Modélisation du comportement hydromécanique des sols gonflants non saturés : - Université de Lorraine Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2005

Modélisation du comportement hydromécanique des sols gonflants non saturés :

Résumé

The use of compacted swelling soils in engineering practice is very widely spread, especially in geotechnical and environmental engineering. After their setup, these materials are likely to be subject to complex suction/stress paths involving significant variations of their hydro-mechanical properties which can affect their initial behaviour. It is important to be able to predict the hydromechanical behaviour of these materials taking into account the significant applications for which they are intended. Barcelona team developed a finite-element code (Code_Bright) for the thermo-hydro-mechanical coupling (THM) integrating the BBM elastoplastic model for unsaturated soils based on the independent variables approach. This model is recognized to correctly describe the hydromechanical behaviour of unsaturated soils but fails to take into account some particular observed aspects on swelling soils. A second model BExM was then proposed to address these aspects. The objectif of this study is: (i) to implement the elastoplastic model BExM for the unsaturated swelling soils in the finite-element code (Code_Bright); (ii) to check the numerical model validity through the numerical simulation of laboratory tests made on swelling soils; and (iii) to apply this model to some practical problems. For this purpose, a new family of numerical procedures adapted to the BExM model was introduced into the code. The equation of the yield surface of this model for a given deviatoric stress states was given in a manner to facilitate calculations of its derivatives. The model was checked by the numerical simulation of suction-controlled d?ometric tests made on three different swelling soils. The simulation results showed that the numerical model is able to correctly reproduce the experimental data. Lastly, the model was applied to two practical problems: radioactive waste repository in deep geological layers and a shallow footing under the action of a swelling soil. The results obtained showed the ability of the numerical model to modeling hydromechanical coupled problems
Les sols gonflants compactés sont largement utilisés dans de nombreuses applications, notamment en géotechnique et en géotechnique de l'environnement. Après leur mise en place, ces matériaux risquent d'être soumis à des sollicitations hydriques et/ou mécaniques complexes qui peuvent entraîner de fortes modifications de leurs propriétés hydromécaniques susceptibles de mettre en cause leur fonctionnement initial. Il est donc important de prévoir le comportement hydromécanique de ces matériaux compte tenu des applications sensibles auxquelles ils sont destinés. L'équipe de Barcelone a développé un code de calcul aux éléments finis (Code_ Bright) pour l'analyse des problèmes couplés (THM) dans des géomatériaux, avec l'intégration du modèle élastoplastique (BBM) pour les sols non saturés non gonflants. Ce modèle est capable de décrire correctement le comportement hydromécanique des sols non saturés mais ne tient pas compte de quelques aspects particuliers observés sur des sols gonflants. Un deuxième modèle (BExM) a été alors proposé pour prendre en considération ces aspects. L'objectif principal du travail présenté ici est : (i) d'implanter le modèle élastoplastique BExM pour les sols gonflants non saturés dans le code de calcul aux éléments finis Code_Bright ; (ii) de valider le modèle numérique à partir d'essais réalisés au laboratoire sur des sols gonflants ; et (iii) d'appliquer ce modèle aux simulations des problèmes pratiques. Pour atteindre cet objectif, une nouvelle famille de procédures numériques adaptées au modèle BExM a été introduite dans le code. L'équation de la fonction de charge de ce modèle pour un état donné de contrainte déviatorique a été déterminée de manière à faciliter les calculs de ses dérivées. La validation numérique du modèle a été vérifiée par des simulations numériques d'essais d?ométriques à succion contrôlée, réalisées sur trois sols gonflants différents. Les résultats des simulations numériques de ces essais ont montré les aptitudes du modèle numérique implanté à reproduire correctement les résultats expérimentaux. Enfin, le modèle a été appliqué à deux problèmes pratiques : le stockage de déchets radioactifs dans les couches géologiques profondes et l'effet du retrait-gonflement du sol sur une fondation superficielle. Les résultats obtenus ont montré la capacité du modèle implanté à modéliser des problèmes couplés hydromécaniques

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Dates et versions

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Identifiants

  • HAL Id : tel-01752525 , version 1

Citer

Mohamad Mrad. Modélisation du comportement hydromécanique des sols gonflants non saturés :. Autre. Institut National Polytechnique de Lorraine, 2005. Français. ⟨NNT : 2005INPL075N⟩. ⟨tel-01752525⟩
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