Laboratoire de Mécanique des Sols, Structures, Matériaux. «Rhéologie des Sols» Arezou MODARESSI Fernando LOPEZ-CABALLERO

Laboratoire de Mécanique des Sols, Structures, Matériaux «Rhéologie des Sols» Arezou MODARESSI Fernando LOPEZ-CABALLERO

Rhéologie des Sols Rhéologie : Science des lois de comportement des matériaux, qui lient les contraintes aux déformations (élasticité, plasticité, viscosité, etc.). Larousse

Plan général Détermination du comportement des sols Types de chargement dans les sols Essais au laboratoire Comportements : Isotrope oedométriques Comportement élastique Comportement à la plasticité Comportement normalement consolidé NC Comportement surconsolidé OC. Comportement intermédiaire Variation des modules État caractéristique Liquéfaction

Détermination du comportement des sols Notations

Détermination du comportement des sols Types de chargement dans les sols État initial in-situ

Détermination du comportement des sols Types de chargement dans les sols Chargement vertical État initial

Détermination du comportement des sols Types de chargement dans les sols Mur de soutènement Décharge horizontale État initial

Détermination du comportement des sols Types de chargement dans les sols Ancrage Charge horizontale État initial

Détermination du comportement des sols Types de chargement dans les sols Excavation Décharge verticale État initial

Détermination du comportement des sols Types de chargement dans les sols Remblai Charge verticale et cisaillement

Détermination du comportement des sols Types de chargement dans les sols Séismes Charge verticale et cisaillement

Détermination du comportement des sols Essais au Laboratoire Essais de consolidation Consolidation Isotrope.

Détermination du comportement des sols Essais au Laboratoire Essais de consolidation Consolidation Oedométrique. Essai de ko.

Détermination du comportement des sols Essais au Laboratoire Essai de cisaillement

Détermination du comportement des sols Essais au Laboratoire Essai triaxial

Comportements : Isotrope oedométriques Réponse au Laboratoire Essai compression isotrope Argile Weald (Parry 1960)

Comportements : Isotrope oedométriques Réponse au Laboratoire Essai compression isotrope Sable de Sacramento (Lee et Seed 1967)

Comportements : Isotrope oedométriques Réponse au Laboratoire Essai compression isotrope

Comportements : Isotrope oedométriques Réponse au Laboratoire Essai oedométrique Argile de Mexico (Rutledge 1944)

Comportements : Isotrope oedométriques Réponse au Laboratoire Représentation simplifiée

Comportements : Isotrope oedométriques Réponse au Laboratoire

Comportements : Isotrope oedométriques Réponse au Laboratoire Comportement de référence - Argiles

Comportement élastique des sols Le comportement dit «élastique» des sols est limité seulement aux très petites déformations (i.e ε 1 ou γ < 10-5 ). Ce domaine est obtenu en laboratoire à l aide des appareils tels que : le triaxial de précision, la colonne résonante, l essai de torsion cyclique ou des mesures de vitesse de propagation d ondes (bender elements).

Comportement élastique des sols Essais au Laboratoire Essai triaxial de précision

Comportement élastique des sols Modules élastiques (E max, G max, K max ) Loi de Hertz Relation entre les forces de contact et les déformations dans un ensemble de sphères élastiques uniformes.

Comportement élastique des sols Modules élastiques (E max, G max, K max ) Loi de Hertz K : Module de compressibilité volumétrique de l ensemble p : Contrainte moyenne isotrope appliquée ζ: Module «semi-cubique» d élasticité non-linéaire K dépend des paramètres décrivant l arrangement des sphères (g(e)) et les propriétés élastiques des sphères (E g et ν g ).

Comportement élastique des sols Modules élastiques (E max, G max, K max ) Cas des sols A : paramètre qui dépend de la nature du sol, F(e) : fonction de compacité qui dépend de l indice des vides e, p ref : contrainte de référence arbitraire n : paramètre adimensionnel.

Comportement élastique des sols Modules élastiques (E max, G max, K max ) Résultats expérimentaux - Sables E ~ σ o n pour les sables et graviers (Kohata et al. [KOH 97], Tatsuoka [TAT 00])

Comportement élastique des sols Modules élastiques (E max, G max, K max ) Résultats expérimentaux - Argiles G ~ p n pour la kaolinite remanié (Viggiani et Atkinson [VIG 95])

Comportement élastique des sols Relations pour déterminer G max Relations pour les sols remaniés Hardin et Richart [HAR 63]

Comportement élastique des sols Relations pour déterminer G max Relations pour les sols remaniés

Comportement élastique des sols Relations pour déterminer G max Relations pour les sols remaniés Argiles NC et OCR Argiles NC

Comportement élastique des sols Relations pour déterminer G max Relations pour les sols remaniés

Comportement normalement consolidé NC Essais triaxiaux CID sur l'argile noire

Comportement normalement consolidé NC Essais triaxiaux CID sur un sable extrêmement peu dense

Comportement normalement consolidé NC Essais triaxiaux non drainés sur l'argile noire

Comportement normalement consolidé NC Chemins triaxiaux NC (CID et CIU) sur l'argile simple

Comportement normalement consolidé NC Chemins triaxiaux NC (CID et CIU) sur l'argile Wead q = M p

Comportement normalement consolidé NC Chemins triaxiaux NC (CID et CIU) sur l'argile Wead

Comportement normalement consolidé NC Essais à p' constant sur l'argile blanche

Comportement normalement consolidé NC Analogie du comportement d'un sable extrêmement peu dense et d'une argile remaniée normalement consolidée.

Comportement surconsolidé OC Essais triaxiaux CID sur l argile simple; comparaison des essais NC et OC.

Comportement surconsolidé OC Essais triaxiaux CID sur l argile simple. Comparaison des essais NC et OC

Comportement surconsolidé OC Essais triaxiaux CID sur un sable. Comportement post pic état critique 3 2.5 q (MPa) 3 2.5 q HOSTUN Sand Bouvard, 1982 2 η = q/p' 2 σ' 3 = 0.8 2 M = 1.35 1.5 1.5 1.5 1 1 σ' 3 = 0.3 1 0.5 0.5 0 0.85 0.8 σ' 3 = 0.1 ε 1 (%) 0 0 10 20 30 40 0.85 e 0.8 σ' 3 = 0.1 0.5 p' 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 e ε1 (%) 0 0 10 20 30 40 0.85 e emax 0.8 Cc = 0.15 0.75 0.75 0.75 0.7 0.7 0.7 0.65 σ' 3 = 0.3 0.65 0.65 0.6 σ' 3 = 0.8 0.6 0.6 0.55 0.5 ε 1 (%) 0 10 20 30 40 0.55 0.5 p' 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0.55 emin p' 0.5 0.1 1 10

Comportement surconsolidé OC Essais triaxiaux CID sur un sable.

Comportement surconsolidé OC Essais triaxiaux CID Comportement de référence. η/m = q/p'/m 1.5 1.0 0.5 0.0 [(epp - eoc) = 0.25] ψ = 15.5 [(epp - eoc) = 0.14] ψ = 12.3 [(epp - eoc) = 0.11] ψ = 10.1 Simple clay OCR = 12 [(epp - eoc) = 0.06] ψ = 7 [(epp - eoc) = 0.02] ψ =2 [(epp - eoc) = -0.02] ψ = 1.6 [(epp - eoc) = 0] ψ = 1.4 [(epp - eoc) = -0.03] ψ = 0 Black clay NC Sand "NC" Rowe 62 ψ ε 1 (%) 0 10 20 30 40 12 9 6 3 0-3 -6-9 -εv (%) Simple clay OCR = 12 [(epp - eoc) = 0.25] ψ = 15.5 [(epp - eoc) = 0.14] ψ = 12.3 [(epp - eoc) = 0.11] ψ = 10.1 [(epp - eoc) = 0.06] ψ = 7 [(epp - eoc) = 0.02] ψ = 2 [(epp - eoc) = -0.02] ψ = 1.6 [(epp - eoc) = 0] ψ = 1.4 [(epp - eoc) = -0.03] ψ = 0 Sand "NC" Black clay NC 0 10 20 30 40 ε 1 (%)

Comportement surconsolidé OC Essais triaxiaux CID sur une argile. Limite volumétrique pseudo-élastique ELASTIC LIMIT DILATANCY LINE p ic CSL C s : «ELASTIC PATH»

Comportement surconsolidé OC Essais triaxiaux CIU sur une argile. Comparaison des essais NC et OC

Comportement surconsolidé OC Essais triaxiaux CIU sur l argile simple.

Comportement surconsolidé OC Essais triaxiaux CIU sur le sable de Sacramento.

Comportement surconsolidé OC Essais triaxiaux CIU sur le sable de Toyoura. Sable lâche

Comportement surconsolidé OC Essais triaxiaux CIU sur le sable de Toyoura. Sable moyen

Comportement surconsolidé OC Essais triaxiaux CIU sur le sable de Toyoura. Sable dense

Variation des modules de rigidité Effet de la déformation.

Variation des modules de rigidité Limites de domaines de comportement. «volumetric threshold shear strain»

Variation des modules de rigidité Évolution de G en fonction de la déformation. Argiles

Variation des modules de rigidité Évolution de G en fonction de la déformation. Sables

État caractéristique Définition.