0 CL 8 8 CM 9 (luu) 9 9P0U np U3UJ8SSBX <N

136 Déplacements hrzntaux La défrmée lbre du sl est btenue par une duble ntégratn de la curbe des mments resttués par les mesures des jauges avec, pur cndtns lmtes, la valeur du déplacement en tête et un déplacement suppsé nul en ped de l'nclnmètre. La mse en place de rnclnmètre se fat par enfncement dans le massf d'argle, stôt la fn de la cnsldatn du sl à g. L'nclnmètre ans ntrdut dans le sl peut ne pas être strctement vertcal au début de l'essa, ben que l'n suppse qu'l le st. On cnstate à la fn de l'essa, après décupe, que ce mde pératre a prvqué un refulement du sl, cmme le mntre lafgure3.46. La cnsldatn du massf de sl enturant l'nclnmètre, qu état hmgène à lafnde la cnsldatn à g, a dnc été perturbée. L'encastrement de l'nclnmètre est assuré par l'enfncement de sn extrémté dans la cuche de sable de Lre, qu jue le rôle de substratum. On suppse ans que l'nclnmètre est empêché de tut muvement dans cette parte. Mas la fgure 3.47 mntre des déplacements nn nuls dans la parte stuée dans le sable de Lre, ce qu mntre que l'encastrement n'est pas parfat et que la deuxème cndtn aux lmtes peut être une surce d'erreur sur les déplacements truvés. Fgure 3.46 : Mse en place de l'nclnmètre 3 (essa S), vue à la fn de l'essa L'rgne des déplacements hrzntaux présentés dans ce chaptre crrespnd à la pstn des nclnmètres à la fn de la pérde de recnsldatn du massf argleux sus 70 g. Les étapes à 4 de la fgure 3.47 crrespndent respectvement à la fn de la cnstructn et à la fn de la cnsldatn du rembla prncpal (étapes et 2) et à la fn de la cnstructn et à lafnde la cnsldatn du rembla adjacent (étapes 3 et 4). 20

137 Déplacement à l'échelle du mdèle (cm) -02-0, 0J Rembla adjacent Rembla prncpa! - V--.X-V Argle /////// ////////// 2 Sable x Efcpel - - *- - Etcpe2 *- -Epe3 Etpe4 Fgure 3.47 : Déplacement hrzntal en fnctn du temps de l'nclnmètre 2 stué au ped du rembla prncpal (essa 5) (l'rgne des temps estfxéeà la fn de a cnsldatn du sl sus sn pds prpre) Fgure 3.48 : Vue de la défrméefnalede l'nclnmètre 2 à la fn de l'essa (essa 5). 2

138 Sute à l'étalnnage des nclnmètres, préalable à la phase expérmentale, n a pu détermner la plage d'ncerttude sur la mesure des mments, qu est de ± 0 % (Fgure 3.49). La méthde utlsée pur effectuer la duble ntégratn est la méthde des trapèzes crrgée, qu cnsste en un calcul d'ares. L'ncerttude sur les déplacements hrzntaux est dnc de ± 0%. Le calcul de la défrmatn thérque se fat cmme sut. La cntrante maxmale sur la fbre supéreure de l'nclnmètre est égale à Mv a= (3.6.) I D'après la l de Hke, la cntrante est relée à la défrmatn par la relatn a=ee (3.7.) En égalant les deux expressns c-dessus, n btent l'expressn de la défrmatn thérque d'une jauge en fnctn de la masse applquée et de la pstn de cette dernère le lng de l'nclnmètre : mgvx e=- e=0,0876mx EI avec M m v El x mment ; masse utlsée pur réalser l'étalnnage ; dem-épasseur de la lame d'acer ; rgdté de l'nclnmètre ; pstn de la jauge le lng de l'nclnmètre. La précsn de la mesure est de ± 2 % pur les capteurs de déplacements hrzntaux placés en tête d'nclnmètre. 5 "D *-* 'C n 0 ml + 0% m3 D jauge A jauge 2 A jauge3 J= E S E a s 9 _+_ -X rrï2 + jauge 4 + jauge 5 jauge ó * jauge 7 *» vqj -0 0% jauge 8 X jauge masse/masse maxmale {%) 00 jauge 0 Fgure 3.49 : Incerttude sur la mesure de mments. 22

139 Pur la détermnatn des défrmées des nclnmètres cmprtant des jauges défectueuses (Tableau 3.30), n a prcédé à un lssage des curbes des mments enregstrés. Tableau 3.30 : Lste des jauges par nclnmètre présentant des anmales. Essas Essa 2 Essa 5 Essa 6 Essa 7 Jauges présentant des anmales Inclnmètre II auge Inclnmètre II jauge et 0 Inclnmètre 3 jauge 5 Inclnmètre II jauge 8, 9 et 0 Inclnmètre 2 jauge et 8 Inclnmètre 3 jauge Inclnmètre 2 jauge Inclnmètre 3 jauge 5 D'après le prncpe de l'nclnmétre, le tube nchnmétrque dt être sldare du terran et suffsamment flexble pur épuser le muvement du s. Or la rgdté de l'nclnmètre (El = 537,8 knm 2 ) utlsé dans ns essas est très grande par rapprt à celle d'un nclnmètre réel. Cettergdtécrrespnd pur le prttype à la plus pette palfeuîle en acer DWU 7500 (ARBED), dnt le mment d'nerte est de 777 cm 4 /m. Etant dnné largdtéde ces nclnmètres, ls résstent frcément aux pussées latérales du sl prvquées par la cnstructn des remblas. C'est purqu les défrmées btenues ne crrespndent pas vrament à la défrmée lbre du sl. Les phts présentées dans ce rapprt mntrant des nclnmètres défrmés snt à prendre avec précautn (Fgures 3.46 et 3.48 etfguresdans les annexe Iïï-F, G). En effet, la défrméefnalebservée sur la pht est une défrmée par rapprt à un état ntal mal cnnu pur les rasns de mse en place décrtes c-dessus. Le tableau 3.3 regrupe les valeurs maxmales des déplacements hrzntaux pur chaque nclnmètre sus l'effet de la cnstructn du rembla prncpal et sus l'effet du rembla adjacent pur les deux varantes d'essas. Tableau 3.3 : Déplacement hrzntal maxmal pur chaque nclnmètre (mm). Rembla prncpal Rembla adjacent Inclnmètre II 2 3 II 2 3 Essa 4 0,65 0,55,4,5,23 0,2 Essa 5 0,29 0,69 0,95 0,42 0,92 0,59 Essa 6,59 3,38 2,32,88 0,95 0,52 Essa 7,86 3,45,85 4,65 4,46 0,57 Lesfgures3.50 et 3.5 présentent respectvement le déplacement hrzntal en ped de rembla prncpal (2) sus l'effet du rembla adjacent pur les essas 5 et 6. La fgure 3.52 dnne les déplacements cumulés de l'essa 6 pur les quatre étapes de l'essa. 23

140 Déplacement à l'échelle du mdèle (cm) ÛJÛO Rembla adjacent Argle Rembla prncpal " 2 Sable Fgure 3.50 : Déplacement hrzntal en fnctn du temps de l'nclnmètre 2 stué au ped du rembla prncpal (essa 5), après la cnstructn du rembla adjacent Ê ê -m D O E 3 3, "S.s u p < h- s m xs c "S CL 40 Déplacement à l'échelle du mdèle (cm) -0,0 -OJ05 0J00 0X35 0J0 0 p 7Û X s s y y s y Sable de Lre Rembk adjacent \'Y x/ /////A/////////// 2 Argüe Sable Rembla prncpa Fgure 3.5 : Déplacement hrzntal en fnctn du temps de l'nclnmètre 2 stué au ped du rembla prncpal (essa 6), après la cnstructn du rembla adjacent 24

141 E E»M*»a E 3 "O J2 H JE u Déplacement à l'échelle du mdèle (cm) 06 -QA -02 OJO 02 0/ Sembla adjacent Rembla prncpa ^-7 V /////À/////////// Argle Sable 2 a 0 e <*- CL ,. _ L _. - _ L Sable de Lre X - Etape - - X- ' Etape2 s- -Etape3 - Etape4 Fgure 3.52 : Déplacement hrzntal en fnctn du temps de l'ncttnmètre 2 stué au ped du rembla prncpal (l'rgne des temps est fxée à lafn de la cnsldatn du sl sus sn pds prpre) (essa 6) Les déplacements hrzntaux btenus avec ces ncunmètres présentant une certane rgdté ne permettent pas de quantfer crrectement l'nfluence de la cnstructn d'un rembla adjacent Calculs manuels et cmparasn avec les mesures Dans le but d'établr une cmparasn entre les mesures et les slutns classques, des calculs de tassement et de déplacements hrzntaux nt été réalsés par íes méthdes ctées dans le chaptre I Ampltude des tassements Tassement mmédat Dans la premère phase de chargement, le s présente un cmprtement nn drané avec défrmatn à vlume cnstant (v = 0,5). Il est cnsdéré cmme élastque, strpe et saturé. Le tassement qu en résulte est le tassement mmédat détermné par la slutn de Grud (973). Pur les essas 4 et 5, l faut utlser un mdule de défrmatn de 3000 kpa pur que les tassements mesurés et calculés sent vsns ; par cntre, pur les essas 6 et 7, l faut prendre un mdule de défrmatn de 700 kpa. Cette bservatn est cmpatble avec le fat que les résstances mesurées au pénétrmètre statque sent plus fables pur les mdèles 6 et 7 que pur les mdèles 4 et 5 (Fgure 3.7 et annexe n-g).

142 Tableau 3.32 : Tassement mmédat dans l'axe du rembla prncpal (en mm). Essa 4 Essa S Essa 6 Essa 7 mesuré 0,79 0,85 3,28 3,63 Rembla prncpal Grud 0,8 0,8 3,46 3,46 (%) -2,47 +4,94-5,20 +4,9 mesuré -0,02-0,02-0,086-0,097 Rembla adjacent Grud -0,02-0,02-0,2-0,2 (%) -4,76-4,76-28,33-9,7 Le tableau 3.32 cmpare les tassements mmédats mesuré et calculé dans l'axe du rembla prncpal lrs de la cnstructn du rembla prncpal et du rembla adjacent. L'écart vare entre -2,47 à + 4,9 % pur le rembla prncpal et entre -4,76 et -28,33 % pur l'effet du rembla adjacent. Pur la cnstructn du rembla prncpal, les tassements mmédats détermnés par la slutn classque de Grud snt en assez bn accrd avec les tassements mesurés lrs des essas 4 et 5 d'une part (Fgure 3.53) et lrs des essas 6 et 7, d'autre part (annexe DI-G). Par cntre, pur l'effet du rembla adjacent, les tassements calculés avec les mêmes mdules que le rembla prncpal snt mns mprtants que les tassements mesurés et les gnflements snt plus mprtants (Fgure 3.54 et annexe III-G). Cette dfférence s'explque peut-être par l'utlsatn d'une slutn élastque, à vlume cnstant. Lrs de la cnstructn du rembla adjacent le sl ne satsfat prbablement pas à la cndtn d'un sl hmgène et élastque Tassement de cnsldatn prmare Pur calculer le tassement de cnsldatn du massf de s sus l'actn du rembla prncpal, nus avns utlsé la méthde edmétrque. Afn de détermner ce tassement, l faut calculer l'accrssement de la cntrante effectve, qu est détermné au myen de l'abaque d'osterberg (957). Par superpstn, n peut calculer les cntrantes ndutes en n'mprte quel pnt dans le massf argleux sus le rembla. Le tableau 3.33 regrupe les tassements mesurés et calculés par la méthde edmétrque et par le prgramme CONMULT (Calcul undmensnnel de la Cnsldatn des massfs de sls MULTcuch.es), pur le rembla prncpal. Le prgramme CONMULT (Magnan et al., 979) résud par la méthde des dfférences fnes le prblème de la cnsldatn undmensnnelle d'un multcuche éventuellement nn saturé, dnt la perméablté et la cmpressbute varent et pur lequel le squelette est dué de fluage. Tableau 3.33 : Tassement de cnsldatn dans l'axe du rembla prncpal (mm). Essas mesuré 2,08,06,8 2, sus l'effet du rembla prncpal edmétrque 2,74 2,74 2,74 2,74 Cnmult 2,25 2,25 2,25 2,25 sus l'effet du rembla adjacent mesuré edmétrque 0,20 0, 0,24 0, 0,46 0,4 0,34 0,4 26

143 Sus l'effet du rembla prncpal, pur les deux varantes d'essas, la méthde edmétrque surestme les tassements d'envrn 0,74 mm (5 cm) (Fgure 3.55 et annexe n-g). Par cntre, le tassement calculé par le prgramme CONMULT se rapprche plus des valeurs mesurées. La dfférence entre les tassements mesuré et calculés pur l'essa 5 s'explque par la plus grande résstance de l'argle du massfs, qu n'a pas été prse en cmpte dans les calculs. Sus l'effet de la cnstructn du rembla adjacent, l'allure du prfl en travers des tassements mesurés et calculés cncrde. Par cntre, l'rdre de grandeur des tassements calculés et mesurés reste aléatre : les mesures de tassements des essas 6 et 7 (Fgure 3.56) snt en assez bn accrd avec les tassements calculés, mas ce n'est pas le cas pur les essas 4 et 5, qu présentent un écart cmprs entre et,93 mm (7 cm et 3,5 cm) sus la cuvette frmée par le rembla (annexe HL-G) Déplacements hrzntaux Le calcul de la défrmée lbre du sl G(Z) est effectué par la méthde emprque prpsée par Burges, Meussens (979) et Tavenas et al. (979) (chaptre I). Cette méthde de prévsn permet de détermner d'une part la gémétre de la défrmée hrzntale et d'autre part l'évlutn temprelle de l'ampltude maxmale du déplacement hrzntal (gm^t). Le déplacement hrzntal maxmal est relé au tassement dans l'axe du rembla par la relatn gm«., = g,,«+ Agm^t avec Ag«^ = T (s t - s 0 ) avec : st tassement ttal à l'nstant t ; s 0 tassement ttal à lafnde la cnstructn du rembla ; T ceffcent détermné à partr des dnnées d'un grand nmbre de mesures sur stes, prs égal à 0,6. Parm les trs types de curbes prpsées pur la défrmée lbre du sl, nus avns chs la curbe C2. La fgure 3.57 cmpare pur les essas 5 et 6 les déplacements hrzntaux en fnctn de la prfndeur, à lafnde la cnstructn (étape ) et de la pérde de cnsldatn du sl de fndatn sus l'effet du rembla prncpal (étape 2). 27

144 3 s- 00 a <5 *B S *-s. E "5 > c «E a> 8 CO Q- 3 a>. 3 T3 C O «O " H (UIUI) ajspu np auapa,; B }uamassbj_ S ft. 3 I u! SP I «n S

145 r W««8 ^ OO E E ö JU *Z ha 0) > "H E 0) u CL - <D TJ 3 ffl Q. ö 3 D c 5 ^ «" Q T3 S O a «D c.2 5 " <* / <5 K I \ / H / \ c, m< ^ 00 4 ex ^ / \ \ «w > ; A/ 0 : rx«y fv I 4 / < ^ s<< <^^ s^ \ N. ^*** > **^*A * í x %r% * a en 4) = O T3 4) 4J &4 ' * * JT > - " "Ir- f < l-h J 5 >789] ] m ' w ". N * * $ t - _ * * en ^ "5 % X tu s ; 8 <M H 9 8 R S (UJUJ) ajapuj np auatpej tjauassbj_ I? SP

146 en O 8 ; y v E Ê 0 +z ver c E 8 00 O 0 Q. O - ha. 3 0 a 3 c *r es* 8 sr 8 CM / VO 3 v JS> en - ure^ > s / X / / /: ; / : *^^ ^ /'^ : / ' ^V V >»^ XX X x : \ v \ : : \y^ :^\ : \ :\ * - : \ ". " \ \ \ ' ' V *. Y // X" /*V ^ J* * * >» ' ^ - " " ' ^ * " ^ ^ " * ^ ^ s * ' ^ ^ ^^"^% *"' ^ ^ x- x ^ j ^ '\ ^ * ^ f ' -^^! \ \! a CO en : Jü +^^ O» 4> ' \ / ' f^^ \ : / ' \ / : ^ v P SO S *, y ""' ' ^ O r- OJ (uuu) 8 spu np aapa. B luauuassej^ 8> men v N. X. :>^/j- r«- L ' j j -l! ^~ *ö J> l" 5 '" ]<n N j «C0

147 8 5 I 8 & g ) 8 CO A /! r t \; N I-H O \ r> <> v> ^en M W5 S «5 f 3 - Ö &.S «Is S fe R > 9 a D! < ^ S &.«s; S «I S V) O. I 8 «a es.«5 8 * (muí) 8 spuj np a atpa, B luauíassbjl Oí CO

148 -50 g(r)(mm) -IjÛO -050 OjOO S 40 '03 T3 O E 3 80 "O J5 "53 JZ I a5 20 as "O g 60 ** O IM Û. 200 m \ \ \ : / " ^ Essae Essas \ * \ " Etape "Etape2 x " Etape X -Etape2 Fgure 3.57 : Déplacement hrzntal en fnctn du temps de l'nclnmètre 2 stué en ped du rembla prncpal, calculé seln la méthde de Burges et Meussens. Le tableau 3.34 regrupe les valeurs du déplacement hrzntal maxmal en tête de l'nclnmètre 2, stué en ped du rembla prncpal, telles qu'elle nt été calculées et mesurées dans les dfférents CS SâlS, Tableau 3.34 : Déplacement hrzntal maxmal en tête de l'nclnmètre 2 (mm) Essa 4 Essa 5 Essa 6 Essa 7 mesuré (mm) -,43-0,5-2,84-7,4 calculé (mm) -0,77-0,86 Il est dffcle de trer des cnclusns de cette cmparasn car le calcul peut auss ben surestmer que sus-estmer les mesures. Les ncerttudes sur le cmprtement des barres nclnmétrques en snt peut-être l'une des causes. 32

149 3.4. Cnclusn La tréme dévelppée dans le cadre de cette thèse, pur permettre une smulatn réalste de la cnstructn des remblas en curs de centrfgatn, fnctnne crrectement sus une accélératn de 70g. Elle permet dnc de mdélser des prttypes de dmensns maxmales (B x L x h) = (40m x 50m x 5m) dans un cnteneur de dmensns ntéreures (,2m x 0,8m x 0,36m). Tutefs, la cnstructn par étapes des remblas n'a pas été pssble et l serat ntéressant d'amélrer les dspstfs d'uverture et de fermeture de cette tréme dans ce but. Ns essas nécesstaent de reprdure dans le mdèle des massfs argleux de caractérstques de défrmabîté mpsées. Après de premers essas décevants, des amélratns nt été apprtées à la prcédure de préparatn des massfs argleux, ntamment pur la cnsldatn sus lg ù le dranage supéreur a été mdfé pur lmter les frttements sur les pars du cnteneur. Les prblèmes rencntrés lrs de l'nterprétatn des mesures permettent de défnr des cndtns d'essas plus facles à analyser pur l'avenr. Par exemple, l faudra évter u lmter le dévelppement de la succn pendant les phases préparatres de l'essa, meux cntrôler le fnctnnement des capteurs de pressns ntersttelles, créer un emplacement fxe pur la bîte de branchement des sndes de pressns ntersttelles pur évter des déplacements parastes du sl. Les prblèmes qu se snt psés lrs de l'nterprétatn des pressns ntersttelles nt perms d'examner de plus près les capteurs DRUCK. La sectn de mécanque des sls et centrfugeuse du LCPC à Nantes a cmplété a prcédure d'étalnnage des capteurs Druck pur la mesure des pressns abslues. D'après les mesures de tassements, sus l'effet de la cnstructn du rembla adjacent l'axe du rembla prncpal enregstre un tassement supplémentare d'envrn 6 %. Les tassements mmédats et de cnsldatn mesurés sus l'effet du rembla prncpal peuvent être retruvés par le calcul en chsssant des mdules adéquats. L'écart entre les tassements mmédats mesurés et calculés par la slutn de Grud (avec un mdule adapté) vare entre -2 à +5 %. La méthde edmétrque, applquée avec les paramètres déduts des essas edmétrques réalsés en fn de centrfugatn, surestme les tassements d'envrn 0,7 mm (st -24 %). Pur sa part, le tassement de cnsldatn calculé par le prgramme CONMULT, avec les dnnées ssues des mêmes essas edmétrques, présente un écart de l'rdre de 7 % par rapprt aux valeurs mesurées. L'analyse de l'effet du rembla adjacent est mns satsfasante : le calcul sus-estme les tassements mmédats et s'écarte dans les deux sens pur les tassements de cnsldatn. Les nclnmètres utlsés dans ns essas nt une frte rgdté qu les empêchent de suvre la défrmée lbre du sl. A l'échelle du mdèle, les dmensns de la lame d'acer snt tutefs très pettes (largeur de 2 cm et épasseur de 0,4 mm). Pur la mdélsatn en centrfugeuse, n ne peut actuellement réalser des nclnmètres au sens réel du terme, c'est à dre avec une rgdté très fable pur épuser le muvement du sl. On cnstate c tute a dffculté de l'nstrumentatn en centrfugeuse. 33

150 CHAPITRE 4 ANALYSE NUMERIQUE DES ESSAIS EN CENTRIFUQEUSE ET EN VRAIE QRANDEUR (CESAR-LCPC) 4.. Intrductn La mdélsatn par éléments fns permet une analyse plus réalste du cmprtement des massfs argleux, car elle permet de prendre en cmpte la nature bdmensnnelle u trdmensnnelle des défrmatns et de l'éculement de l'eau ntersttelle dans le sl. Néanmns, les calculs numérques restent encre un utl peu utlsé par l'ngéneur gétechncen, en rasn de leur cût et du manque fréquent de dnnées sur les sls dans les prjets, La réalsatn de calculs au myen du mdule CSNL de CESAR-LCPC suppse de maîtrser l'utlsatn du pré-prcesseur MAX, du lgcel de calcul numérque CESAR et du pst-prcesseur PEGGY, ans que de psséder quelques cnnassances sur le cntrôle de la cnvergence des résultats par un chx judceux des tlérances. La réalsatn d'un calcul nécesste auss la défntn des caractérstques du mdèle de calcul : mallage, nmbre et type d'éléments, nature et pstn des cndtns aux lmtes et l de cmprtement. Avant d'effectuer les calculs avec le mdule "CSNL", nus avns adapté et ntégré ce mdule dans le nuvel envrnnement de CESAR-LCPC (versn 3). Ce chaptre cmprend trs sectns, cnsacrées à la valdatn de la nuvelle versn du mdule CSNL, à la mdélsatn des essas en centrfugeuse et à la mdélsatn du rembla d'essa de la plane de l'aude Valdatn de l'adaptatn du mdule "CSNL" dans CESAR-LCPC Pur valder l'ntégratn du mdule CSNL dans le nuvel envrnnement de CESAR- LCPC, nus avns reprdut le calcul du rembla C de Cubzac-les-Pnts qu avat été réalsé avec l'ancenne versn de ce mdule (Kattan, 990). Une descrptn et une ntce d'utlsatn du mdule CSNL snt présentées dans l'annexe IV. Pur des rasns de symétre, seule la mté de l'uvrage est mdélsée. Le mallage du sl de fndatn est cnsttué de 56 éléments quadrlatères à 8 neuds, dvsés en 8 cuches de caractérstques dfférentes. Le rembla est représenté par deux elemente quadrlatères à 8 neuds et un élément trangulare à 6 neuds. Le mallage et les cndtns aux lmtes snt présentés sur la fgure 4.. Le mallage cmprte en tut 208 neuds et 59 éléments. Les cndtns aux lmtes prses en cmpte dans ce calcul snt les suvantes : 34

151 dranage par la base et à m sus la surface supéreure du massf de sl ; déplacements hrzntaux nuls en bas et sur les faces latérales du massf de sl ; déplacements vertcaux nuls en bas du massf de sl. L'état ntal est caractérsé par une dstrbutn hydrstatque des pressns ntersttelles, par des déplacements hrzntaux et vertcaux nuls en tus les pnts du mallage et par des cntrantes ntales détermnées à partr du pds vlumque et du ceffcent de pressn des terres au reps dans le dmane surcnsldé, K. *>* 8,75 m 25 m. r B AV _ n n = u CD M 3 O Q «OS 3 y n u = v= Ah = 0 36 m.. _ t_ Fgure 4. : Mallage et cndtns aux lmtes du rembla C (Kattan, 990). La cnstructn du rembla est mdélsée par l'augmentatn du pds vlumque des éléments cnsttuant le rembla, seln le schéma de chargement représenté sur lafgure4.2. é ^H(m) 3 2 R=2my/ H = 2,5m H = 3m \ í _ / / N H = l,yfa t = 6046j U temps (jurs; Fgure 4.2 : Schéma de chargement du sl de fndatn (Kattan, 990). Le cmprtement du sl de fndatn et celu du rembla snt décrts respectvement par le mdèle Melane et le mdèle de Mhr-Culmb. Les caractérstques mécanques et 35

152 hydraulques des dfférentes cuches du massf de s et du rembla snt regrupées dans les tableaux 4. et 4.2. Tableau 4. : Caractérstques mécanques et hydraulques du sl de fndatn du rembla Cde Cubzac-les-Pnts (Kattan, 990). y (kn/m 3 ) E- (kpa) E' (kpa) v' hh v vh G h (kpa) 7 w (kpa) n a (kpa ) K (m/) K (m/.) X e cr» vft (kpa) ' n (kpa) K c K T\ Tk 0-lm , 0, , ,Î.0-5, ,30,6 6,5 52,44 0,5 0-2m 3, , 0, ,78 3,5. 4 9,.0-5, ,535 2, ,953 0,5 0 Cuches du sl de fndatn 3-4m 6-7m 4,9 4,8 2-3m 4, , 0, ,706 3, ,.0-5, ,504 2, ,67 0, , 0, ,668 3,.0^» 9,.0-5, ,343 2, ,75 0, ém , 0, ,66 2, ,.0-5, ,383,95 27,5 46 0,647 0, , 0, ,674 2,7. 4 9, LIO 5, ,426 2, ,554 0, m 4, , 0, ,674 2, ,.0 s, ,495 2, ,583 0, m 4, , 0, ,682 2,3.0^ 9,.0-5, ,465 2, ,603 0,5 0 Tableau 4.2 : Caractérstques mécanques et hydraulques du matérau du rembla C de Cubzac-les-Pnts (Kattan, 990). y (kn/m 3 ) 2 E (kpa) 5000 V 0,25 (kpa) 0 n 0,667 (kpa ) 0 m/) l f 5 K m/j),5 c' (kpa) 500 9' 30 *F' 30 Les fgures 4.3 et 4.4 cmparent respectvement les mesures et les résultats des calculs effectués avec les deux versns de CSNL en termes de tassement de la surface du sl et de déplacements hrzntaux au ped du rembla en fn de cnstructn, au temps t = 5,5 jurs. La fgure 4.5 mntre l'évlutn des surpressns ntersttelles mesurées et calculées avec les deux versns du mdule CSNL dans l'axe du rembla. Les résultats btenus avec les deux versns du mdule CSNL snt dentques. Les calculs du rembla C de Cubzac-les-Pnts avec les deux versns de CSNL dnnent des résultats smlares, ce qu permet de valder l'adaptatn du mdule dans le nuvel envrnnement de CESAR-LCPC. 36

153 0 x(m) Fgure 4.3 : Tassements de la surface du sl enfn de cnstructn (t = 5,5j). Déplacement hrzntal (cm) Calcul let2 Fgure 4.4 : Déplacements hrzntaux en ped de rembla enfn de cnstructn (t = S,Sj). 37

154 -0 surpressn ntersttelle (kpa) Fgure 4.5 : Evlutn des surpressns ntersttelles suvant l'axe du rembla 4.3. Mdélsatn des essas centrfugés Dans le chaptre m, les résultats des essas centrfugés nt été présentés à l'échelle du mdèle. Par cntre, la mdélsatn numérque de ces essas n'a pas été réalsée à la même échelle, pur ne pas devr mdfer l'accélératn de la pesanteur dans le prgramme de calcul en élémentsfns.le passage de l'échelle du mdèle à celle du prttype a été fat en utlsant les facteurs d'échelle expsés au paragraphe 2.3. du chaptre II pur les phénmènes de cnsldatn, dans le cas ù la cnsldatn est rége par l'équatn de Terzagh (absence de fluage). A partr des essas de caractérsatn de l'argle et du sable décrts dans le chaptre HI et dans les annexes III-B et HI-C, n a détermné les caractérstques mécanques et hydraulques des cuches d'argle et des deux remblas. Les mdules d'élastcté des dfférentes cuches d'argle nt été déduts des paramètres edmétrques, au myen de la relatn : l + >- e <V ~ ~> avec v; =0,25 [-2 v - 2 ; w ] à. &(<v/<j r =E' h /E>0, 625 r n =G'vh/ E > 0,450 Les paramètres d'rthtrpe n'nt pas été mesurés et les valeurs utlsées snt celles de l'argle de Cubzac-les-Pnts. 38

155 Cmme les gradents mpsés dans les essas de perméablté étaent élevés (chaptre III et annexe III-C), nus avns préféré retenr le ceffcent de perméablté dédut des essas edmétrques, qu vaut 8,4 x 0" 0 m/s (st 7,26 x 0* 5 m/j). Les pas de temps utlsés dans les calculs snt détermnés à partr de la relatn prpsée par Vermeer (98) : avec At> Ah épasseur la plus défavrable, 7 W pds vlumque de l'eau ; k w ceffcent de perméablté ; E mdule d'yung. yjàhf 6Jt Pur la mdélsatn, nus avns reprdut les deux varantes d'élargssement décrtes dans le chaptre HI. Elles crrespndent à une largeur en crête égale à une fs et deme et à une fs la largeur du rembla exstant pur les varantes et 2, respectvement Premère varante Pur effectuer le calcul de cette premère varante crrespndant à l'essa 5, nus avns utlsé le mallage et les cndtns aux lmtes de la fgure 4.6. Ce maülage cmprte 72 neuds et 537 éléments quadrlatères à 8 neuds. Les cndtns aux lmtes prses en cmpte dans ce calcul snt les suvantes : dranage par les faces nféreure et supéreure du massf de sl ; déplacements hrzntaux nuls en bas et sur les faces latérales du massf de sl ; déplacements vertcaux nuls en bas du massf de sl. D = llm Ah = 0 Rembla a^jacmt (h = 3 m) Rembla prncpal (h = 3 m) II 3 l u = v= Ah = 0 84 m Fgure 4.6 : Mallage et cndtns aux lmtes de la premère varante. L'état ntal est caractérsé par une dstrbutn hydrstatque des pressns ntersttelles, des déplacements hrzntaux et vertcaux nuls en tus les pnts du mallage et des cntrantes ntales détermnées à partr du pds vlumque et du ceffcent de pressn des terres au reps dans le dmane surcnsîdé, K c. Les remblas pssèdent un pds vlumque nul ntalement, qu vare par la sute cnfrmément à la l de chargement. Le calcul est effectué en deux étapes, crrespndant respectvement à la cnstructn des remblas prncpal et adjacent. Afn d'élmner dans la premère phase des calculs le 39

156 deuxème rembla, ben qu'l exste dans le mauage, n a adpté pur celu-c des mdules d'yung et de csallement très fables. Les caractérstques des éléments du deuxème rembla reprennent leur valeurs réelles dès le cmmencement de sa cnstructn. La cnstructn des deux remblas est mdélsée par l'augmentatn du pds vlumque des éléments cnsttuant le rembla, seln le schéma de chargement représenté sur la fgure 4.7. hauteur de rembla (m) 3 rembla prncpal ^ -vrembla adjacent % O 980 Premère phase + Ar -> t (jurs) 547 Deuxème phase Fgure 4.7 : Schéma de chargement du sl de fndatn (varante ). Le cmprtement du sl de fndatn et celu du rembla snt décrt respectvement par le mdèle Melane et le mdèle de Mhr-Culmb. Les caractérstques mécanques et hydraulques des dfférentes cuches du massf de sl et du rembla snt regrupées dans les tableaux 4.3 et 4.4. Tableau 4,3 : Caractérstques mécanques et hydraulques du massf d'argle (varante ). 7 (kn/m 3 ) E (kpa) E' v (kpa) V» V*v h G vh (kpa) Tw (KP*) n MkPa ) K (m/j) K (m/j) 0-lm 7, , 0, ,56 0 7, dem -3m 7, , 0, ,56 0 7, dem Cuches du massf d'argle 3-Sm 5-7m 7,46 7, , 0, ,56 0 7, dem , 0, ,56 0 7, dem 7-9m 7, , 0, ,56 0 7, dem 9-m 7, , 0, ,56 0 7,26.0-î dem 40

157 Tableau 4.3 (sute) : Caractérstques mécanques et hydraulques du massf d'argle (varante ). X e UkPa) a'^kpa) K A 0 n Tle 0-lm 0,27,36 7,46 57,46 0,642 0,642 l-3m 0,27,36 22,38 72,38 0,642 0,642 Cuches du massf d'argle 3-5m 0,27,36 37,3 87,3 0,642 0, m 0,27,36 52,22 02,22 0,642 0, m 0,27,36 67,4 7,4 0,642 0,642 9-m 0,27,36 78,33 28,33 0,642 0,642 Tableau 4.4 : Caractérstques mécanques et hydraulques des remblas. y (kn/m 3 ) 5,3 E (kpa) V 0,35 Yw (kpa) 0 n 0? 42 (kpa ) 0 K (m/j) 5,2 K KO 5,2 c' (kpa) 500 9» *F (degrés) (degrés) Deuxème varante Cette varante ne dffère de la premère que par la largeur en crête du rembla d'élargssement. Le mallage et les cndtns aux lmtes snt présentés sur la fgure 4.8. Le mallage est cnsttué de 786 neuds et de 56 éléments quadrlatères à 8 neuds. D = llm Ah = 0 Rembla adjacent (h = 3 m) Rembla prncpal (h = 3 m) I! 84 m u = v=ah = 0 Fgure 4.8 : Mallage et cndtns aux lmtes de la deuxème varante Analyse des résultats Dans cette parte nus cmparns, d'une part, les résultats de la premère varante aux essas 4 et 5 et, d'autre part, les résultats des calculs numérques des deux varantes entre elles. 4

158 4.3.3A. Cmparasn entre calcul numérque et essas a - Surpressns ntersttelles La fgure 4.9 mntre î'évîutn des surpressns ntersttelles en fnctn du temps pur certans neuds du mallage qu crrespndent aux pstns des sndes de pressns ntersttelles telles qu'elles nt été ntrdutes dans le massf argleux lrs de la réalsatn des essas centrfugés. D'une manère générale, les surpressns ntersttelles calculées suvent l'hstre du chargement du massf d'argle. L'écart entre les surpressns calculées et mesurées pur ces neuds vare entre -5,5 kpa et 4 kpa pur l'essa 5 et entre -0,5 kpa et 5 kpa pur l'essa 4, pur les valeurs de pc. Fgure 4.9 : Evlutn des surpressns ntersttelles calculées en fnctn du temps pur les neuds 09, 97, 457, 325, 989 (varante ). b - Tassements La fgure 4.0 présente les tassements calculé et mesuré en fnctn du temps dans l'axe du rembla prncpal au nveau du sl supprt. Lesfgures4. à 4.2 mntrent, quant à elles, le lng du prfl en travers des remblas, les tassements dus aux remblas prncpal et adjacent, respectvement. Sus l'effet du rembla prncpal cmme sus celu du rembla adjacent, l'allure du prfl en travers des tassements mmédats calculés et mesurés cncrde de façn générale. Néanmns, le calcul fat apparaître sus le rembla prncpal des gnflements nn perçus par les capteurs lrs de la cnstructn du rembla adjacent (Fgures 4.3 et 4.4). Ces gnflements snt dus au cmprtement nn drané du sl lrs de la cnstructn du rembla adjacent, qu se tradut dans le calcul par une défrmatn à vlume cnstant. Des gnflements cmparables 42

159 nt été également ntés par Bekezz et Magnan (982), lrs de leur étude de l'nfluence des paramètres d'élastcté sur les défrmatns nn dranées des sls. L'analyse des curbes de tassement de cnsldatn ndque une assez bnne cncrdance entre le calcul numérque et l'essa 5, à l'exceptn des mesures enregstrées par les capteurs, 2, 3 et ; par cntre, n bserve entre ce même calcul et l'essa 4 un écart qu peut être explqué par la dfférence des caractérstques de défrmablté des massfs argleux utlsés dans les deux essas. Sus l'effet du rembla prncpal, l'écart bservé entre les tassements de cnsldatn maxmaux mesuré et calculé dans l'axe du rembla prncpal est de 5,66 cm, st 39 %, pur l'essa 4. Il est de l'rdre de 5 cm s l'n cmpare les mesures enregstrées par les capteurs, 2, 3 et de l'essa 5 et les résultats numérques crrespndants. Sus l'effet du rembla adjacent, l'écart entre les tassements de cnsldatn calculés et mesurés vare entre 2,5 cm et 4,68 cm pur l'essa 5, et entre 0,5 cm et,74 cm pur l'essa 4. Les dfférences entre les tassements de cnsldatn mesurés par les capteurs, 2, 3, de l'essa 5 et le calcul numérque sus l'effet du rembla prncpal, d'une part, et, d'autre part, entre les tassements de cnsldatn mesurés par les capteurs, 2, 3, 9, 0, de l'essa 5 et le calcul numérque sus l'effet du rembla adjacent, cnfrment le caractère partel de la cnsldatn du sl lrs de la premère phase de l'essa (70g, sans remblas), nté lrs de l'analyse des pressns ntersttelles dans le chaptre EQ. Ce phénmène, enregstré également par les autres capteurs, est masqué par l'effet du chargement des deux remblas prncpal et adjacent, respectvement. Fgure 4.0 : Cmparasn des tassements calculé et mesuré dans l'axe du rembla prncpal, au nveau du sl supprt 43

160 -5 y <mü O Mesures (essa 5) =X: E u ü- 5 c cu S cu g 0 a r fn de cnsldatn du rembla prncpal I fn de cnstructn du rembla prncpal CSNL Fgure 4. : Cmparasn des tassements calculé et mesuré enfn de cnstructn et après cnsldatn sus l'effet du rembla prncpal (varante et essa 5). -0 Mesures (essa 4) 0 \ 30 y (m) 90 c eu E» n v> a b~ 5 fn de cnsldatn du rembla prncpal fn de cnstructn du rembla prncpal Fgure 4.2 : Cmparasn des tassements calculé et mesuré enfn de cnstructn et après cnsldatn sus l'effet du rembla prncpal (varante et essa 4). 44

161 -3 30 yw fn de cnstructn duremblaadjacent J 60 ^ u g 6 m 0 H 9 fn de cnsldatn duremblaadjacent ±- 2 5 CSNL Fgure 4. S : Cmparasn des tassements calculé et mesuré enfn de cnstructn et après cnsldatn sus l'effet du rembla adjacent (varante et essa S). y(rrt> " *" - - J - * **»" -» #fc m t 3 u * 4wV 7 V~ fn de cnstructn du rembla adjacent «K fn de cnsldatn du rembla adjacer CSNL Mesures (essa 4) Ë I Fgure 4.4 : Cmparasn des tassements calculé et mesuré enfn de cnstructn et après cnsldatn sus l'effet du rembla adjacent (varante et essa 4). 45

162 b - Déplacements hrzntaux Les étapes et 2 desfgures4,5, 4.6 et 4.7 crrespndent respectvement à lafnde la cnstructn et à la fn de la cnsldatn du rembla prncpal. Les étapes 3 et 4 de ces mêmes fgures crrespndent quant à elles à la fn de la cnstructn et à la fn de la cnsldatn du rembla adjacent. L'évlutn des déplacements hrzntaux au ped du rembla prncpal entre les étapes et 2 (Fgure 4.6) et au ped du rembla adjacent entre les étapes 3 et 4 (Fgure 4.7) est dentque. La fgure 4.6 cmpare les déplacements hrzntaux btenus par le calcul numérque et par la méthde prpsée par Burges et Meussens (979) expsée dans le chaptre I, sus l'effet de la cnstructn du rembla prncpal. L'allure des curbes des déplacements calculés par les deux méthdes cncrde à curt terme, avec un écart de l'rdre de 50 % entre les ampltudes des déplacements. A lng terme (étape 2), par cntre, les déplacements hrzntaux crssent pur la méthde de Burges et Meussens (979) mas dmnuent dans le calcul en éléments fns. Le sens de l'évlutn des déplacements hrzntaux calculés pendant la cnsldatn du sl de fndatn a déjà été analysé par Belkezz et Magnan (982), qu nt étudé l'nfluence des paramètres d'élastcté sur l'évlutn des déplacements vertcaux et hrzntaux lrs de cnsldatn. Ces auteurs nt cnclu que le chx des paramètres d'élastcté nfluençat drectement le sens de cette évlutn et nt ndqué en partculer que, dans un sl élastque anstrpe, les déplacements hrzntaux n'évluent vers l'extéreur pendant la cnsldatn que s la cndtn suvante est vérfée : l-v^-v* {EJE J<0 r les paramètres utlsés pur les calculs des mdèles centrfugés ne vérfent pas cette cndtn. Le chx des valeurs des paramètres d'élastcté anstrpe devra fare l'bjet d'un examen attentf pur les études ultéreures de cnsldatn des sls fn. 46

163 s 09 "O e " 2 / ^ l Déplacement hrzntal (cm) -2-0 c WJ V V X X X X X X \» \» \ X "S. v * W x f t Etape Etape2 -Etapes " " " ' Etape4 Fgure 4.5 : Evlutn du déplacement hrzntal calculé en ped du rembla prncpal (varante ). Déplacement hrzntal (cm) E s 0 3 "O O c **- û ( 3 S^ P t A s Buges et Meus s ers / I \ r c A Elupel Elupe2 Etape 2 Etape2 Fgure 4.6 : Cmparasn des déplacements hrzntaux calculés avec CSNL et par la méthde de Burges et Meussens en ped du rembla prncpal 47

164 Déplacement hrzntal (cm) TJ 6 ' % \ \ V ^ \ \ \ V w \ \ x \ \ - Efcpel 2 " :^ -Etape2 Etcpe3 ' Etape4 Fgure 4.7 : Evlutn au curs du temps du déplacement hrzntal calculé en ped du rembla adjacent (varante ) , Cmparasn des calculs numérques a - Surpressns ntersttelles Lafgure4.8 présente l'évlutn des schrnes de surpressn ntersttelle sur l'axe de symétre du rembla prncpal sus l'effet du rembla adjacent. L'étape 2 sur cette fgure crrespnd à la fn de la cnsldatn du rembla prncpal. Les étapes 3 et 4 de cette même fgure crrespndent, quant à elles, à 0 jurs de la cnstructn et à la fn de la cnsldatn du rembla adjacent. On bserve que la largeur plus mprtante du rembla ajuté dans la varante prdut une augmentatn plus frte de la pressn ntersttelle sur l'axe du rembla prncpal, mas auss que le maxmum est plus bas, ce qu lé à la dffusn latérale de la charge sus le rembla adjacent (la charge est plus large, mas auss plus élgnée de l'axe du rembla prncpal).

165 Surpressns ntersttelles (kpa) r 2 \ / ' * * /* s \ \ - - V * t * * * A Vara 3te2 S Varante Jr } ^ < * ' \ \ ~5f ** / ' ' t ' \*S~~^ f Ecpe2 Etape3 Etape4 Etepe3 - " - ' Etcpe4 Fgure 4.8 : Evlutn des schrnes de surpressn ntersttelle dans l'axe du rembla prncpal pur les deux varantes, sus l'effet du rembla adjacent b - Tassements Lesfgures4.9 et 4.20 présentent respectvement pur les deux varantes, en fnctn du temps, îe tassement calculé dans l'axe du rembla prncpal au nveau du sl supprt et les tassements le lng du prfl en travers des remblas sus l'effet du rembla adjacent. Sus l'effet du rembla adjacent, l'écart bservé entre le tassement calculé pur les deux varantes dans Faxe du rembla prncpal est de l'rdre de 0,4 cm, st 3 % (Fgure 4.9). L'étude des curbes de la fgure 4.20 mntre que la cnstructn du rembla adjacent a sur les tassements un effet, qu s'étend au delà de l'axe du rembla prncpal pur les deux varantes analysées. Sus l'effet du rembla adjacent, l'axe de l'ancen rembla tasse en surface respectvement de 2 cm et de 2,36 cm pur la premère et secnde varantes, st de l'rdre de 6 % du tassement dû à sa prpre cnstructn et à la cnsldatn sus sn prpre pds. Nrmalement la deuxème varante dt prdure un effet mndre, cmme n l'a nté dans le chaptre III, mas cet effet est nversé par les gnflements plus mprtants par rapprt aux mesures enregstrées lrs de la cnstructn du rembla adjacent. 49

166 Fgure 4.9 : Cmparasn des tassements des neuds 057 et 3 en fnctn du temps pur les deux varantes. yw) A * 3 h u c I «0) m d H Varante Varante 2 fn de cnstructn du rembla adjacent fn de cnsldatn du rembla adjacent Fgure 4.20 : Cmparasn des tassements sus l'effet du rembla adjacent (varantes, 2). 50

167 c - Déplacements hrzntaux La fgure 4.2 présente les déplacements hrzntaux en ped du rembla prncpal calculés pur les deux varantes, sus l'effet du rembla adjacent. Les étapes 3 et 4 de cette fgure crrespndent à la fn de la cnstructn et à la fn de la cnsldatn du rembla adjacent. Varante 2 Déplacement hrzntal (cm) 0 2 ' " Y) t I 2.* / '<: / «/» / / ) / / * / s «/ / * // Varante vers l'axe du rembla prncpal Etepe3 Efcpe4 Ecpe3 Etape4 Fgure 4.2 : Cmparasn des déplacements hrzntaux en ped du rembla prncpal, sus l'effet du rembla adjacent 4.4. Mdélsatn du ste expérmental de la plane de l'aude Mdélsatn La gémétre de l'uvrage, sa cnceptn et l'nterprétatn des résultats expérmentaux lassent suppser que le rembla de la plane de l'aude a un cmprtement bdmensnnel en défrmatn plane. Les calculs nt dnc été effectués dans cette hypthèse. Les cuches du sl de fndatn nt été suppsées hrzntales pur smplfer le mallage, qu tent d'autre part cmpte des pnts suvants : l'hétérgénété du massf de sl (nus avns défn autant de grupes d'éléments que de cuches dfférentes) ; 5

168 le phasage de la cnstructn des deux remblas, qu s'est tradut dans la mdélsatn par l'actvatn de certans éléments à un temps détermné, pur prendre en cmpte leur rgdté et leur pds prpre ; la nature des cndtns aux lmtes envsagées (dranage, encastrement, etc.), qu a fat raffner certanes znes du mallage plus que d'autres. Ces dfférentes cnsdératns nt cndut à créer 4 grupes d'éléments, rgansés en quatre sus-structures : la sus-structure I du massf de sl cntent les deux premers grupes d'éléments (lmn argleux) ; la sus-structure II du massf de sl cntent le trsème grupe d'éléments (sable argleux) ; la sus-structure lu du massf de sl cntent les grupes d'éléments de 4 à 9 (argle mlle) ; la sus-structure IV représente les cuches de remblas (sable). L'assemblage de ces sus-structures dnne le mallage des remblas de la Plane de l'aude (fgure 4.22). Ce mallage cmprte 269 neuds et 832 quadrlatères à 8 neuds. Rembla adjacent h= 6,5 m) z Ma Bg^ ^ prncpal h= 7,8 m) ^ í 72 m Fgure 4.22 tmallage de l'uvrage Mdèle de cmprtement et caractérstques mécanques et hydraulques La mdélsatn du rembla expérmental de la plane de l'aude a été fate dans l'hypthèse d'un cmprtement bdmensnnel en défrmatns planes. Le sl est suppsé élastplastque. La cuche de sabîe stuée à l'ntéreur du massf de sl, ans que le rembla, snt cnsdérés cmme élastques. Le sl de fndatn, sauf la cuche de sabîe, est représenté par le mdèle Melane. Les remblas de sabîe ans que la cuche de sabîe snt mdélsés par le mdèle de Mhr-Culmb. A partr du rapprt gétechnque, nus avns détermné les caractérstques mécanques et hydraulques des sls de fndatn et des deux remblas. Les mdules d'élastcté nt été détermnés à partr d'essas edmétrques réalsés en 968, avant la cnstructn de l'autrute A9, au myen de la relatn : +e <V- CT v c, gk/o _ 22kJ -VKK 52

169 avec : ^=0, n=e h /E' v =0,625 v' vh =0,25 m=g' vb /E' =0,450 Les valeurs des paramètres d'rthtrpe utlsées snt celles de l'ample de Cubzac-les-Pnts. Pur les deux premères cuches de lmn argleux, un mdule d'élastcté de 5000 kpa a été adpté. Pur les cuches d'arme mlle, les mdules d'élastcté déduts des mdules edmétrques nt été multplés par deux pur les amener dans les rdres de grandeurs usuels pur ces mdules dans des sls cmparables. Cette mdfcatn des mdules peut être explquée par la nécessté de crrger l'effet du prélèvement des carttes pur les essas de 968. Les ceffcents de cmpressblté de l'eau ntersttelle nt été détermnés à partr de la relatn (Magnan et Dang, 977) : a = l - S» * u w +l,3.0 5 Les tableaux 4.7 et 4.8 regrupent les caractérstques mécanques et hydraulques du massf de sl et des remblas retenues pur les calculs. Tableau 4.7 ; Caractérstques mécanques et hydraulques du sl de fndatn de la plane de l'aude, z(m) y (kn/m 3 ) E' h (kpa) E' (kpa) V'M, " vh G< (kpa) 7» (kpa) n a» (kpa ) K (m/j) k (m/j) X e G'. (kpa) C. (kpa) K K n Tle , 0, , , ,64.0-«0,0826 0, ,539 0, ,4 9, , 0, ,405 2, , , ,0326 0, ,488 0,44 4 6,8-9,8 7, , 0, , , ,93, ,5 0,547 0,55 Cuches du sl de fndatn 5 6 9,8-2,8 2,8-5,8 7 7, , 0, , , , ,234, ,68 0, , 0, , , , ,246, ,66 0, ,8-8,8 7, , 0, , ,22.0-5, ,239 ^L, ,580 0, ,8-2, , 0, , ,05.0-5, ,262, ,642 0,625 du rembla 9 2,8-23, , 0, , , , ,36, ,64 0,625 53

170 Tableau 4.8 : Caractérstques mécanques et hydraulques de la cuche de sable dans le sl de fndatn et du rembla de la plane de l'aude. Cuche 7 (kn/m 3 ) E(kPa) V Yw (kpa) n a.kpa ) K (m/.) K (m/j) c' (kpa) <P'( ) T'O Cuche de sable 9, ,3 0 0,7 0 2,5 2, Remblas ,25 0 0,7 0, chargement Les sls de fndatn ne tassent que sus le pds du rembla. A l'état ntal, n dnne un champ de cntrantes ntales qu servra pur la sute du calcul nn lnéare. Pur ce qu est du rembla, le seul chargement qu sera applqué est le pds prpre de chaque cuche. Le prcédé de calcul habtuel des cntrantes ntales cnsste à estmer que la cntrante vertcale équlbre le recuvrement des terrans et que la cntrante effectve hrzntale est prprtnnelle à la cntrante effectve vertcale, dans un rapprt K 0 C. Le calcul est effectué en pluseurs étapes, crrespndant respectvement à la cnstructn du rembla prncpal en trs étapes, à la mse en place de la surcharge, à l'enlèvement de la surcharge, à la cnstructn de la chaussée et à la cnstructn du rembla adjacent. Afn d'élmner dans des calculs les cuches nexstantes, ben qu'elles exstent dans le mallage, n a adpté pur celles-c des mdules d'yung et de csallement très fables. Les caractérstques des éléments de ces cuches reprennent leurs valeurs réelles dès le cmmencement de leur mse en place. Le tableau 4.9 résume les calculs effectués. Tableau 4.9 : Synthèse des calculs effectués. Phase Descrptn cnstructn de la èr * cuche du rembla prncpal cnstructn de la 2 éme cuche du rembla prncpal cnstructn de la 3 éme cuche du rembla prncpal mse en place de la surcharge enlèvement de la surcharge cnstructn de la chaussée cnstructn du rembla prncpal Epasseur (m) 2,0 2,0,3 -,3,3 6,5 Début (jurs) Fn (jurs) Le premer rembla a été cnstrut en 28 jurs, et le secnd en 9 jurs. La fgure 4.23 mntre la l de chargement réelle des deux remblas et celle adptée dans ns calculs. 54

171 f Hauteur (m) 8^ rembla prncpal _ N, rembla prncpal V rembla adjacent t= 0440 j t = 373 j chargement adpté cnstructn de la chaussée \ mse en servce \ 50 t=28j 200 t=358j 400 t=023j t= HIOj t=8280jt = 8299j Temps (j) ; 0 j (mars 68) ; 0 j (/7/68) = 28 j (7/68) : 373 j (30/3/69) ; 023 j (2/7) = 0 j (4/7) 8280 j (8/2/9) 8299 j (27/2/9) début de la cnstructn du rembla prncpal ; mse en place de la surcharge ; fn de la cnstructn du rembla prncpal ; enlèvement de la surcharge ; cnstructn de la chaussée ; mse en servce de la rute ; début de la cnstructn du rembla adjacent ; fn de la cnstructn du rembla adjacent. Fgure 4.23 : Schéma de chargement du sl de fndatn Cndtns aux lmtes Les cndtns aux lmtes durant le calcul nt été mantenues nchangées. La fgure 4.24 mntre l'ensemble des cndtns aux lmtes mpsées dans le calcul : dranage par la base et à deux mètres sus la surface lbre du massf de sl, déplacements hrzntaux nuls en bas et sur les faces latérales du massf de sl, déplacements vertcaux nuls en bas du massf de sl. II 3 Rembla adja cent h= 6,5 m) Ah = 0 V^ \..<* m&y/ / \ V Vs. -^-=t S- Us v= Ah = 0 7Í 2m Rembla prncpal h= ' 7,8 m) J * FI B Il Fgure 4.24 :Mallage et cndtns aux lmtes. 55

172 Résultats des calculs et analyse Dans cette parte nus cmparns, d'une part, les résultats expérmentaux au prfl C et ceux ssus du calcul numérque sus l'effet du rembla prncpal et, d'autre part, les résultats des mesures effectuées dans la zne d'essa et les calculs sus l'effet du rembla adjacent. 4.4,5.. Surpressns ntersttelles Les fgures 4.25 et 4.26 cmparent l'évlutn des schrnes de surpressns ntersttelles mesurées (prfl C) et calculées (prfl d'essa) dans l'axe du rembla prncpal, sus l'effet du rembla prncpal. Les résultats expérmentaux et numérques snt en assez bn accrd. Fgure 4.25 : Cmparasn de l'évlutn des schrnes de surpressn ntersttelle mesurées (prfl Q et calculées (prfl d'essa) dans l'axe du rembla prncpal, sus l'effet du rembla prncpal Les fgures 4.27 et 4.28 présentent respectvement l'évlutn des schrnes de surpressns ntersttelles mesurées (prfl d'essa) et calculées dans l'axe, en ped et en crête du rembla prncpal, sus l'effet du rembla adjacent. La cmparasn des mesures aux calculs mntre une assez bnne cncrdance en ped et en crête du rembla prncpal sauf pur la prfndeur 2,4 m dans le prfl P2, ù l'n peut s'nterrger sur la valdté de îa valeur mesurée. Par cntre, des écarts snt bservés dans axe du rembla prncpal. 56

173 Surpressns ntersttelles flcpa) U h 5 r 3 m a c Oct! < '" j t -*^L I ' Octbre 88 ^j^^^aa^^^' /; Jua76(CSNL) _.' -^V^- -T^u /CTT -"mtîr - /-' ' / \ ' p ' V* ^c ' :/ \ T [ /\ ^v! ;. S bre88(csnl) \ L^-* - "^ ' ^ ^-^* _ M mv~"^^ ' Jun 76 ^^**"**"^ t»»" l. - _. Fgure 4.26 : Cmparasn de l'évlutn des schrnes de surpressn ntersttelle mesurées (prfl Q et calculées (prfl d'essa) dans l'axe du rembla prncpal, sus l'effet du rembla prncpal 20 Surpressns ntersttelles (kpa) Fgure 4.27 : Cmparasn de l'évlutn des schrnes de surpressn ntersttelle mesurées et calculées (prfl d'essa) dam Vaxe du rembla prncpal, sus l'effet du rembla adjacent

174 Fgure 4.28 : Cmparasn de l'évlutn des schrnes de surpressn ntersttelle mesurées et calculées (prfl d'essa) en crête et en ped du rembla prncpal, sus l'effet du rembla adjacent Tassements Lafgure4.29 cmpare l'évlutn au curs du temps des tassements calculés dans l'axe du rembla prncpal avec les valeurs mesurées de deux rgnes : mesures au prfl C et mesures du tassmètre T 0 sur les ste de l'élargssement. La fgure 4.30 mntre les tassements mesuré (prfl C, 989) et calculé, seln le prfl en travers, sus l'effet du rembla prncpal. L'allure des curbes de tassement sus l'effet du rembla prncpal cncrde de façn générale, mas avec un écart relatvement mprtant (47 %). L'écart entre les tassements extraplé et calculé est stable (36 %). L'effet du rembla adjacent, est analysé plus en détal sur la fgure 4.3 qu présente les résultats des mesures des tassmètres T 0, T l5 T 2 et T 3 et les tassements calculés aux neuds crrespndants, sus l'effet du rembla adjacent. Seuls les tassmètres T 0 et T 3 nt la répnse cntnue que l'n peut attendre sur un tel uvrage. Les évlutns de calculs et des mesures snt quasment parallèles, mas avec un décalage ntal assez mprtant. La cnstructn du rembla adjacent ndut dans l'axe du rembla prncpal un tassement supplémentare de l'rdre de 3 % par rapprt au tassement dû à sa prpre cnstructn et à la cnsldatn sus sn prpre pds. 58

175 2000 Temps (J) CSNL (zne d'essa) Tassmètre T Fgure 4.29 : Cmparasn des tassements mesurés (prfl Q et calculés dans l'axe du rembla prncpal (prfl d'essa), en fnctn du temps Pstn d tassmètres (m) <» u 40 c S) S 80 ö H X K- CSNL y\ Mesures au prfl C en 989 Fgure 4.30 : Cmparasn des tassements mesuré (prfl Q et calculé (prfl d'essa) seln le prfl en travers, sus reffet du rembla prncpal (989). 59

176 Temps Q) Ó00 S- - TO E u 0 ut 5 Ö H v L ; I /SA es c *~**-*-x*. î ** T3 NL f**-«tî -X. _ TO ~ * "* -_. T3 ^* - Z^~2 -ï T2 ^..«^a. -"--JJL -»» jg Fgure 4.3 : Cmparasn des tassements mesurés (TI, T2, T3) et calculés aux neuds crrespndants, sus l'effet du rembla adjacent La fgure 4.32 mntre, seln le prfl en travers des remblas, les valeurs calculés du tassement dû au rembla adjacent à dfférentes dates. L'rgne des gnflements nn perçus par les capteurs a été cmmentée antéreurement. y (m) -4 ( E u js 8 c œ S 2 tn 0 kj \ í *d / * */ */ / */ // */ V / */ f */ */ f 7f,m Q/Q \ \ 27/02/9 20 / 22/06/94 - V ' */ H 24 Fgure 4.32 : Valeurs calculées des tassements dus à l'effet du rembla adjacent 60

177 S l'n fat abstractn des gnflements, la cnstructn du rembla adjacent ndut dans l'axe du rembla prncpal un tassement supplémentare de l'rdre de 5 % par rapprt au tassement dû à la cnstructn et à la cnsldatn du rembla prncpal Déplacements hrzntaux Lesfgures4.33 et 4.34 cmparent les déplacements hrzntaux mesurés et calculés, en ped du rembla adjacent et en crête de l'ancen rembla, sus l'effet du rembla adjacent. Au curs de la cnsldatn, les déplacements hrzntaux calculés revennent vers l'axe du rembla. Les mesures mntrent le phénmène nverse, cmme n l'bserve tujurs sur chanter. Dans le cas des mdèles centrfugés, ù le sl reste en permanence à l'état surcnsldé, l'évlutn vers l'ntéreur des déplacements hrzntaux pendant la cnsldatn a été explquée par les valeurs attrbuées aux paramètres d'élastcté anstrpe. Pur l'élargssement du rembla de la plane de l'aude, le calcul n'est pas unquement élastque et la cuche d'argle prfnde a un cmprtement élastplastque qu mpse habtuellement la pursute des déplacements vers l'extéreur, ndépendamment des paramètres d'élastcté du sl. La cuche superfcelle de lmn est auss plastfée par la charge du rembla. Par cntre, la cuche ntermédare de sable reste élastque et cette élastcté strpe prdut pendant la cnsldatn un déplacement vers l'axe du rembla qu est une cause pssble de l'anmale bservée dans l'évlutn du déplacement hrzntal. L'étude numérque du rembla de la plane de l'aude n'a pas été pursuve mas cette anmale de la mdélsatn mérterat une étude détallée tant sur le pan de la rhélge des sls argleux que sur le plan de la mdélsatn des cuches de sable dans les calculs de remblas sur sls cmpressbles. 6

178 Déplacements (cm) lmns SabJe r a e **» CL //9 CSNL 28/02/9 CSNL 22/06/94 CSNL Argle mlle ' 25 - rembla prncpal Fgure 4.33 : Cmparasn des déplacements hrzntaux mesurés et calculés en ped du rembla adjacent, sus Veffet du rembla adjacent 0 Déplacements (cm) ~ 0 5 e <+» '22/06/94 CSNL _j r n <W-- J k «jfa. rembla prncpal 28/02/9 CSNL Fgure 4.34 : Cmparasn du déplacement hrzntal mesuré et calculé en crête du rembla prncpal, sus l'effet du rembla adjacent

179 4.5. Cnclusn L'anaîyse en éléments fns du cmprtement des mdèles centrfugés et du rembla d'essa d'élargssement de l'autrute A9 dans la plane de l'aude a été réalsée en suvant le meux pssble les détals de la gémétre et de l'applcatn des charges, avec des paramètres physques et mécanques des sls et remblas estmés au meux, et elle s'est dérulée sans dffcultés d'rdre numérque. La cmparasn des résultats de ces calculs avec les tassements, pressns ntersttelles et déplacements hrzntaux bservés a révélé un bn accrd des calculs et des mesures dans certans cas, mas elle a auss révélé (u cnfrmé) les dffcultés rencntrées dans certanes partes de cette recherche : certans écarts entre tassements calculés et tassements mesurés tradusent la pursute du tassement de l'argue dans le mdèle centrfugé en dehrs de la zne chargée par les remblas. Le calcul, qu suppse que le sl est en état d'équlbre au mment de la cnstructn des remblas, ne peut reprdure les mesures dans ce cas ; les déplacements hrzntaux calculés de l'argle dans les mdèles centrfugés et des sls de fndatn dans la plane de l'aude évluent de façn cntrare à la réalté pendant la cnsldatn qu sut lafnde chargement, avec des déplacements drgés vers l'axe du rembla. Ce cmprtement, déjà analysé par Belkezz et Magnan (982), est lé aux valeurs des paramètres d'élastcté des sls supprts du rembla, cmme le sulèvement excessf du sl dans les calculs. Cmme les valeurs des paramètres de défrmablté des argles dans le dmane surcnsldé n'nt pas été détermnées expérmentalement, n purrat ncrmner l'absence d'étude expérmentale drecte, mas cette bservatn suggère auss qu'l faut revenr sur l'analyse du cmprtement des sls surcnsldés et peut-être réanalyser les dnnées expérmentales dspnbles afn de vr s'l est pssble de dédure des essas des valeurs de paramètres qu prdusent des défrmatns vers l'extéreur pendant la cnsldatn. En tus cas, l'étude numérque présentée dans ce chaptre devra être prlngée en explrant les cnséquences du chx des paramètres de calcul les plus nfluents et de la façn dnt ls peuvent être détermnés en pratque. 63

180 CONCLUSION GÉNÉRALE Au terme de cette étude, nus puvns trer un blan cntrasté des dfférents travaux présentés dans ce mémre. L'bjectf de la recherche état de cntrbuer à la cnnassance des phénmènes qu'ndut l'élargssement des remblas sur sls cmpressbles et au perfectnnement des méthdes de calcul et de la prcédure de dmensnnement pur ce type de travaux. La démarche adptée cmprtat deux apprches cmplémentares : - une étude expérmentale en centrfugeuse, qu devat furnr des éléments d'étude paramétrque, - une analyse numérque calée sur les essas en centrfugeuse et auss sur les bservatns fates sur le ste expérmental de la plane de l'aude, ù un chanter d'élargssement état cndut en parallèle à ce traval. La premère parte du traval s'est appuyée sur le centrfugeuse du centre de Nantes du LCPC. Ces études en centrfugeuse nt cmprté une parte prélmnare de test et mse au pnt d'une tréme cnçue par le Servce d'étude et de cnstructn de prttypes (SECP) du LCPC pur la cnstructn des remblas dans la centrfugeuse en rtatn. Ce matérel fnctnne de façn satsfasante et permet de cnstrure des remblas sus une accélératn de 70 g. Une fs le matérel d'essa au pnt, pluseurs séres d'essas nt été exécutées dans la centrfugeuse, sur des massfs d'argle recnsttuée dans le cnteneur d'essa sus l'accélératn de la pesanteur. Les cndtns de ces essas nt prgressvement évlué, jusqu'à btenr deux séres d'essas permettant de cmparer deux varantes d'élargssement d'un rembla. Les cndtns d'essas et les mesures nt été sgneusement répertrées et enregstrées en vue de l'expltatn. L'nterprétatn des essas sur mdèles centrfugés a rencntré dverses dffcultés, lées aux étapes successves de la prcédure expérmentale : technque de fabrcatn des massfs d'argle avant l'essa, survellance de l'eau dans le mdèle, successn de phases de chargement et déchargement sus g dans le labratre, rechargements et déchargements en centrfugeuse, dnt les dnnées enregstrées lrs des essas ne permettent pas une descrptn cmplète. Néanmns, la cmparasn des résultats des essas en centrfugeuse pur les varantes d'élargssement étudées dnne des résultats qualtatvement semblables à ce que l'n peut bserver sur les chanters. Les travaux de mdélsatn en centrfugeuse, qu nt ccupé une très grande parte du temps de préparatn de ce mémre, nt perms de meux cnnaître les pnts mprtants de la mdélsatn des remblas sur argles, les précautns à prendre pendant tute la prcédure et les nfrmatns ndspensables pur l'analyse des résultats. Mas ls n'nt pas furn les éléments d'analyse paramétrque espérés lrs du lancement de cette recherche. La secnde parte du traval état cnsacrée à des travaux de mdélsatn numérque, au myen du cde de calcul par éléments fns CESAR-LCPC. L'utU de calcul avat été dévelppé au préalable et nus avns prcédé seulement à sn transfert dans la versn actueëe 64

181 de CESAR Des travaux antéreurs avaent auss dnné des dées assez précses sur la démarche à suvre pur les calculs de remblas sur sls argleux cmpressbles. Ntre traval a prté prncpalement sur la mdélsatn numérque des essas en centrfugeuse et sur la mdélsatn numérque de l'élargssement en vrae grandeur du rembla de la plane de l'aude. La mdélsatn numérque des essas en centrfugeuse n'a pas dnné de résultats cncluants, dans la mesure ù beaucup des paramètres nécessares au calcul n'étaent pas cnnus (anstrpc de l'argle, état ntal des cntrantes, surcnsldatn ntale du sl, état de saturatn du sl, etc.). Mas la cnfrntatn de ces calculs avec les mesures a cntrbué à précser les pnts auxquels une attentn partculère devrat être prtée dans les expérmentatns ultéreures. La mdélsatn du rembla de la plane de l'aude s'est auss heurtée à quelques dffcultés car les études effectuées à dfférentes épques sur les prprétés mécanques des sls de fndatn ne furnssaent pas l'ensemble des paramètres nécessares au calcul. D'autre part, les mesures effectuées sur l'uvrage prvenaent de deux prfls vsns mas séparés d'envrn deux cents mètres, et les résultats cmprtaent une parte d'extraplatn des mesures sur la pérde de 25 ans éculée entre la cnstructn du rembla ntal et de l'élargssement. Cette analyse n'a dnc pas furn des résultats que l'n pusse faclement nterpréter pur jeter les bases d'une analyse paramétrque en élémentsfns.mas, cette fs encre, l'étude a perms de sulever des questns sur le chx des paramètres mécanques des sls qu purraent cnsttuer un sujet de recherche pur l'avenr. En cnclusn, les deux partes de ntre traval nt cntrbué au prgrès des utls de recherche sur le cmprtement des remblas sur argles mlles et leur élargssement, mas sans attendre l'bjectf fnal de ces études, qu reste de furnr aux ngéneurs gétechncens des myens pératnnels et valdés de prévsn des cnséquences de l'élargssement des remblas sur sls mus, pur qu'ls pussent chsr à melleur escent les ptns des prjets. Nus espérns néanmns avr prgressé un peu dans ce sens. 65

182 ANNEXES Annexe HI-A Test de fnctnnement de la tréme 68 Annexe IH-B Paler de chargement à g 72 Annexe III-C Caractérsatn de l'argle et du sable 74 Essas pénétrmétrques...74 Cntrante de precnsüdatn 74 Curbes de cnsldatn 75 Curbes de fluage 76 Essas de perméablté (argle) 76 Essas de csallement cnsldés nn dranés : CU (argle)... 8 Essas de csallement cnsldés dranés : CD (sable) 82 Essas de perméablté (sable) 84 Annexe III-D Etalnnage des apparas de mesure 85 Annexe IH-E Instrumentatn des mdèles 89 Cupes lngtudnales des mdèles 89 Pstns des sndes PI 92 Pstns des capteurs de déplacements vertcaux 92 Pstns des nclnmètres 93 Annexe III-F Essas 2 et 3 : Rupture du sl de fndatn..94 Annexe III-G Résultats des essas et calculs manuels Pesée de la tréme en fnctn du temps 204

183 Schéma de chargement Relevés de prfl en travers des remblas 208 Pressns ntersttelles..20 Evlutn des pressns ntersttelles 20 Dsspatn des surpressns ntersttelles 2 Evlutn des pressns ntersttelles en fnctn de la prfndeur 23 Tassements 24 Prfl de tassement en fnctn du temps 24 Tassements de surface en fnctn du temps 28 Tassements de surface en fnctn du lgarthme du temps 220 Déplacements hrzntaux Déplacement hrzntal du capteur en tête d'nclnmètre 224 Déplacements hrzntaux Calculs manuels 233 Annexe III-H Pressns ntersttelles négatves 235 Annexe IV Descrptn et mde d'empl du mdule CSNL.242

184 rf-s 3 3g u g S! 3 s JS S& 3f --s «* * I S*. a en r* ja m «I I v -s > e a Ü J -8! 8! t I c X. Ï.2 W s 3 S **n a s ^ 3 M 5 Iff'" e s I 5! I! I 68

185

186 fls I!!'S! ll! llît -S Ç *4 lj 8 fl *!!:* s? ï 3 l. Î. j s g a jg 9 CH-«P-S*S S! = J9 s-a - & «a -' a -l«3 «s O^ G >.S -, O C C 3 -»-S POS. - f» * f _; "a & -<! ; «s '«a S- -3 -sefls í-'í,- 8 ^Jljsl!Í5lÍ8fl<aS ílll j m "S 3 f I TJ j tlls' I c II l S«,? L I! s s 4 te a - - c a 8 m V en S I I I j a «I j m fl«l I I Ä S e «-g * d <-» C «"a g. ~ s * «S a - h I ] lïa-î S *! l.g B. > c > S =8 = fjjs -s l 8 3 l s t.a S. 5 * S «O. 6» '. ll IP tí *** w 3. If! M t I M. =>«; tí g;.*^. a " n a«-ef «Pf «. w? " lt 'Ml-g I S S *» g «. t; s 5 S S 5 " S 5 IUI -s V 70

187 *** C " ZZ ü ".8 S s» -g v 3 tí O c - ü O ô r- á-s S-. Il -sf " "»" 3 -a a-"-«r «S r- u! äjs-ff g. 8 g I 8 '.3 -V S 8 c««-g a «*.s e & - w»> S? a " = c «S S.2 -a.c» " 2 ï ' «B * - m C B «5 '0 =3 -a a ' -«2 -S? ll Ijfl! ll l' I IN l î «Q > T> u H ce I

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189 M -m cnslda t 3 ë \ I I ï Vf! "a î J ITÍ VI VI O I ä - 07 CN 2 r ä M r- O 00 5 s m «A Ö VJ (S *? 00 r*-" > S M «A r» 00 fm S IS vo - v» * S - M O *s O n CI O m 29 fo» «2 C4 V M s ín m * V S 98,5 S M I «S g es «^ m - 87 * r 00 *t Ôô r- c 5 «n s S SO OD w- a,-, 5 C après arasement du surplus d'argle (9 mm) I g 5 8 M» ve e s * <«! I I : S «: 3 U 73

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200 3 a s I s» rl fí O s s: r r S «8" a Hl- - c ? «s O O - s 84

201 J2 js m Ü «* 5 S- f s ~T3 C w I* X K m 3 3 _Ç -J " Q «B S = 3 u >; 3. = a u's g s Ü S O et, ~ 'S «T3 l lí É 3! J «««r w» g «"t P- 2 u t u O-OTJ III If r» r» ^ î 2 I! s - l JS-I I S a u s. s!3l 8- l fl If s- u.2, u s s-s ff.5

202 s a > *> 3 B é 8 a" B.9 2, O O O Ï*- s! Í Sí g S 5 «t «3r m* 5 V x S lf 0 ÎÎ " r*» «5 "l S 8 _ S Î " j z V V I s! h. g 8. a u IS S 2 f ~~ 6 á B Ê «I î S B «S * _L a a M _ f l t- e 00 r-' VI t- r»* M & a " r*» >»' M V ^ M H a "» ««" v S rt *ï «g 4 > s vï r* «* í **p & g - * u-" ON v> V*l A W) â s A T. w" *n v\ H, vt «a 3» * M (^ w"t M*> "" «n V r- & g c (S W"T s. r r-»a «e Se 3 "» OO ON V 3 t r-> t'» & 3 " r «^ s. T* «r m T" - t s 3 4 t U H 2 2 s m.l B è r» J î B E ««n» *s J 2 a a s VO vo» trt a < M 'Y M & B «"* 0.5 se * X «B e * "V «? * R, VO ON v* 6,6 M > a «V «>»* f O ««v> 3» «S *» B <t " S»A *n n s «' f 0 «n <n \ a " 8,45 S»r» 00 r» S! *n M 00 ' ««CS í *n r» Vt O «A 00 v\ t r~ a m S! v «rt > m 0,5 m»n *r% m ft 8 a a " w 00 MÍ ^rt <s n _ *n 58,5 ««n ^< «s «s Ë B a rr, - v«w* S»?» *rt M O «aaj 8 a a "» S c s Ü. 8. a. la* «g al 86

203 E" E" «f a H * 8 g.. a -^ 8.8 3»»PH 87

204 G «3 tí V l 3?.s I I' -S n s s ï\ S S 6 *S«\!, a. a. a.. \ ', ', x M T*.\ ; ; -"%/---- : **\ : ; -]- - -ù\î -, - ' *v ' j....?\...^...,.»a,t... s Í B I S u 4 * s.ss M M n n I III 88

205 t / 3 a eu 4- Ok. g SI g.q - TT m c s ^3 -a S s J a, a CD a> S > s!

206 I "~ -n" V / ^ O a d a r *- 3! T -J. I.S I er S sa S È 'S»a» CL! ^A SI c

207 ^ < I M «Ol a «" C,<?/!!! N l!!!!! l : ~- M! sa.. Tl, ^-r ^ "ll!! ^ ; I V r H l l *K! f : < J a c 4 ë S &Y t 5.8! * jl! 2 " r!. <» t I I í! í US, <-, CJ. > ' 3 ^!!! 0 3! - \S 8! g SB ". s a 3 CT a a & a "g e a a O K + +!! ; + s! * < "S t.

208 _ s! l e E ï B h, I a S s v> v g n > a V g V V* > a vs r- v VI V» V» «" > 400,525! DV6;DV46 V, CS Vt 8 v» s DVLJDV47 VI 8" $ a V) 8" V, r-* m O» OH > Q B S M B B >> h s m S a»a M m 8 d- V V* m V > O f*s > a VI r* «s g v «^ _ *r «> Q VI > Q *r» r* M g «*n n *n N > Q «> Q VI M VV g* vt S * > a > Q V( M VI 8 f *n r» * > O Q Vt t-» «S g' ^f VI R ç M > O SO > Q Vk t^ ts 8" * V> r* >» > a O» > O g s s 8! S C S (h!! N! î Su! 3 S Í Axe du rembla prncpal r» 8 - Crête du rembla prncpal { en s «r* -a a c c c a a 3 (H S v> fl Crète du rembla adjacem c ^ Crête du rembla pnncpaj \0 V - DÛ J5 I S I 3S93! c î î f- I I e a?

209 e 8 r- Vt (S V V Vt F* «S Vt 8 8 8" 8 8" 8 8" Vt r» 8 g 8 S S s B > O V Vt v» I V* r-' v» 825 «er. s s a N du capteur DVI DV2 Q > a DV4 LDV24! DV5 ; DV25! DV6 ; DV46 Q DV8 ; DV28 I DVIO DVU S> II 3 3! I I!.s B a S a. g 2 ;ss

210 I a I 3 ë 3 C 5 ë 3 Ë S I f "S! reml H ers de: 2 s.! s &.s s «e 3 a I Iï a.! 7 g S II Ë S 3 S Ha î! I! 94

211 (w) dz adxocjd dp a epy, Ç rmpu)u 95

212 lío Rembla prncpa! 20 - K x 2...L\ L:..,',v^'~-Tr-* 40 -^ Arêt machne 40 -U óoo Temp l'échdle <b mdèle (Bn) 800 Evlutn des pressns nterstteues en fnctn du temps (essa n 2) Dsspatn des surpressns nterstteues en fnctn du temps (essa n 2) %

213 le Temp«l'écbdte At mdèle (mn) Evlutn des pressns ntersttelles en fnctn du temps (essa n 3) ? y*~v' -H 20 k* 5 V T»mps à l'éctwll«du mdel* (mn) 800 Dsspatn des surpressns ntersttelles en fnctn du temps (essa n 3) 97

214 Pstn du capteur de déplacement vertcal Fnreb cnstructn du rembla adjacent j du rembla pmcpal 5 h 5 h 25 r-- 35 Prfl de tassement myen en fnctn du temps (essa n 2). Prfl de tassement myen en fnctn du temps dû au rembla adjacent (essa n 2). 98

215 Pstn du capteur de déplacement vertces (mm) 500 éí» ! 0 c Fr de a cnsldaln duremblaadjacent Prfl de tassement myen en fnctn du temps (essa n 3). 400 P s Itfn du capteur de déplacement vertcal (mm) ! 4 -! e 2 l Prd de tassement mven en fnctn du temps dû au rembla adjacent (essa n 3).

216 -0 T mps à l'échsll«du mdal* (mn) D Cre fldatln du s l de fndatn Cns lldaln du rembla prndpd CnsdldaSndurerTöd adjacent Déplacements des capteurs vertcaux en fnctn du temps (essa 2). Ons Udltn du s l de fndatn Cns dctatn du rerrtící prncpa Crs lldatn du rerrtd adjacent Déplacements des capteurs vertcaux en fnctn du temps (essa 3). 200

217 > I \ K = ËIËI M Í J-X-XT-X-X, ^*r -j F55TS= /A (IU) ada 0)tud np.«[ DH, «- 5 «J J R* 9! a! c 3 n «2 (mm) sçtuupw.p 89 U8 [QIUOIUOI4 lu8uik>s d$q

218 a I t fa I - ' a! sj^ (r, */ K v -Sí Í <3 X ^ " Í \ 9 ' c D C> -O O CÍ W> «9!.*-«*** ^ : «w «0 ^ UJ UJ LU LU I : I I x «4 ó : I (u) adamd np eapaj 9 jnapufd ^ a «I s * l sa f î HT- *-Î- AM BT- -,-. ÏV-;,. g^». -,rèr* Aal By-; H ; - ' - > l N n X «- ; (tu) ñdajüjd np # (öp^,( 9 m&puafjd s & ^, X X í x x l&*xr-x Xt-JX x- \ \ /!»V : : / J ': : / :. : _L a a a a a a a **> * - j» œ jut) eda)q)od np a^acpa.f 9 jnapuf^j

219 k M v* OJ (N CS «Í ê ê I UJ U LU fîl & % x y x y > Xj^l *- ' / "5 9 a a a 8 e (m) edatujd np etapç. ç mspu O^ 203

220 ! I -S I 8 I S. r a t I S I "a 9 Î ' «* - «* n < A «: ~*-!: í : ; -! * /-ll Í...ÍJ _ M! (N»P)d

221 «a ' «M "': \ B 8 s I ". - I t sí! (N»P)d 205

222 A hauteur de rembla (m) rembla prncpal rembla adjacent \ 7 V > t (jurs) 647, Premère phase Deuxème phase Schéma de chargement du sl de fndatn (essa n 2). A hauteur de rembla (m) rembla prncpal rembla adjacent -V- 7 \ > t (jurs) 897. Premère phase. Deuxème phase. Schéma de chargement du sl de fndatn (essa n 3). A hauteur de rembla (m) rembla prncpal ^ rembla adjacent ^ > t (jurs) 546 Premère phase, Deuxème phase, Schéma de chargement du sl de fndatn (essa n 4).

223 ^ hauteur de rembla (m) rembla prncpal rembla adjacent A, 7 \ > t (jurs) » Premère phase Deuxème phase Schéma de chargement du s de fndatn (essa n 6). A hauteur de rembla (m) rembla prncpal rembla adjacent ^ 7 v > t (jurs) , Premère phase Deuxème phase Schéma de chargement du sl de fndatn (essa n 7). 207

224 200? SO 0 f Prfl en travers des deux rembds (essd n ). /-/Vs.,./ ^v. -50 c ) Y<mm> E X Prfl en trvers des deux rembds (essd n 2) Yftrwö Î E & X Prfl en trvers des deux rembds (essd n 3). Jk/*^, A^\^ -50 C ) áco Y<mm» 2 CD 208

225 200 E X Prfl en travers des deux remblas (essa n 5) «30 KO Yl ÄC0 E E Prfl en travers des deux remblas (essa n 6).? c J Ó Y (mm» ? E * s 0 Prfl en travers des deux remblas (essa n 7).. 7~\, -50 C YftHTO X

226 SS/SS/SSS?///S?S C0 600 T «tps à r4ch*ll* du mdel«(mn) 800 Evlutn des pressns ntersttelles réelles en fnctn du temp (esta n 4) Evlutn des pressns ntersttelles réelles en fnctn du temps (essa n 6) 20

227 «30 T «mpt à '«ch*tt* du mn éoo 800 Evlutn des pressns ntersttelles réelles en fnctn du temps (ess n 7) %, T «mps à l'éctwll«du mdel* (rín) Dsspatn des surpressns ntersttelles en fnctn du temps (essa n 4) 2

228 80 60 s D T «mps à l'éctwh«du mde)* (mn) Dsspatn des surpressns ntersttelles en fnctn du temps (esta n 6) T»mpt à léchcl» du mdel«(mn) Dsspatn des surpressns ntersttelles en fnctn du temps (essa n 7) 22

229 s «g! Is! 9 -!-f 4 K --"M~\ //\t / / ' f.v // y. 'r/ / /> 7 // 'v I -J" jx^ & I *! f &. *» MHZ»«WW»«Wg»,l ««KUPU 5 8.S a B a d;»emmod np apnpf, f «wptud I 23

230 200 Pstn du capteur de déplacement vertcal I Fh de fa cnsldatn du rembla prncpal \.*---* a 7 C !0 Prfl de tassement myen en fnctn du temps (essa n 4). 300 P sltn du capteur de déplacement vertcal S Prfl de tassement myen en fnctn du temps du au rembla adjacent (essa n 4).

231 000 Fn de la cnstructn durembla pmapal I Prfl de tassement myen en fnctn du temps (essa n 6). 200 Pstn du capteur de déplacement vertcal (mm) *E ! 2 h Prfl de tassement myen en fnctn du temps du au rembla adjacent (essa n 6),

232 Pstn du s déplacement vertcal (mm) Fn de h cnstructn du tembh prncpal 8 2 Fn de h cnstructn du rerbk adjacent Prfl de tassement myen en fnctn du temps (essa n 7). Pstn du capteur de déplacement vertcal (mm) F h de h cnstructn duremblat E S «s s Prfl de tassement myen en fnctn du temps dû an rembla adjacent (essa n 7). 26

233 200 T»mps à t'éch«ll«äu mdel» (mn) eœ Cns lldattn du s l de trtdatn Cns lldctfn du renrtkj prtndpd Cns tldcän du rembla djent Déplacements des capteurs vertcaux en fnctn du temps (essa 4). 800 Arrômane M- Cnsldarn du sl de tdar, w % Crs ldatln du rembla prlndpd Cnsldatn dun adlaent Déplacements des capteurs vertcaux en fnctn du temps (essa 4). 27

234 Creldatlndusd de fnda n Crs dctatn du remöd prfndpd Gredldaandurenröd adjacent Déplacements des capteurs vertcaux en fnctn du temps (essa 6). 200 T emps à l'échell«du mdèle (mn) <« Cns tdcrtn du s ( de tnda* cx Crs dctatn du ferrad prlndpal CredldaBndurennbld adjacent Déplacements des capteurs vertcaux en fnctn du temps (essa 6).

235 200 T»mps à l'échelle du mctöl«orn) R erra c adjacent la} Cnsldafndusl de fbndatn Ctxldalíndur prtndpal Cöns ldajn du rembla adjacent Déplacements des capteurs vertcaux en fnctn du temps (essa 7). Cns Quanten du s l de fbndaln Cre dctatn du rerrttd prndpcl Cre dldc*n du rembla cjcenr Déplacements des capteurs vertcaux en fnctn du temps (essa 7). 29

236 (rrtn) O,! Déplacements des capteurs vertcaux en fnctn d lgarthme du temps (essa 4). (l'rgne des temps estfxéeau début de la cnstructn du rembla prncpa!) 0. Temps (mn) I 2 a s 3 E. ft e 8 t- 9 0 Déplacements des capteurs vertcaux en fnctn du lgarthme du temps (essa 4). (l'rgne des temps estfxéeau début de la cnstructn du rembla prncpal) 220

237 Déplacements des capteurs vertcaux en fnctn du lgarthme du temps (essa 6). (l'rgne des temps est fxée au début de la cnstructn du rembla prncpal) C00 Déplacements des capteurs vertcaux en fnctn du lgarthme du temps (essa 6). (l'rgne des temps est fxée au début de la cnstructn du rembla prncpal)

238 (mn) Déplacements des capteurs vertcaux en fnctn du lgarthme du temps (essa 7), (l'rgne des temps est fxée au début de la cnstructn du rembla prncpal) Déplacements des capteurs vertcaux en fnctn du lgarthme du temps (essa 7). (l'rgne des temps est fxée au début de la cnstructn du rembla prncpa!) 222

239 (mn) ' 4 h Déplacements des capteurs vertcaux en fnctn du lgarthme du temps (essa S). (l'rgne des temps estfxéeau début de la cnstructn du rembla prncpal) ta

240 : 5 5. DH2! 8 «5 I ( : S : j :! >!.! / CM 2 : 8 * 8 m z 8 < O 5 ) \» - - y - - * «: :.,...J : - : f :.5. " " 5 ' " ** "-* - - ' V. t / ;( _'_.<*"' -^ 9 TI 224

241 <u) sda 0)OJd np auapaj 9 napud ï á s 8 S m H 2 u a s* T-8 «S s. S lera OB» *í S a f & 0!I S II ««I? s. " S5 225

242 -. k S ^ * ^ ^ \ M H =: ; - ' JÍ "S a a 9 \ * - < < *r * * O rt O O» CM tf>» (lu) adxd np B ep9,] V jnapuy I t CN **3 F ' J I "a -s ds t- edelre : -s ù-mm... I.H <ff$jb M^^^^^^^l *?** ^rffl^^^^^^^^^l s t z s r - ^ * ^ r^ '^szt -x-> k»l í.w *J T» Br" ' t * u-«y ' ut* (u) sdacud np 0 <"P9,J 9 mepujjd l» t -Î^^^B ' ^. t^y^^b ; " '2 â^n^^b^hf^ 'MJS^^H a a l 226

243 f A 8 Í X... 8 c «B 8 S UJ. p'l O S H" O «*> «- w tf> * (n) edjtjd np 8 tap9, s nepujocj fï "5 I a c z e e.s 3 S e Z! a l & O I s ' ' a. û 9 kl Í y* 'v~ y - 3 (tu) :,- w- *»/ *', - " : C-é en *t I I «: : t ' : : -s.: M -s V < t*î -O O- C* tß «0 v a 3 S «. ^ S 9 S 3 c -.2' -I «" ll 3».3 TI Sí M 0 a.0 a-a Sfl tl I g ISHHB^Pl ~~^^^^^^^^^^^R j^^b ^H'j *9Bm k JÉ!*! ' avjyflfhb lamkfem^bm s s m a.s! 227

244 O O CM "8 á * 8 S " Sí M fl* *! I ÎÏ n «2 U 0 «! «^ S " l O- l s a O a - 8 * a r 5, 0 s 9 r- m ^ "j ^ k e!5! ZÜ^f-^fc O O ÍN! -8 j» a * «^ UJ W Ut 8 3 t S. S SÄ af II s a g E î 4 del' ct & B S * S * s &! «p 2s 3 e - ÍI êf S "S 2 s a a e 4* - a - a - 228

245 (u) adxíd np 8 Stp9, 9 mapuafj^ cu «*5 *a 55 5 LU LL UJ ll?* a s s.«i-* «^ X J3 B S I-s 5 a s- 0 s sj B S * s ' 5 Q- 0 ««0 «c a - 3 *» > & a 8-s es a s 2 s S* - _ > '»!\ " \ \ \ S r. J -e & = Q O CN (LU) ad/jd np &g ap9j ç nepufcj 8 2 LU w CO S f ut Ä- S f LU a 8 = = ï M «3 5 -a l î* l s.f II p K a a «II a S* M «a M 229

246 (U) edatokmd np anaps j e jnapu Od Ol S c LU M ï*5 B LU 8 S LU 3! S. S s.s àf l e e e ï-s zt s c «â? Sf 5 a -2 «If & a! rz ce H a- _ S5 (tu) sdajd np agapaj a tnapu <Md & R 6 5 û R 9 7 \ S, \ * * C/3» -s \ \ \ :...: f. -^ ~^~^~ ~~~~~~ ~~ ^ tr>~^' : «: : -s a a a a a - cv (m) adatd np ajepfj 9 jftapuj^ a?5 8. = "2 être! Ma I * S a «f S. II f? J a 2 2. S- f 230

247 (tu) ed )0 cud np a aps, V Jnapujcud <- h rt «M ft LU 4M LU LU j :! M : I c s -s S» 8! t-3!r - a -a *u f S3 8ç ml HI' S 8 dl gab c If - S l M c f ;=. a I l fa & 3 a b^ / -...:...^r x *~ -r * y y s* s- t *> 8 a a -O f> C4 (tu) etuoojd np a^ep^ 9 jnapu X X ^-^_ x a l s. S s a* *l I SI II s.f B S s 2 *f S a. If p 3 3~ r * s. M t s a. s-s (tu) adaunjd np anape. s mepu^ 23

248 a. '? ^ -* \ a» C «S CO a f.: <.!! : «. " JI a --a- j ^ eat B - * - _ ~ "**" ~~ ~^" ^^- ^"'^ a a (tu) adajtojd np 0 9p9, 9 jnapuad 8 \ «er> ^ III! UÍ UJ UJ UJ hfí (n) adatud np a atpa, ç jtapujcmd

249 -0 Id Pstn du cpeur de déplacement vertcal <m) Mesure de Fessa 6 70 a a 20 h ! Cmparasn des tassements mmédats mesurés à ceux déduts de l'abaque de Grud sus l'effet du rembla prncpal. 4 Pstn du capteur de déplacement (m) I 3 "S u 5 h 0 h 5 h 20 Cmparasn des tassements mmédats mesurés à ceux déduts de l'abaque de Grud sus l'effet du rembla adjacent. 233

250 -0 4 Pstn äu cteur déplacement vertcal (m) Cmparasn des tassements de cnsldatn mesurés et calculés par la méthde cedmétrque sus l'effet du rembla prncpal. Cmparasn des tassements de cnsldatn mesurés et calculés par la méthde edmétrque sus l'effet du rembla adjacent. 234

251 I s s 4 ; s? s *" j J S«,. - -fl s s I! sal HÜJl M u S. e - Es ml l»if H!l' îlïîf lííjs EL f S s ÜS Mïîl lll + e H I 5 z I s 2 As?«?

252 s / \ \ \ \ \ f G / l _( «! L \ \ \ B- \ l \ 7 S 8 '!** s'l III«Jc ÍÍ s a «S S Î.& g Ü ä 8 8 f,^ "'3 8-? ^ r* 8 ^ " (3 S 2 «s ^ Sa 5 f«$* ELg «g

253 -SO Pratt In nteraflm» *Pa) t 30 3 * a * 8 S Pressn tnt»rjh8»»l» (kpa) « SO 20 Pf**»te IntrMMI«(JePa) «8 I Presslnrtets Helle àl g Fgure 2 : Dsspatn des pressns ntersttelles (essa 5). 237

254 ^60 \ An machne «30 T emps à l'«ch«ll«du mdel«(mn) 800 Evlutn des pressns ntersttelles en fnctn du temps avec prse en cmpte de a pressn ntersttelle ntale (essa n 4) O -80 T «mps à! éctmll* du mdel«(mn) Evlutn des surpressns ntersttelles en fnctn du temps avec prse en cmpte de la pressn ntersttelle ntale(essa n 4) 238

255 20 Rembla prncpal U- 80 s- *» * **^,*» I *"» *-t,«4 ^ > ^ " - ^ CO à lôchell du mde!» (mn) Evlutn des pressns ntersttelles en fnctn du temps avec prse en cmpte de la pressn ntersttelle ntale (essa n S) Rembla prncpal Ajut d'eau T»mps à I écrwll» du mde!» (rrtn) Evlutn des surpressns ntersttelles en fnctn du temps avec prse en cmpte de la pressn ntersttelle ntale (essa n S)

256 láo z: s* Remba prncpa! Rembla adjacent 4« T mps à I «chll du mdel«(mn) Evlutn des pressns ntersttelles en fnctn du temps avec prse en cmpte de la pressn ntersttelle ntale (essa n 6)!00 70 a ; T «mps à l'éctll* du mdel (mn) 800 Evlutn des surpressns ntersttelles en fnctn du temps avec prse en cmpte de la pressn ntersttelle ntale (essa n 6)

257 60 Rembla adjacent 20 - 'S à «40 F ÓQ0 T «mps à fécrwll«du temps (mn) 600 Evlutn des pressns ntersttelles en fnctn du temps avec prse en cmpte de la pressn ntersttelle ntale (essa n 7) 00 Rembla prncpal 70!-- Rembla adjacent 4»»S T «mps à 'éehell«du mdel«(mn) Evlutn des surpressns ntersttelles en fnctn du temps avec prse en cmpte de la pre; s tp ntersttelle ntate(essa n 7) 24

258 c...b -g m CL M S. 3-2 a " S g l s! î!! at g 8 «SI llf C J^*' 8 3 3, a f * e * Ils «l a.. s «- &.f * 3 - ll I 9 M I ll ía 5 *! s f ft S-a* II «! aw ' g e 4í s * -s s * 8, 8 «s ; ï I "S *9>!.8*88 ' ljhll la s MI * l* S» S f s 8! S 8!? 8» = '2 8 B-9 -S Iff ll'slml ll tl SA J> I ~ I 5 C -8 ^ ^f ~ ** *» _ *» * "V 7fEU 3 K *5 u^ 23g ÍÍÍÍ S a I a- a «-S " Jï VI <-> U.2 *> - *5 bfc w K T3 j - l 3--** s s «ln Í m\ nut l ï l :r s ^"«Su flc = f Ë s. -S S,? cl. '5 m\ - If F s «Il B le I - a ï 8 Êï Ê 8 I S Í ^ *» S «* e a e.»î3 Ö =S SÎ-S» l I,- E, ä>5 g. "O ft *í EU ^ rt _ C -C C Tí 3 X K " U S * S Ifl 3 ll 5- g-sl 5ï s g! ls* 3 T3. «2 : -3 8 I 38' lîlltî: llt «S PÄ < 5 m O ç u s 242

259 g > 8 t u > u s > «S 8 -g s - = -? > Î 8 * -g Ijlj H! = «î' 8 8"tf l 2 I Ê.. eu > O l "O f f. z * â 3 *- ïf fl! l U Iff j ** - Î 5 f f BS- ^ j S s «I» S 8 «-e.3" f. 3.8 * g.2.5 ^ S ".«> «jf* j. ^ ï -»..8» ss sm. ^ n* È< S ^ n 4 P y S *t» & *ß JS» S S ~ s- 8 l- M 8s g, I * «e * «I W j -O X «s I -s I 3 al' G a t í a n CSC - - se II.S:! í u >! Ilî S 3- tjïl S -a - S e + -, J J l:: ê? 22cJ! le! 5 8 Jl 8 -g «I -: 4 ^ * :- Í- I l 2 J c r. H D r B «S-! J s "^ ~ s * Il ~ 3 SI Í T ; 8s g j p S 8 tí î- «x 'W ft ^ ï 243

260 s 4».8 e «I O r t g «a..3 tí g "f I S ja S S S I I I! u te fe -3 S I I! B._f J B S I M. -s 8 I J I la S -3 -«-m's's 8 g g J Ö «'S S Î -g 5 I " -* r! s» a ç ' J2SS ;" e V K -S S. a t P g Ig I > < e + j H } I,5 H g -S g - S. *>».S! I H Í ' I- * *J I - " I î l * j I * I f j I- f - 8 «I l I I I! S««2 If -8-8 * f j I I *j-s lc "S f jj I "l ß î «s g ï È ä s..s > u» n s «5 «t»j -2 * «H S 244

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263 8 a 8 8 s ö g:m -» «> p,^! ö W-! U vt í ** **» 3 " g2 I- s ".. rs «es 8?» * r- S >f> N, J O» w r- V - M M 2. -S - M h 'Sä O O n m ^ ** Z 247

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277 RESUME SSM««SgK«5«««M«532«K S««2^^ Deux apprches nt été utlsées pur étuder le cmprtement des sls cmpressbles lrs de l'élargssement d'un rembla : étude sur mdèles réduts centrfugés et analyse numérque en éléments fns. Pur l'étude en centrfugeuse, la cnstructn des remblas pendant la rtatn du mdèle a été effectuée grâce à une tréme dévelppée pur cette recherche. Sept cnteneurs d'argle Speswhte recnsttuée nt été préparés et équpés de capteurs de tassements de surface, de pressns ntersttelles et de déplacements hrzntaux. Sept essas nt été réalsés, les premers pur mettre au pnt les prcédures d'essa et les quatre derners pur cmparer deux varantes d'élargssement d'un rembla. L'analyse des résultats des mesures et des bservatns fates sur les mdèles a mntré l'mprtance des cndtns de préparatn des massfs d'argle et d'un suv détallé de tute l'hstre des sls depus leur mse en place dans le cnteneur jusqu'à la fn de l'essa. Le cmprtement des argles pendant la centrfgatn dépend d'une cmbnasn de cnsldatn et de fluage qu dépend de leur état de surcnsldatn ntale et cmplque l'nterprétatn des mesures effectuées sur le mdèle. La mdélsatn numérque a été effectuée au myen de CESAR-LCPC. Elle a prté sur les mdèles testés en centrfugeuse et sur le cmprtement d'un rembla autruter élarg vngt-cnq ans après sa cnstructn. Le calcul en éléments fns, de type élastplastque cuplé, nécesstat des dnnées gétechnques qu n'étaent pas tutes dspnbles et les cmparasns effectuées avec les mesures snt restées pur cette rasn ncmplètes, ben que les phénmènes sent reprduts qualtatvement de façn acceptable. Ces recherches mntrent qu'l est ndspensable de meux défnr les prprétés mécanques des sls pur débucher sur des résultats d'applcatn pratque. Mts-clés Mdélsatn - Rembla - Elargssement - Sl mu - Mdèle rédut - Centrfugeuse - Tréme - Argle "Speswhte" (argle recnsttuée) - Mdèle (rhélgjque, Melane) - Eléments fns (méthde) - CESAR-LCPC (cde d'éléments fns) -Expérmentatn en vrae grandeur - Essa (de labratre).