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Dissertations / Theses on the topic 'Mécanique des sols non saturés'
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Mrad, Mohamad. "Modélisation du comportement hydromécanique des sols gonflants non saturés." Phd thesis, Institut National Polytechnique de Lorraine - INPL, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011442.
Full textAbstract:
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.<br />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. <br />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 œdométriques 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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Guellouz, Lamia. "Modélisation du couplage hydraulique mécanique dans les sols non saturés : application aux barrages en terre." Aix-Marseille 2, 1995. http://www.theses.fr/1995AIX22019.
Full textAbstract:
Ce memoire presente une modelisation numerique du couplage hydraulique mecanique dans les sols non satures. Le modele, tout en negligeant les variations de pression de l'air, tient compte de l'influence des deformations volumiques sur l'ecoulement de l'eau. Quand le sol est sature, les effets des pressions interstitielles sur le comportement mecanique du sol sont modelises par le principe des contraintes effectives. Dans le cas d'un sol partiellement sature, le modele suit, dans les limites de son domaine de validite, le principe des contraintes effectives elargi aux sols non satures. On modelise aussi le couplage, pour les sols partiellement satures, par une loi deduite de la notion de surface d'etat. Dans le choix de la loi a utiliser, nous sommes guides par l'etat de saturation du sol, les conditions de chargement, et les resultats experimentaux dont nous disposons pour identifier les parametres du modele. Pour resoudre le probleme, nous l'avons formule sous forme de deux problemes: un hydraulique et un mecanique, fortement couples. La resolution se fait par la methode des elements finis. Le code utilise est sic3 (systeme interactif de conception) de l'universite de technologie de compiegne. L'algorithme de couplage comporte deux niveaux d'iteration imbriques pour un meme pas de temps: une premiere resolution iterative des systemes d'equations non lineaires de chaque probleme, et une boucle externe iterant sur l'ensemble des deux systemes. Les grandeurs de couplage sont echangees entre les deux au cours du calcul. La simulation de la construction d'un barrage en terre homogene: le barrage de la ganne (14. 5m de hauteur), nous a amene a developper des methodes numeriques pour modeliser la construction par couches, et le calcul des pressions interstitielles dans le cas ou le sol est suppose non draine. La participation au troisieme atelier international sur l'analyse numerique des barrages, nous a offert l'opportunite de confronter les resultats de notre modele a ceux d'autres participants et aux mesures effectuees sur le barrage. Il s'agit de simuler la construction, la consolidation et le remplissage du barrage d'el infiernillo (145m de hauteur)
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Ozanam, Odile. "Modélisation numérique des sols élastoplastiques non saturés : application aux barrages en remblais." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1988. http://www.theses.fr/1988ECAP0062.
Full textAbstract:
Modélisation du comportement mécanique et hydraulique des milieux poreux non saturés. Approche par homogénéisation (milieux homogène équivalent). Modélisation par éléments finis d'un problème de conditions aux limites, avec éléments particuliers d'interface pour les surfaces potentielles de suintement. Etude complète d'un barrage en remblai (construction, remplissage, vidange), avec divers degrés de saturation initiale du noyau en argile
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Arson, Chloé. "Étude théorique et numérique de l'endommagement thermo-hydro-mécanique des milieux poreux non saturés." Phd thesis, Ecole des Ponts ParisTech, 2009. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00005608.
Full textAbstract:
Les déchets radioactifs sont stockés dans des milieux poreux multi-phasiques. Un nouveau modèle d'endommagement, formulé en variable indépendantes (contrainte nette, succion et contrainte thermique) est proposé pour ces géomatériaux. La variable d'endommagement est un tenseur d'ordre deux, dont les valeurs principales croissent avec la tension. Les relations contrainte/déformation sont dérivées de l'énergie libre, dont l'expression est postulée. Les rigidités dégradées sont calculées en appliquant le principe de l'Energie Elastique Equivalente pour chaque variable d'état. La fissuration est prise en compte dans les transferts d'humidité, au moyen de longueurs internes. Le modèle d'endommagement a été intégré dans le code d'Eléments Finis Θ-Stock. Le modèle mécanique a été validé en comparant des résultats numériques à des résultats expérimentaux et théoriques. Les tendances données par le modèle dans les études paramétriques sur des configurations réalistes complexes sont bonnes.
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Ho, Xuan Nam. "Comportement hydromécanique des matériaux granulaires compactés non saturés." Thesis, Strasbourg, 2013. http://www.theses.fr/2013STRAD032/document.
Full textAbstract:
Les matériaux granulaires sont souvent utilisés les chaussées à faible et moyen trafic, pour la réalisation des couches d’assise, des couches de forme et de la couche de sol support. Les sollicitations dues au trafic sont les principales causes d’endommagement de ces chaussées qui conduisent à deux modes de dégradation: l’orniérage à grand rayon et la fissuration par fatigue de la couverture bitumineuse. L’influence de la non saturation et de la teneur en fines sur la capacité portante des sols granulaires joue un rôle très important sur la rigidité mécanique ainsi que l’endommagement des structures de chaussées soumises aux chargements répétés du trafic. En plus, le phénomène d’hystérésis produit par les conditions environnementales, notamment les conditions hydriques a également une influence importante sur la rigidité de ces matériaux non liés. Cependant, la méthode de dimensionnement des chaussées neuves en France ne permet pas de prendre en compte correctement l’effet de teneur en fines et l’effet de l’hystérésis hydrique. L’objectif de la thèse est d’étudier l’effet de la non-saturation, de la teneur en fines et de l’hystérésis hydrique sur le comportement mécanique des matériaux granulaires de chaussées soumis aux chargements répétés du trafic. Nous avons réalisé une campagne d’essais à différentes teneurs en eau sur deux chemins d’humidification et de séchage, avec mesure de la succion, de la résistance au cisaillement et du comportement résilient (essais triaxiaux à chargements répétés). Finalement, à l’aide de ces résultats expérimentaux, nous avons déterminé les paramètres des modèles classiques d’élasticité non linéaire. Ces modèles sont implantés dans le code de calcul aux éléments finis CAST3M pour déterminer la déflexion de chaussées souples lorsqu’elles sont soumises à des sollicitations mécaniques de trafic et des sollicitations hydriques environnementales<br>Granular materials are often used in low traffic pavement structures, with unbound granular base and sub-base layers. The load due to traffic is one of the principal damage modes for these pavements. The main design criteria for these pavements are a rutting criterion for the subgrade, a fatigue criterion for the asphalt layer. The variation of the unsaturated state and the clay content in granular materials have a significant influence on their mechanical behavior. In addition, the hysteresis phenomenon produced by the environmental conditions, including water conditions also has a very important influence on the rigidity of the unbound material. Whereas, the French design method is based on linear elastic calculations. It does not take into account theinfluence of clay content of pavement materials and the influence of the hysteresis phenomenon. Then, the objective of this thesis is to study the unsaturated state, the clay content and the hysteresis phenomenon on mechanical behavior of unbound granular materials for roads subjected to traffic loading. A series of tests for different water contents on both wetting and drying paths have been carried out with matrix suction measurements, shear tests and repeated load triaxial tests for the resilient behavior. Finally, the experimental results were simulated using the nonlinear elastic model (modified Boyce model) generally used for the resilient behavior of granular soils. These models are implemented in the finite element code and calculations have been performed with CAST3M to determine the deflection of full scale pavements at different environmental conditions
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Andrianatrehina, Soanarivo Rinah. "Comportement hydro-mécanique des sols fins compactés au voisinage de la saturation. : application aux remblais routiers." Thesis, Le Havre, 2016. http://www.theses.fr/2016LEHA0030.
Full textAbstract:
La thèse présente un ensemble de résultats expérimentaux sur des sols fins très plastiques compactés au voisinage de l’optimum Proctor normal (OPN). Elle est réalisée dans le cadre du projet ANR TerreDurable qui traite de la conception des ouvrages en terre en sols fins. Après l’étude de l’effet de compactage sur des chemins de drainage-humidification, la fissuration induite par la dessiccation est mise en évidence et analysée. Par ailleurs, des relations entre différents paramètres mécaniques (module, IPI, Résistance à la compression) et hydriques (succion, perméabilité, ..) en fonction de l’énergie de compactage et du mode de préparation sont présentées. Le comportement mécanique des sols fins compactés est étudié sur des chemins œdométriques et triaxiaux saturés et non saturés, drainés et non drainés. Dans ce dernier cas, l’évolution des paramètres de pression interstitielle de Skempton est analysée sur des chemins isotropes et déviatoires. Ceci a nécessité la mise au point d’une cellule triaxiale équipée de psychromètres à effet Peltier, de tensiomètre et de jauges de déformations<br>The thesis presents an experimental study on very high plasticity soils compacted near of the standard Proctor optimum (SPO). It is performed as part of the ANR TerreDurable project which is devoted on the design of earthworks with fine soils. After the study of the effect of compaction on drying-wetting paths, induced cracking of drying is highlighted and analyzed. Furthermore, relationships between different mechanical parameters (modulus, IPI, compressive strength) and water (suction, permeability) according to the energy of compaction and method of preparation are shown. The mechanical behavior of soils compacted fine soils is studied on saturated and unsaturated, drained and undrained oedometer and triaxial. For the unsaturated undrained triaxial, the change in Skempton parameters pore pressure is analyzed on isotropic and deviatoric paths. This required the development of a triaxial cell equipped with psychrometers, tensiometer and strain gauges
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Magnin, Philippe. "Modélisation de la consolidation des sols non saturés : amélioration, validation, justification du logiciel UDAM." Phd thesis, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 1995. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00529471.
Full textAbstract:
La tenue des barrages en remblai homogènes dépend fortement de la variation de teneur en eau du sol compacté, comme le montrent les ruptures d'ouvrages connues. Mais jusqu'à présent il n'existait pas de méthode permettant de relier le coefficient de sécurité à la teneur en eau. Le programme UDAM modélise le comportement de massifs de sols non saturés durant leur construction. Le modèle est composé de deux équations de conservation (eau et air) et d'une équation d'équilibre. Des surfaces d'états sont utilisées pour calculer l'indice des vides et le degré de saturation. La loi de comportement mécanique est celle de DUNCAN. La résolution numérique est composée d'une intégration en temps de type EULER semi-implicite et d'une discrétisation spatiale de type GALERKIN bidimensionnelle Ql. Dans ce mémoire, on abordera le calcul de bornes limitant le pas de temps. Un critère de pas de temps minimum limitant le domaine d'oscillation est calculé par une approche théorique sur la discrétisation. La borne supérieure est calculée pour garantir la stabilité du modèle. Le programme UDAM est ensuite validé sur trois cas de barrages différents (MIRGENBACH, La GANNE, El INFIERNILLO). Une démarche d'identification pour les paramètres de la surface d'état a été proposée. On trouvera aussi un essai de mise en eau des ouvrages. Enfin dans une partie informatique, on trouvera une description des notions intrinsèques du code, un pré-processeur graphique de traitement des résultats ainsi qu'un système de distribution des informations entre les différents outils périphériques.
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Taibi, Said. "Comportement mécanique et hydraulique des sols soumis à une pression interstitielle négative - Etude expérimentale et modélisation." Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 1994. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00257984.
Full textAbstract:
La thèse présente un ensemble de résultats expérimentaux sur des sols soumis à une pression interstitielle négative sur différents chemins : drainage- humidification, oedométrique, triaxial, etc... Ceux-ci mettent en évidence les différents domaines de comportement du sol et les aspects spécifiques du comportement dans chaque domaine : saturé, quasi-saturé faiblement saturé.<br />Parallèlement, une modélisation à partir d'arrangements réguliers de billes est proposée et validée par confrontation avec les résultats expérimentaux ; cette<br />approche permet d'expliquer un certain nombre de comportements observés dans la réalité et est à la base d'une modélisation élasto-plastique du comportement des sols partiellement saturés utilisant un concept de contraintes effectives généralisées.<br />L'étude est complétée par des mesures de perméabilités polyphasiques dans différents matériaux et la recherche d'une plus grande cohérence entre toutes les propriétés de ces matériaux.
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Jamin, Frédéric. "Contribution à l'étude du transport de matière et de la rhéologie dans les sols non saturés à différentes températures." Montpellier 2, 2003. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00006051.
Full text
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Giakoumakis, Spiros. "Effets de la température sur les caractéristiques hydrodynamiques de deux sols non-saturés, indéformables : contribution à l'étude de la propagation du gel." Grenoble INPG, 1987. http://www.theses.fr/1987INPG0050.
Full text
11
Alshihabi, Omran. "Étude en laboratoire du comportement d'un sol compacté non saturé : influence des cycles de séchage-humidification." Lille 1, 2002. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2002/50376-2002-167-168.pdf.
Full textAbstract:
Le travail de thèse porte sur une étude expérimentale du comportement d'un sol compacté partiellement saturé. Il s'intéresse également sur l'effet des cycles séchage - humidification sur ce comportement. L'étude a été réalisée à l'aide des œdomètres et des cellules triaxiales qui permettent de contrôler la succion. Ce travail comporte quatre parties. La première concerne une étude bibliographique des travaux réalisés sur les sols compactés et le comportement du sol non saturé. On présente aussi les travaux réalisés sur les sols non saturés, l'effet de la succion sur la compressibilité et la courbe de résistance et l'effet des cycles de séchage -humidification sur le potentiel de gonflement. Cette partie s'achève par une revue des différents modèles développés pour le sol non saturé. La seconde est consacrée à la déscription du sol étudié. Aprés la présentation des caractéristiques mécaniques et intrinsèques de ce matériau, on présente la méthode de préparation et une analyse de l'homogénéité des échantillons étudiés. La troisième partie présente les résultats d'une étude réalisée à l'œdomètre à succion contrôlée. L'effet des cycles de séchage - humidification sur la courbe de compressibilité est étudié. Les paramètres de BBM modèle sont estimés et utilisés pour tester le modèle sur des essais avec ou sans cycle. Enfin, dans cette dernière partie, une étude à l'appareil triaxial est présentée. Cette partie traite deux aspects, le premier sur l'effet de la succion sur la courbe de résistance et le deuxième étudie l'effet des cycles de séchage - humidification sur le comportement du sol à l'état saturé au cours du cisaillement.
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Bonelli, Stéphane. "Contribution à la résolution de problèmes élastoplastiques de mécanique des sols et d'écoulements non saturés par la méthode des éléments finis." Aix-Marseille 2, 1993. http://www.theses.fr/1993AIX22038.
Full textAbstract:
Cette étude s'est déroulée au sein de l'équipe "Modèles Numériques" de l'institut méditerranéen de technologie. Elle s'inscrit dans la motivation actuelle de la communauté scientifique, dont le CEMAGREF, a pouvoir bien simuler un ouvrage de type barrage en terre. Le choix d'un bon modèle de sol (difficulté majeure) n'est pas discute dans ce travail. L'effort est essentiellement porté sur les outils numériques permettant de dégager plus de temps sur la pré- ou post-étude (le vrai problème d'ingénierie), en réalisant des simulations fortement non linéaires avec un confort appréciable et une précision satisfaisante. L'écriture des lois de bilan d'un milieu poreux déformable polyphasique permet de lister les hypothèses sous-jacentes des modeles usuels, d'introduire les outils de travail heuristiques (principe de Terzaghi, loi de Darcy), et de mettre en évidence les lacunes actuelles de compréhension, de modélisation et d'identification. On tente une approche unifiée des outils classiques utilises en élastoplasticité pour décrire le comportement mécanique des sols satures parfaitement draines. Le modèle CJS (Cambou/Jafari/Sidoroff) pour les sols non cohérents est expose. L'étude formelle des lois élastoplastiques multimécanismes non standard est réalisée: après une rapide analyse de l'existence et de l'unicité en vitesse de variables internes pour une vitesse de déformation donnée, on met le problème sous la forme connue d'une équation différentielle ordinaire ou algébrique. La résolution numérique de problèmes aux limites de type élastoplastique ou écoulement non sature est exposée; elle est mise en oeuvre dans le code aux éléments finis SIC. 2 developpé a l'université de technologie de Compiègne. On propose plusieurs méthodes originales, que l'on compare a d'autres codes de calcul, a des résultats expérimentaux ou a des relevés in situ.
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JAMIN, Frédéric. "Contribution à l'étude du transport de matière et de la rhéologie dans les sols non saturés à différentes températures." Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00006051.
Full textAbstract:
Les résultats de cette recherche concernent trois volets :<br />Le volet théorique (partie I) présente une modélisation générale du comportement thermo-hydro-mécanique de sols non saturés. Le modèle prend en compte la déformation du squelette, la filtration des phases liquide et gazeuse, la diffusion de vapeur, la conduction de chaleur et le changement de phase liquide-vapeur. Cette modélisation est utilisée pour décrire le transport d'eau dans un sol non saturé en favorisant les phénomènes de filtration de liquide, de diffusion de vapeur d'eau et de changement de phase d'eau liquide-vapeur. <br />Le volet instrumental (partie II) porte sur la réalisation d'un banc de sorption et d'un dispositif de type plaque de pression en température. Ces matériels permettent de réaliser des essais de désaturation et de déterminer la courbe caractéristique sol-eau. Un autre aspect concerne la rénovation d'un appareil triaxial thermique en le dotant d'une instrumentation plus adaptée à l'étude du comportement thermo-hydro-mécanique de sols non saturés.<br />Le volet expérimental est double. Le premier aspect (partie III), relatif à l'étude de la désaturation et à la détermination de la courbe caractéristique d'une argile plastique et d'un sable limoneux argileux à 20°C et 60°C, porte sur la détermination d'un coefficient de transport en phase liquide. Le second aspect (partie IV) s'intéresse à la représentation de surfaces de charge dans le cas du sable limoneux argileux non saturé à différentes températures. Cette surface de charge présente un caractère thermo-extensif dont on propose une modélisation et une interprétation physique.
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Soemitro, Ria Asih Aryani. "Contribution à l'étude du rôle de la pression interstitielle négative dans le gonflement et d'autres aspects du comportement des sols non saturés." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1994. http://www.theses.fr/1994ECAP0342.
Full textAbstract:
La présente thèse a pour objet d'étudier le comportement des sols lorsqu'ils sont soumis à une pression interstitielle négative ou une contrainte. La première partie est consacrée aux études bibliographiques générales sur l'effondrement et les sols gonflants. Le comportement des sols lors de cycle de dessiccation-humidification a été étudié pour avoir des informations sur le rôle de la structure des sols et les correspondances entre les paramètres des sols soumis à une pression interstitielle négative. Une étude du gonflement sur une montmorillonite compactée sous forte contrainte a été faite à contrainte mécanique ou pression négative imposées. Des mesures de pression de gonflement ont été effectuée sur la montmorillonite compactée très dense et à l'OPN, ainsi qu'une validation a partir du modèle développé à l'École centrale de Paris. Ce modèle permet de définir une courbe de pression de gonflement pour tous les états initiaux du matériau. L'influence d'un produit hydrophobant sur le comportement mécanique et le gonflement a été observée sur la montmorillonite compactée à l'OP. Certains aspects du comportement cyclique et du compactage sous fortes contraintes sur la kaolinite P 300 et l'argile blanche ont été observés sur chemin œdométrique. Une étude de l'effondrement du matériau de la verne a été faite sur chemin oedometrique sous contrainte verticale constante et sur chemin isotrope à surpression d'air. Les essais triaxiaux à surpression d'air ont été faits sur des échantillons de kaolinite P 300 compactes à l'OPN. Les résultats montrent qu'une interprétation basée sur le concept de la contrainte effective de Terzaghi est satisfaisante dans ce cas.
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Vo, Thi Dong. "Modélisation numérique et analytique de la fissuration de séchage des sols argileux." Thesis, Paris Est, 2017. http://www.theses.fr/2017PESC1214/document.
Full textAbstract:
Ce travail a pour objectif d’étudier la fissuration des sols due au séchage par des approches numérique et analytique. L’initiation et la propagation des fissures sont investiguées en utilisant un code de calcul aux éléments finis avec la présence des joints cohésifs. Les couplages entre le problème hydraulique et le comportement mécanique en présence des discontinuités sont considérés. La loi de la fissure cohésive est appliquée pour modéliser l’initiation et la propagation des fissures.Tout d’abord, les résultats d’un essai de séchage au laboratoire réalisé sur un sol argileux à l’état liquide sont utilisés afin d’évaluer la méthode numérique proposée. Les résultats numériques montrent que le modèle est capable de reproduire les tendances principales du processus de séchage. Elle souligne aussi l’importance des conditions aux limites dans l’initiation des fissures. Ensuite, une approche énergétique est proposée pour étudier l’initiation d’une fissure. Les énergies élastiques avant et après l’initiation de la fissure sont estimées par les deux approches analytique et numérique. L’énergie dissipée lors de l’initiation de la fissure est comparée avec le taux d’énergie pour créer une fissure. Les analyses montrent que le critère d’énergie peut est atteint avant le critère de contrainte. La dissipation de l’énergie cumulée correspond à la propagation instable lors de l’initiation de la fissure. De plus, le développement et la géométrie des fissures sont étudiés essentiellement par les simulations numériques avec plusieurs joints cohésifs. Les résultats numériques montrent que la fissuration se produit souvent progressivement pour former différentes familles de fissures par un processus dichotomique (une fissure apparait au milieu de deux fissures existantes). La propagation d’une fissure est brutale dans la phase d’initiation pour atteindre une profondeur appelée ‘ultime’. Les fissures dans chaque famille peuvent apparaitre simultanément à un même niveau de succion et présentent une même profondeur ultime. En se basant sur les résultats numériques et quelques analyses analytiques supplémentaires, des relations empiriques sont proposées afin de prédire l’espacement et la profondeur ultime des fissures. Finalement, quelques calculs préliminaires sont réalisés afin d’évaluer le potentiel de la méthode numérique proposée pour prédire la fissuration liée au séchage des ouvrages en terre<br>This work focuses on the analysis of desiccation cracking by numerical and analytical approaches. The initiation and the propagation of cracks are investigated by using a finite element code including cohesive joints elements. Coupling between the hydraulic and the mechanical processes in the presence of discontinuities is considered. The cohesive crack’s law is applied to simulate the initiation and the propagation of cracks.Results of a laboratory experiments performed on slurry clay soil are first used to evaluate the proposed numerical modelling method. The results show that the method is able to reproduce the main trends of desiccation process. The importance of boundary conditions are also discussed. Second, an energy approach is proposed to study the initiation of cracks. The energies before and after crack initiation are estimated by both numerical and analytical solutions. The energy released by cracking is then compared to the crack energy to discuss crack initiation conditions. The analysis shows that the energy criterion is reached before the stress criterion, and this can explain unstable crack propagation at the beginning. Third, the development and the geometry of desiccation cracks are studied by numerical simulation with several cohesive joints. The numerical results show that cracking occurs sequentially to form different cracks families with a dichotomy process (the subsequent cracks appear at the middle of two existing neighboring ones). The cracks in each family appear simultaneously and reach an identical ultimate depth. From the numerical results and additional analytical analysis, empirical correlations are proposed to predict the spacing and crack depth. Finally, some preliminary studies are performed showing that the proposed numerical method can be used to predict the desiccation crack phenomena observed on geotechnical earth structures
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Devillers, Philippe. "Couplages thermohydromécaniques en milieux poreux : application à la consolidation d'un sol non saturé." Montpellier 2, 1998. http://www.theses.fr/1998MON20069.
Full textAbstract:
L'etude presentee dans ce memoire est une contribution a l'analyse des couplages thermohydromecaniques en milieux poreux non satures. On se propose de faire le lien entre des acquis experimentaux confirmes et un cadre theorique general offrant une plus grande ouverture sur les applications. La partie i est consacree a la modelisation des transferts de matiere et d'energie dans un milieu triphasique deformable considere comme la superposition de quatre milieux continus en interaction, le squelette solide qui se deforme, l'eau liquide, la vapeur d'eau, et l'air suppose regrouper tous les autres gaz. L'ecriture de l'inegalite de clausius-duhem permet d'obtenir les lois de conduction de la chaleur, de l'eau liquide, de la phase gazeuse, la loi de fick et la loi de changement de phase. La partie ii est consacree a la clarification d'une loi de comportement thermohydromecanique pour les sols non satures en conditions oedometriques. A travers une etude essentiellement experimentale, on verifie tout d'abord la validite de cette loi dans le cas d'un chargement mecanique, hydraulique ou thermique. Ensuite, on met en evidence l'influence du chemin de chargement thermomecanique dans la consolidation des sols non satures. Les conclusions de cette etude nous amenent a proposer une nouvelle formulation de cette loi de comportement. La partie iii a pour objectif d'inscrire la partie elastique de cette loi de comportement dans un cadre thermodynamique afin de mettre en evidence les couplages entre phenomenes. La confrontation des approches theorique et experimentale a la fois en terme d'equations d'etat, et par l'intermediaire de relations explicites entre les coefficients respectifs, nous permet d'identifier, a differentes temperatures, le coefficient de biot b#e et de proposer une relation liant les variations de l'indice des vides et de la teneur en eau dans la consolidation mecanique sur un sol non sature.
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Laine, Christophe. "Etude de l'influence de la zone non saturée sur l’équilibre des pentes instables." Lyon, INSA, 1989. http://www.theses.fr/1989ISAL0092.
Full textAbstract:
L'influence des écoulements sur la stabilité des pentes colluviales est connue depuis longtemps. On suppose classiquement que l'eau chemine transversalement dans le sol depuis les barres rocheuses dominant le versant. Cependant, ce schéma d'alimentation ne suffit pas pour comprendre le mécanisme des ruptures de pente consécutives à des pluies importantes. On propose de prendre en compte les quantités d'eau provenant de la pluie et s'infiltrant, en profondeur, au travers de la zone non saturée du sol. L'instrumentation d'un site de glissement de terrain à Salins (39) nous a permis de vérifier partiellement ce concept. En adoptant ce schéma d'écoulement, il apparaît que le principal facteur d'instabilité est le recollement d'un front d'infiltration avec la zone dont la saturation est entretenue par l'alimentation amont. La modélisation de l'hydrodynamique de la zone non saturée est donc indispensable pour prévoir l'influence de la pluie sur l'équilibre d'une pente colluviale<br>The important influence of groundwater seepage on the stability of natural slopes has for long been recognised. It is usually supposed that water circulates slowly, coming from upper rock formation. However, this hydrological theory does not fully explain the mechanism of slope failures, induced by heavy rainfalls. Authors propose to take into account the rainwater quantities which drain vertically through the unsaturated zone. The survey of a landslide at Salins (39, France) allowed us to partially verify this concept. Considering this approach for groundwater flow, it seems that the safety factor of slope is greatly reduced when a "wetting band" reaches the zone where the saturation is maintained by uphill water supplies. In order to predict the influence of rainfalls on slope stability, the simulation of soil water dynamics in the unsaturated zone is therefore required
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Saiyouri, Nadia. "Approche microstructurale et modélisation des transferts d'eau et du gonflement dans les argiles non saturées." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1996. http://www.theses.fr/1996ECAP0446.
Full textAbstract:
Le travail que nous avons mené s'inscrit dans le cadre d'un projet de recherche et de prospection dans le domaine des stockages de déchets nucléaires de haute activité. Plus particulièrement, nous nous sommes intéressés à un concept de construction de barrières ouvragées en argile gonflante, dont l'objectif est de permettre de retrouver âpres entreposage des déchets une étanchéité suffisante du site aux écoulements d'eau. Des travaux antérieurs menés au CEA avaient permis de sélectionner une argile: foca7 pour ses qualités de gonflement et de mener un programme expérimental sur lequel nous nous sommes en partie appuyés. Les transferts d'eau dans les argiles constituent, par ailleurs, un sujet ou les approches pour le traiter sont nombreuses. Celle que nous développons dans cette thèse consiste à s'appuyer sur des analyses de l'évolution de la microstructure lors de la phase d'hydratation. L'application des lois de la mécanique des milieux continus au volume représentatif de l'argile nous a permis d'obtenir l'équation de richards que nous avons résolue à l'aide de la méthode des différences finies. Nous avons fait un schéma implicite que nous avons applique tout d'abord à l'étude des transferts d'eau en matrice rigide dans l'argile foca7. Ce calcul nécessite de connaitre, en plus des conditions aux limites et initiale, la fonction de diffusion dans l'argile. Nous supposons, dans ce cas, que l'écoulement est provoqué par le potentiel de succion uniquement. Les résultats obtenus sont compares à des profils de teneur en eau en fonction du temps et de la cote dans l'échantillon d'argile mesurées à l'aide d'un banc gamma double source du CEA. Sur un échantillon en gonflement à volume confine. L'accord observe est satisfaisant. La deuxième étape de ce travail à porte sur l'étude expérimentale du gonflement lors de l'hydratation d'échantillons compactes. Les expériences ont été faites sur deux argiles: foca7 qui est calcique et mx80 qui est sodique, afin de pouvoir établir des comparaisons concernant l'influence du cation échangeable de l'argile. Cette étude a permis de suivre le gonflement par hydratation des échantillons smectitiques par analyse par la méthode de diffraction des rayons x par transmission. Elle a permis d'apporter des éléments d'information sur le phénomène du gonflement des argiles compactées, a l'échelle macroscopique et microscopique, i. E. : en liaison avec le rôle de l'eau interfoliaire ou située dans des espaces poreux plus importants. Il ressort de cette étude que la transition de l'état presque sec à un état hydrate se fait d'abord par une insertion de molécules d'eau couche par couche dans les espaces poreux de petite dimension (espaces interfoliaires). Ceci provoque une division des particules initiales. Puis, on assiste à un éloignement progressif de ces particules de taille inferieures. Ensuite, l'évaluation théorique de la pression de gonflement à l'aide du modèle de la double couche diffuse à donne des résultats qui respectent l'ordre de grandeur obtenu expérimentalement. Ce potentiel de gonflement a servi dans l'évaluation des nouveaux coefficients de diffusion que l'on a utilisé pour modéliser le transfert d'eau dans une matrice déformable d'argile foca7. De la même manière ces résultats sont comparés aux valeurs expérimentales obtenues au banc gamma sur un échantillon de foca7 en gonflement libre. La aussi l'accord entre mesures et calcul s'est avère tout à fait satisfaisant
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Salager, Simon. "Etude de la rétention d'eau et de la consolidation de sols dans un cadre thermo-hydro-mécanique." Montpellier 2, 2007. http://www.theses.fr/2007MON20087.
Full text
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Sediki, Ouardia. "Étude des mécanismes d’instabilité et d’envol des particules en lien avec l’hydratation des sols fins." Thesis, Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0114/document.
Full textAbstract:
L’objectif de cette thèse est de caractériser les mécanismes de déstructuration en surface des sols compactés, soumis à des sollicitations cycliques de roulement. Ces chargements cycliques, générés par le trafic, sont principalement responsables de l’envol de particules fines et poussières sur les chantiers de terrassement. La présente étude est réalisée en collaboration avec la Fédération Nationale des Travaux Publics et le Syndicat Professionnel des Terrassiers de France, dans le cadre de leur engagement volontaire, qui vise à mieux contrôler les consommations en eau sur les chantiers de terrassement, utilisée pour réduire les particules fines en vol. La première partie du rapport consiste à aborder l’évolution des propriétés des sols compactés au moyen de différentes méthodes de compactage, au laboratoire comme in-situ. La méthode de compactage par roulement a été adoptée, à l’échelle du laboratoire, afin de reproduire une rotation des tenseurs de contraintes similaire à celle appliquée in-situ. L’étude a confirmé que la méthode de compactage par roulement proposée permet, à la fois de reproduire une rotation continue du tenseur de contraintes, et de conserver un état de densité moyen proche de celui de la référence de compactage du laboratoire. L’étude microstructurale a souligné que la taille des pores inter-agrégats est gouvernée par le compactage, tandis que la taille des pores intra-agrégats est influencée par l’humidification du sol. L’étude des mécanismes de déstructuration de surface de sol sous sollicitations de roulement, responsables de l’envol, a été effectuée dans la seconde partie de l’étude. Cette partie met en évidence l’influence des cycles de roulement sur l’état de surface du sol compacté et son évolution. Les premiers cycles de roulement génèrent un détachement d’agrégats de grande taille, puis, sous l’effet des passages répétitifs, ces agrégats se décomposent en plus petits agrégats, voire en particules fines sujettes à l’envol. La déstructuration de surface est liée aux conditions de mise en œuvre, à l’état de compacité, au processus du séchage, ainsi qu’au type de sol. La troisième partie de la thèse porte sur l’étude du potentiel d’adsorption et d’infiltration de l’eau dans les sols non consolidés lors de leur arrosage par brumisation. Des corrélations entre la surface spécifique et le potentiel d’adsorption avec la conductivité hydraulique du sol ont été établies. L’analyse de la structure de la surface via le traitement d’images a démontré le phénomène d’agrégation sous humidification, qui est fonction de la composition granulométrique et minéralogique du sol. Sur la base de l'étude d'adsorption et d'infiltration, un paramètre d’arrosage est proposé pour lier les propriétés hydrauliques du sol avec le matériel d’arrosage in-situ<br>The aim of this thesis is to characterize the soil surface degradation mechanisms of compacted soils subjected to cyclic rolling solicitations. These cyclic loadings generated by traffic are the main responsible of dust emission during earthworks. The present study was carried out in collaboration with “Fédération Nationale des Travaux Publics” and “Syndicat Professionnel des Terrassiers de France“, as part of their voluntary commitment to better control the water consumption during earthworks implementation, and particularly for dust abatement. The first part of the report deals with the evolution of soil compaction properties obtained by using different compaction methods, at laboratory and in-situ scales. The rolling compaction method has been considered, at laboratory scale in order to reproduce a stress tensor rotation similar to that applied in-situ. The study confirmed that the proposed rolling compaction method allows both to reproduce a continuous rotation of the stress tensor, and to maintain an average density state close to that of the laboratory compaction reference. The microstructural study highlighted that inter-aggregate pore size is governed by compaction, while intra-aggregate pore size is influenced by soil humidification. The study of mechanisms of soil surface degradation under rolling loads, responsible for the dust emission, was carried out in the second part of the study. This part demonstrates the influence of rolling cycles on the soil surface state of compacted soil and its evolution. The first rolling cycles generates a pullout aggregates, and then, under the effect of repetitive passages, these aggregates break down into smaller aggregates, or even fine particles with high dust emission potential. Soil surface degradation occurs to be linked to the implementation conditions, the compaction degree, the drying process as well as the type of soil. The third part of the study deals with the water adsorption and infiltration potential of unconsolidated soils during spraying phase by water mist. Correlations between soil specific surface area and adsorption potential with the hydraulic conductivity of the soil have been established. The analysis of the surface structure via image processing demonstrated the aggregation phenomenon under humidification, which is a function of the granulometric and mineralogical composition of the soil. Based on the adsorption and infiltration study, a spraying parameter is proposed to link the hydraulic properties of soil with the spraying system used in-situ
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Hemmati, Sahar. "Etude de l'Interaction Sol-Végétation-Atmosphère avec une approche couplée Thermo-Hydro-Mécanique." Phd thesis, Ecole des Ponts ParisTech, 2009. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00005609.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est d'étudier, par une approche numérique bidimensionnelle, l'effet de l'interaction sol-végétation-atmosphère et de l'extraction par des racines d'arbres isolés sur le comportement thermo-hydro-mécanique des sols argileux sensibles au retrait-gonflement. Le cas de l'interaction sol-végétation-atmosphère a été étudié en se basant sur les données obtenues sur le site de Mormoiron instrumenté par le BRGM avec des sondes capacitives Humitub et des extensomètres. Afin d'exploiter les données de teneur en eau enregistrée, on a commencé par un travail expérimental d'étalonnage en laboratoire. L'étalonnage a été réalisé sur différents matériaux. L'influence de la variation de température et du type de sol sur la mesure de teneur en eau a été étudiée. Les résultats semblent montrer que les sondes capacitives comme Humitub ne sont pas adaptées à des sols argileux comme l'argile de Mormoiron. Les études bibliographiques ont aussi montré la dépendance importante des mesures effectuées par cette méthode capacitive vis-à-vis de la fréquence, surtout dans le cas des sols ayant une capacité d'échange cationique élevée. Un modèle bidimensionnel de l'interaction sol-végétation-atmosphère et un modèle bidimensionnel d'extraction d'eau par des racines ont été développés afin de décrire les effets climatiques et végétaux sur le comportement thermo-hydro-mécanique d'un milieu non saturé. Ces modèles ont été implantés dans le code de calcul aux éléments finis θ-STOCK (Gatmiri, 1997). La vérification du modèle de l'interaction sol-végétation atmosphère a été faite par le biais d'une comparaison des résultats de calcul avec les données in situ disponibles sur le site de Mormoiron et les données météorologiques de la station Carpentras. Les calculs ont été ensuite étendus à des périodes particulièrement sèches et particulièrement humides. La modélisation d'une période plus longue de 20 ans a été également effectuée. Le modèle d'extraction par des racines a été vérifié sur quelques études de cas rapportés par Biddle (1998), en utilisant les données météorologiques de la station de Londres et en considérant l'effet de l'interaction sol-végétation-atmosphère sur la surface du sol. L'ensemble des résultats obtenus montre la pertinence de l'approche numérique adoptée. Cette étude de modélisation a été finalement complétée en considérant une fondation superficielle d'une maison. Les résultats ont montré clairement le rôle de la présence d'un arbre, ainsi que l'importance de sa distance de la maison sur les tassements du sol.
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Ghasemzadeh, Hasan. "Couplages dans les géomatériaux multiphasiques : effets de la température et de la chimie." Phd thesis, Ecole des Ponts ParisTech, 2006. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00002077.
Full textAbstract:
Le transport des composants chimiques dans le sol par l'eau est une cause principale de la pollution du sol. Ce transport a lieu autour des remblais et de la zone de stockage du déchet nucléaire, des rejets et des pertes de mine, etc. Un grand nombre de ces sites est non saturé de l'eau et dans certains cas la chaleur peut changer le destin des espèces chimiques, qui nous mènent à un problème couplé dans le milieu multiphasique. Dans ce mémoire, les simulations numériques avec un modèle thermo-hydro-mécanique existant et les modélisations théoriques et les simulations numériques du transport et les interactions d'une espèce chimique dans les milieux multiphasiques sont présentées. Les formulations THM intégrées dans le Code_Aster sont présentés. L'excavation, la mise en place de barrière ouvragée et le chargement thermique de puits de stockage des déchets nucléaires sont modélisés. La vérification du modèle est presentée à travers de ces simulations numériques. Une modélisation théorique du comportement thermo-hydro-mécanique couplée aux phénomènes chimiques est ensuite présentée dans le cadre d'une approche entièrement couplée dans laquelle l'eau, le gaz, l'espèce chimique et le squelette de sol ont été considérés comme constituants; les inconnues correspondantes sont la température, la pression de l'eau, la pression de gaz, la concentration chimique et les déplacements. Pour chaque constituant, l'équation de bilan de masse et la loi de comportement appropriée sont écrites et résolues simultanément. Les résultats de ce modèle ont été comparés à des résultats théoriques et expérimentaux existant dans la littérature. Les résultats de quelques applications du modèle sont également présentées. Enfin, quelques perspectives de recherche sont proposées. En particulier, il y a un besoin d'effectuer des expériences pour obtenir les paramètres nécessaires du sol pour permettre de modéliser plus précisément le transport de la chaleur et du soluté dans les sols non saturés et déformables.
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Tran, Bao Viet. "Approche micromécanique du comportement d'un matériau fissuré non saturé." Phd thesis, Université Paris-Est, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00601102.
Full textAbstract:
On s'intéresse plus particulièrement à la modélisation du comportement d'un matériau hétérogène méso-fissuré (béton, roche,...), soumis à une sollicitation thermo-hydro-mécanique avec prise en compte du couplage géométrique. Pour conduire cette étude, on s'appuie notamment sur les approches micro-mécaniques du comportement des milieux méso-fissurés non saturés développées depuis quelques années au Laboratoire des Matériaux et des Structures du Génie Civil - Ur Navier - Université Paris Est. Le milieu fissuré non saturé traité ici est constitué d'une matrice solide homogène élastique linéaire et de fissures connectées saturées par deux fluides immiscibles : un liquide et un gaz séparés par une surface capillaire. La fissure est traditionnellement considérée comme une cavité ellipsoïdale (cas 3D) ou elliptique (cas 2D) dont le rapport d'aspect tend vers zéro. Deux morphologies typiques de matériau sont considérés dans ce travail : la situation où les fissures sont toutes orientées dans la même direction et la situation où les fissures possèdent des orientations aléatoires. Dans une première étape, on rappelle brièvement les résultats disponibles concernant la modélisation des fissures non saturées par des cavités ellipsoïdales aplaties. A la fin de cette première partie, on complète les résultats déjà disponibles en étudiant l'influence de l'histoire de chargement sur la réponse de matériau. Dans une deuxième étape, on s'attache à valider une partie des résultats obtenus en utilisant une description des efforts capillaires dans les fissures par une précontrainte homogène en seréférant aux solutions analytiques exactes disponibles dans la littérature permettant de décrire le comportement d'une fissure isolée au sein d'une matrice élastique. Dans une troisième étape, on s'intéresse aux phénomènes de propagation des fissures en condition non saturée. Les lois de propagation sous critique et le phénomène de branchement des fissures sont également prises en compte dans cette approche. La dernière partie de la thèse concerne l'influence de la température sur le comportement des milieux poreux non saturés
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Arairo, Wahib. "Influence des cycles hydriques de la dessiccation et de l’humidification sur le comportement hydromécanique des géomatériaux non saturés." Thesis, Lyon, INSA, 2013. http://www.theses.fr/2013ISAL0028/document.
Full textAbstract:
Ce travail de recherche porte sur le comportement des milieux poreux (triphasiques), plus particulièrement les sols non saturés sous sollicitations hydro-mécaniques. Un modèle constitutif élastoplastique couplé est développé. Ce modèle original est formulé selon les principes suivants: une loi constitutive est développée pour décrire le comportement de chaque phase (squelette solide, liquide, et gaz). Ensuite, des relations de couplage sont ajoutées entre chacune des phases. Pour le comportement du squelette solide, une loi élastoplastique non associée est adoptée, avec deux surfaces de charges, en cisaillement et en compression. La partie hydrique est décrite par une formulation qui permet de prendre en compte l’effet d’hystérésis. Ce modèle a été enrichi par une relation de couplage hydromécanique qui permet d’exprimer la pression d’entrée d’air en fonction de la porosité. Ensuite, le couplage complet se fait avec la contrainte effective de Bishop en utilisant une nouvelle définition du paramètre de succion χ grâce à laquelle, les différents phénomènes présents dans la réponse des milieux poreux sous différentes sollicitations peuvent être reproduits. Ce modèle est validé par une confrontation à des données expérimentales issues de la littérature sur différents types de sol (sable, limon,…). Le modèle est implanté dans le code aux éléments finis Cast3M. L’analyse de problèmes particuliers, tels que la mise en œuvre d’un cas test d’un sol d’assise soumis à un cycle pluvial, ainsi que l’étude de la stabilité d’une pente, permette de montrer la capacité du modèle à reproduire le comportement des milieux poreux non saturés<br>This work focuses on the behaviour of porous triphasic media, particularly on unsaturated soils subjected to hydromechanical loading. A coupled elastoplastic constitutive model has been developed. This original model is formulated according to the following principles: (1) a constitutive law describing the behaviour of different phases (solid skeleton, liquid and gas). (2) coupling relationships between each phase. For the behaviour of the solid skeleton, a non associated elastoplastic constitutive law is adopted, with two loading surfaces: shear surface and compression cap surface. The hydric part is discribed using a formulation which allows to take into account the hysteresis effect. This model has been extended using a hydromechanical coupling relation between the air entry value and the porosity. Then the coupling is completed with the Bishop effective stress, using a new definition for the suction parameter χ. Using this formulation, the various phenomena present in the porous media behaviour under different loading can be reproduced. The developed model has been validated through a comparison with experimental data on different types of soil (sand, silt,…). This model is implemented in the french finite element code Cast3M. The analysis of specific problems, such as (1) the study of shallow foundation subjected to cyclic rain event, as well as (2) the study of slope stability, show the model capacity to reproduce the behaviour of unsaturated porous media
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Nowamooz, Hossein. "RETRAIT/GONFLEMENT DES SOLS ARGILEUX COMPACTES ET NATURELS." Phd thesis, Institut National Polytechnique de Lorraine - INPL, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00331856.
Full textAbstract:
Cette thèse rapporte les résultats d'études expérimentales effectuées à l'?domètre avec imposition de succion par la méthode osmotique sur des matériaux gonflants compactés lâches et naturels denses. Plusieurs cycles de séchage/humidification ont été appliqués sur ces matériaux sous trois faibles charges mécaniques constantes. Pendant ces cycles, les éprouvettes manifestent un retrait cumulé pour le sol lâche et un gonflement cumulé pour le sol dense. Les résultats montrent que dans les deux cas, les déformations volumiques convergent vers un état d'équilibre où le sol présente un comportement réversible. A la fin des cycles de succion, un cycle de chargement/déchargement a été effectué sous les succions constantes. Les valeurs de la pression de préconsolidation p0(s), de l'indice de compression vierge lambda(s) et de l'indice de compression élastique lambda dépendent directement des chemins de contrainte suivis.<br>L'ensemble des résultats expérimentaux permet de déterminer les surfaces de charge : la limite de séparation de micro/macro (Lm/M) ; la surface de chargement-effondrement (LC) et la surface de comportement saturé (SCS). La succion limite entre la micro- et la macrostructure (Lm/M) dépend parfaitement de la structure interne et du diamètre qui délimite les deux familles de pores. L'évolution de la pression de préconsolidation en fonction de la succion imposée est présentée par la surface LC. Les courbes de compressibilité sous différentes succions convergent vers la courbe correspondant à l'état saturé sous de fortes contraintes appliquées. La pression à partir de laquelle, le sol continue son chemin sur la courbe du comportement normalement consolidé est appelée la pression de saturation (Psat). Plus la succion imposée est élevée, plus la charge nécessaire pour atteindre cette pression de saturation est importante. La surface SCS présente la variation de la pression de saturation en fonction de la succion imposée. Nous pouvons considérer que les surfaces de charge SCS et LC sont uniques pour les sols denses cependant elles se superposent à la fin des cycles de succion pour les sols lâches. Les cycles hydriques augmentent aussi la limite (Lm/M) entre la micro- et la macrostructure pour les deux sols.
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Li, Kai. "Modélisation du comportement hydromécanique des sols gonflants basée sur la théorie de l'état limite." Thesis, Strasbourg, 2015. http://www.theses.fr/2015STRAD004/document.
Full textAbstract:
Les matériaux argileux sont soumis aux chemins complexes de succion/contrainte qui se manifestent par des désordres affectant principalement les structures construites en surface et les ouvrages enterrés. Dans ce contexte, il est important d’appréhender le comportement hydromécanique de ces matériaux afin de mieux maîtriser leur utilisation. Le comportement hydromécanique complexe des matériaux argileux est directement relié à leur structure interne qui a été le principal sujet de plusieurs études sur la micro- et macrostructure des sols. Ces études ont conduit aux développements des modèles élastoplastiques pour sols gonflants. Les modèles existants sont capables de simuler le comportement principal de sol gonflant non saturé, mais ils présentent un grand nombre de paramètres, ce qui prend du temps pour le calcul. Par conséquence, on propose une méthode simplifiée pour modéliser le comportement hydromécanique des sols gonflants basée sur la théorie de l’état limite. Ce modèle est tout d’abord validé par les résultats de l’essai oedométrique. Ensuite, il est implanté dans un code aux éléments finis (CAST3M) pour simuler le comportement in situ des sols gonflants. Enfin, l’application de la théorie de l’état limite au sol gonflant avec une grande densité est effectuée par la combinaison de l’écrouissage cinématique et l’écrouissage isotrope<br>Clayey materials are often subjected to the complex suction/stress paths, causing many problems in both surface structures and buried structures built on them. In this context, it is important to study the hydromechanical behavior of these materials in order to better control their use in civil engineering. The complex hydromechanical behavior of clay materials is basically connected to their fabric which has been the main subject of several studies on the micro- and macrostructure of soils. These studies have led to the development of elastoplastic models for expansive soils. The existed models are able to simulate the basic behavior of unsaturated expansive soil, but present a large number of model parameters, leading to a time-consuming calculation. Therefore, we propose a simplified method to model the hydromechanical behavior of expansive soils based on shakedown concept. This model is first validated by the experimental results of cyclic suction-controlled oedometer tests. Then, it is implemented in a finite element code (CAST3M) to simulate the in-situ behavior of expansive soils. Finally, the application of shakedown theory to heavily dense expansive soils is carried out by considering a combined hardening plasticity
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Ruiz, Thierry. "Eléments de modélisation et contribution expérimentale à l'étude du transport réactif dans un sol non saturé." Montpellier 2, 1998. http://www.theses.fr/1998MON20134.
Full textAbstract:
On presente une modelisation mathematique d'un sol non sature siege de transferts de matiere en phase liquide et gazeuse, de changement de phase et de reactions chimiques. A partir de l'analyse de la source d'entropie par la thermodynamique des processus irreversibles lineaire, on etablit les relations phenomenologiques des phenomenes mis en jeu. Une etude approfondie des mecanismes de transport d'une solution idealement diluee conduit a preciser l'expression des potentiels de transport impliques dans la filtration de la phase liquide et les diffusions du solvant et des solutes. La demarche conduit a la definition d'un coefficient de reflexion, compris entre 0 et 1, fonction des caracteristiques de transport du milieu, qui pondere le potentiel osmotique dans la loi de transport du solvant. On etablit une relation phenomenologique de changement de phase d'un liquide pur dans un sol. Cette loi apparait comme une description macroscopique de l'ensemble des phenomenes micro-locaux qui participent au retour a l'equilibre. Cette relation est verifiee dans le cas de la volatilisation de l'eau et de l'heptane dans un sable limoneux argileux, pour des sollicitations qui n'eloignent pas trop ce systeme de l'equilibre. La variation du coefficient phenomenologique en fonction de la teneur en liquide renseigne sur l'etat du liquide dans le sol. Une etude experimentale du sechage naturel d'une couche de sol non sature par le l'eau ou de l'heptane est presentee.
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Mahmutovic, Dino. "Etude du comportement des sols proches de la saturation : Validation numérique suressais de laboratoire et ouvrages en terre." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAI107.
Full textAbstract:
Ce travail s’inscrit dans le cadre du projet ANR Terredurable qui regroupe 4 thèses à vocation expérimentale et 2 thèses à vocation théorique, et peut être rangé dans la deuxième catégorie.Cette thèse est consacrée à l’étude du comportement hydro-mécanique des sols fins dans les ouvrages en terre. Ces sols se caractérisent par une saturation proche de 1 avec une présence d’air occlus apportant une forte compressibilité au fluide interstitiel. Ces sols ont un comportement qui diffère de celui des sols désaturés au-delà de l’entrée d’air et des sols parfaitement saturés.Le travail réalisé peut-être décomposé en plusieurs parties :Tout d’abord, la notion de compactage est étudiée dans le but de mieux comprendre l’importance que joue l’air de part et d’autre de l’optimum Proctor. Un travail sur la caractérisation de l’état de contrainte dans le sol à la fin du compactage et de l’évolution de sa contrainte de préconsolidation est apporté.Un modèle théorique permettant de prédire le comportement hydro-mécanique des sols proches de la saturation est présenté. Il permet de répondre à des problématiques telles que la montée des pressions interstitielles dans les noyaux de barrage pendant la construction ou encore le déconfinement de déblais après travaux de terrassement. Le modèle développé se basant sur la quantité d’air occlus au sein du fluide interstitiel a été implémenté dans un code de calcul aux différences finies et comparé aux mesures expérimentales d’essais de laboratoire et ouvrages en terre. L’instrumentation et le suivi au cours du temps du gonflement d’un déblai marneux ont été réalisés dans le cadre de cette thèse<br>The research presented is funded by the French National Project “TerreDurable” which is dedicated to the constitutive relations of soils in quasi-saturated conditions (close to saturation).This thesis is devoted to the study of hydro-mechanical behavior of fine soils in earthworks. These soils are closed to saturation with the presence of occluded air providing high compressibility in interstitial fluid. These soils have a behavior that differs from non-saturated soil (after air entry) and fully saturated soils.The work may be divided into several parts:• Study of compaction of fine soils and evolution of soil physical characteristics in order to characterize the initial state for a numerical modeling.• Development of a theoretical model and its implementation in a finite differences code in order to predict the evolution of pore pressure and deformation of soil near to saturation. Comparison with experimental measurements (laboratory tests and earthworks). The instrumentation and the monitoring of a marl earthwork excavation were made in the context of this thesis
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Wone, Moussa. "Contribution à la modélisation du comportement hydrique et mécanique des remblais routiers en matériaux fins." Phd thesis, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 1995. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00523303.
Full textAbstract:
Afin de mieux estimer les tassements et la stabilité des ouvrages géotechniques au cours du temps, une modélisation du comportement couplé (mécanique, écoulement de l'eau et écoulement de l'air) des milieux poreux non saturés est développée. A partir des équations d'équilibre, de continuité et de comportement des trois phases du sol, nous avons d'abord établi un système non linéaire tant du point de vue mécanique que du point de vue des écoulements. Ce modèle est discrétisé dans l'espace, par éléments finis, et dans le temps, par un schéma implicite. Le traitement numérique de ce problème conduit, d'une part, à la création d'une nouvelle famille d'éléments de consolidation bidimensionnelle des sols non saturés dans le code de calcul par éléments finis CESAR-LCPC et, d'autre part, à la mise au point d'un algorithme itératif combinant la méthode des rigidités variables pour le traitement des non linéarités liées à l'écoulement des fluides et la méthode des contraintes initiales pour le traitement des non linéarités mécaniques. La programmation de cet algorithme a été effectuée dans le module CSNS (Consolidation des Sols Non Saturés) de CESAR-LCPC. La modélisation effectuée et sa programmation, qui tient compte, entre autres, du phasage de la construction du remblai et des conditions aux limites de diverses natures, ont été testées sur un ouvrage réel (remblai autoroutier). La confrontation des résultats numériques et expérimentaux sur cet ouvrage a montré que cette approche de couplage des écoulements de l'eau et de l'air et des déformations du sol produit des résultats encourageants tant du point de vue mécanique que du point de vue des écoulements.
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Maghoul, Pooneh. "Solutions fondamentales en Géo-Poro-Mécanique multiphasique pour l'analyse des effets de site sismiques." Phd thesis, Université Paris-Est, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00599397.
Full textAbstract:
Ce travail de recherche se situe dans le cadre du développement de la méthode des éléments de frontière (BEM) pour les milieux poreux multiphasiques. À l'heure actuelle, l'application de la BEM aux pr oblèmes des milieux poreux non-saturés est encore limitée, car l'expression analytique exacte de la solution fondamentale n'a pas été obtenue, ni dans le domaine transformé ni dans le domaine réel. Ceci provient de la complexité du système d'équations régissant le comportement des milieux poreux non-saturés. Les développements de la BEM pour les sols non-saturés effectués au cours de cette thèse sont basés sur les modèles thermo-hydro-mécanique (THHM) et hydro-mécanique (HHM) présentés dans la première partie de ce mémoire. Ces modèles phénoménologiques basés sur la théorie de la poromécanique et les acquis expérimentaux sont obtenus dans le cadre du modèle mathématique présenté par Gatmiri (1997) et Gatmiri et al. (1998). Après avoir présenté les modèles THHM et HHM, on établit pour la première fois les équations intégrales de frontière et les solutions fondamentales associées pour un milieu poreux non-saturé sous chargement quasi-statique pour les deux cas isotherme (2D dans le domaine de Laplace) et non-isotherme (2D et 3D dans les domaines de Laplace et temporel). Aussi, les équations intégrales de frontière ainsi que les solutions fondamentales 2D et 3D (dans le domaine de Laplace) pour le modèle dynamique couplé des sols non-saturés sont obtenues. Ensuite, les formulations d'éléments de frontière (BEM) basées sur la méthode quadrature de convolution (MQC) concernant les milieux poreux saturé et non-saturé sous chargement quasi-statique isotherme et dynamique sont implémentées dans le code de calcul " HYBRID ". Ayant intégrées les formulations de BEM pour les problèmes de propagation d'ondes ainsi que pour les problèmes de consolidation dans les milieux poreux saturés et non-saturés, il semble que nous ayons fourni à l'heure actuelle le premier code de calcul aux éléments de frontière (BEM) qui modélise les différents problèmes dans les sols secs, saturés et non-saturés. Une fois le code vérifié et validé, des études paramétriques portant sur des effets de site sismiques sont effectuées. Le but recherché est d'aboutir à un critère simple, directement exploitable par les ingénieurs, combinant les caractéristiques géométriques et les caractéristiques du sol, permettant de prédire l'amplification du spectre de réponse en accélération dans des vallées sédimentaires aussi bien que vides
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Sayad-Gaidi, Chahira. "Écoulements dans les mileux poreux peu perméables saturés et non saturés." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2003. http://www.theses.fr/2003ECAP0909.
Full textAbstract:
Le travail consiste à tester d'une manière comparative et critique les différentes méthodes existantes de mesure de la perméabilité de la plus simple à la plus complexe, leurs reproductibilités, leurs limites et leurs possibilités d'amélioration et de proposer d'autres protocoles expérimentaux au laboratoire. L'étude de la perméabilité dans le domaine saturé a pour objectif de mettre en évidence, d'une part, le rôle de la contrainte de confinement sur le coefficient de perméabilité et, d'autre part, l'effet du gradient hydraulique à contrainte de confinement constante sur ce même coefficient, en utilisant deux techniques de mesure : mesure en régime permanent "essai à charge constante" et mesure en régime transitoire "pulse test". Dans le domaine non saturé, l'étude de la perméabilité nécessite l'utilisation de techniques de mesures plus complexe. Deux techniques de mesure ont été testées, mesure dans la colonne d'infiltration et dans les dessiccateurs à solutions salines saturées. Che msu perméabilité
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Abou-Bekr, Nabil. "Modélisation du comportement mécanique et hydraulique des sols partiellement saturés." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1995. http://www.theses.fr/1995ECAP0413.
Full textAbstract:
On présente un modèle de comportement élastoplastique pour les sols partiellement saturés base sur une définition généralisée de la contrainte effective. Les propriétés caractéristiques du comportement des sols non saturés sont d'abord étudiées en analysant les résultats expérimentaux disponibles dans la littérature. Cette étude est menée de façon à mettre en évidence, d'une part, les différences et d'autre part, les analogies qui existent entre le comportement des sols saturés et celui des sols non saturés. On adopte une définition généralisée de la contrainte effective dont la formulation est issue d'un modèle microstructural (Taibi, 1994) qui a permis de mieux comprendre les phénomènes liés à la non saturation et de mettre en évidence les mécanismes mis en jeu. La pression capillaire, contribution de la pression interstitielle à la contrainte effective, est supposée isotrope. C'est une fonction hyperbolique de la pression interstitielle. Elle dépend, en outre, de la densité du matériau ainsi que de sa granulométrie. L'idée est d'utiliser cette définition généralisée de la contrainte effective dans le cadre de l'élastoplasticité. L'avantage de cette démarche est l'existence d'outils de calcul pour les sols saturés qu'on peut reprendre du moment qu'il s'agit d'établir une approche unifiée dans laquelle les sols saturés représentent un cas particulier des sols en général. Notre outil de départ est le modèle élastoplastique de Hujeux (1985) longuement utilise et valide pour les calculs saturés. L'examen des propriétés qui caractérisent le comportement des sols non saturés suggère l'introduction d'un ecrouissage capillaire qui nous permet de combler les insuffisances dues à l'utilisation, à lui seul, du principe de contrainte effective. Il est à noter que très peu de nouveaux paramètres sont introduits. Ainsi, la majeure partie des paramètres du modèle est déduite des essais classiques saturés ou secs. Des calculs qualitatifs sont présentes pour montrer que le modèle est en mesure de reproduire les principales caractéristiques du comportement des sols non saturés. En guise de validation quantitative des essais expérimentaux sur deux matériaux naturels différents (le limon de Jossigny et le limon de Sterrebeek) sont simulés. En dehors des aspects du comportement mécanique, on s'intéresse aussi aux écoulements dans les milieux poreux non saturés. On étudie deux domaines de saturation différents qui ont déjà été examinées par plusieurs auteurs. Le premier correspond aux faibles degrés de saturation ou l'on considère que l'air est continu et se trouve à la pression atmosphérique. Le second concerne des degrés de saturation élevés ou l'on suppose que l'air est emprisonné dans l'eau sous forme de bulles. Enfin, un problème aux limites est résolu à l'aide du code Gefdyn dans lequel le modèle est intégré. Le but principal est de montrer la faisabilité du calcul. Le problème aux limites est choisi de façon a mettre en évidence des caractéristiques essentielles du comportement des sols non saturés
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Scholtès, Luc. "Modélisation micro-mécanique des milieux granulaires partiellement saturés." Grenoble INPG, 2008. http://www.theses.fr/2008INPG0142.
Full textAbstract:
L'étude des sols non saturés, et plus généralement des milieux granulaires multiphasiques, a été principalement traitée dans le cadre de la mécanique des milieux continus. Le comportement de ces matériaux trouvant ses origines à l'échelle des particules, nous en proposons une analyse micromécanique, basée sur des simulations numériques utilisant la Méthode des Eléments Discrets. Pour les faibles teneurs en eau, l'eau se concentre sous la forme de ponts liquides intergranulaires dont les propriétés en terme de force et de volume de liquide peuvent être interprétées à travers la théorie de la capillarité. En partant de la description des effets microscopiques de la capillarité, un modèle discret tridimensionnel a été développé. Les propriétés macroscopiques des milieux granulaires faiblement saturés sont ainsi investiguées, aussi bien en terme de rétention d'eau, que de résistance au cisaillement, au travers d'essais réalisés sur des assemblages de grains numériques. En complément d'analyse, les techniques de l'homogénéisation sont mises en oeuvre. Les analyses permettent de mettre en évidence l'importance de la distribution du liquide au sein du milieu, ainsi que le caractère tensoriel des contraintes mécaniques associées aux forces capillaires. La texture du liquide est étudiée, et l'existence d'une contrainte effective est discutée sur des bases microstructurelles. Finalement, une approche est proposée pour simuler l'effondrement au remouillage, caractéristique de la transition d'un état partiellement saturé à un état complètement saturé<br>Unsaturated soils, and, more generally, multi-phase granular materials, have been mainly studied in the framework of continuum mechanics. As the behavior of these materials depends on particle interactions, a micromechanical approach is proposed, based upon numerical simulations using the Discrete Element Method. At low water contents, the presence of water leads to the formation of menisci between neighboring grains that can be well interpreted by the capillary theory. Starting from the local description of the capillary effects, a 3D discrete model has been developped. Macroscopic properties of low saturated granular materials are then investigated, both in terms of water retention and shear strength, from direct simulations on numerical granular assemblies. Besides, homogenisation techniques are performed. The analyses prove the crucial role of pore fluid distribution in the bulk, and computations allow a capillary stress tensor to be exhibited from capillary forces. Emphasizing this capillary stress contribution, the effective stress is reviewed. Finally, an application is proposed to simulate the wetting induced collapse of unsaturated materials
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Quadri, Mara Gabriela Novy. "Transferts de solutés dans les sols saturés et non saturés : application au pentachlorophénol." Grenoble 1, 1993. http://www.theses.fr/1993GRE10120.
Full textAbstract:
Les processus de transfert de pesticide dans les sols sont encore mal connus. Avec l'objectif de mieux comprendre les mécanismes impliqués, des essais dans des colonnes remplies avec différents types de sols ont été effectués sous les conditions de saturation et de saturation partielle en eau. Des expériences avec un traceur ont été utilisées pour la caractérisation hydrodynamique du milieu. Les mécanismes d'interaction physicochimiques d'une molécule pesticide modèle, le pentachlorophenol (pcp) avec la matrice solide, sont observés par la comparaison des courbes de restitution du pesticide avec celles du traceur. Les résultats expérimentaux ont montré que les interactions du pcp avec le solide sont dépendants de la succession chronologique des expériences, de la vitesse moyenne d'écoulement, du profil de la teneur en eau dans la colonne, de la concentration en pcp, du ph et de la présence de sel dans la solution injectée. L'isotherme d'adsorption du pcp sur le sable suit le modèle de freundlich, et la restitution partielle est probablement due à une fixation irréversible du pcp ionisé ou non. Un modèle numérique, résolu à l'aide de la méthode des différences finies a été développé. Les descriptions des courbes de restitution des solutes obtenues sur un sable en condition de saturation en eau se sont avérées satisfaisantes. En revanche, le modèle n'a pas permis de décrire complètement les courbes d'élution résultantes de créneaux injectés dans la colonne de sable saturé en semence avec des bactéries, dans le sable partiellement saturé et dans le sol saturé
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Ghliss, Naoufal. "Etude des propriétés mécaniques et hydrauliques d'une argile compactée soumise à des succions contrôlées." Toulouse, INSA, 1990. http://www.theses.fr/1990ISAT0017.
Full textAbstract:
L'objectif principal de cette these est d'etudier l'influence de la succion dans les sols non satures, sur le comportement mecanique et hydraulique des materiaux compactes. L'etude est faite sur un seul materiau argileux homogene, compacte semi-statiquement en laboratoire. Un appareillage original a ete mis au point pour la realisation d'essais dometriques a succion controlee. L'exploitation de ces essais sur le sol non sature a permis de decrire le comportement du sol dans un espace indice des vides, contrainte totale et succion, ainsi que de detruire les variations de la permeabilite en fonction du degre de saturation. Enfin, une technique d'essai au triaxial a ete proposee, elle permet d'etudier la resistance au cisaillement des sols non satures
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Amraoui, Nadia. "Étude de l'infiltration dans les sols fins non saturés." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1996. http://www.theses.fr/1996INPL075N.
Full textAbstract:
Prédire la vitesse d'écoulement des eaux polluées provenant des déchets stockés dans les décharges est nécessaire pour évaluer les risques de contamination de la nappe phréatique. Par ailleurs, l'étude des risques d'inondation après une période pluviale nécessite la quantification des flux d'eau infiltrés dans les sols naturels. Ceci exige la connaissance des propriétés hydrodynamiques du sol à l'état partiellement saturé. Ce travail s'intéresse à l'infiltration dans les sols fins non saturés, intacts et compactés, au laboratoire et in situ. Un dispositif de mesure en régime transitoire de la conductivité hydraulique est mis au point et développé au laboratoire. Il permet d'utiliser la méthode des profils instantanés par des mini-tensiomètres. Les résultats ont montré que sur les échantillons compactés, l'augmentation de la teneur en eau initiale du sol n'influence pas de façon significative la relation entre sa conductivité hydraulique et sa succion. Toutefois, elle réduit la vitesse d'infiltration ainsi que l'avancement du front d'humidification. Par ailleurs, l'augmentation de la densité du sol réduit sa conductivité hydraulique pour des faibles valeurs de succion. Les chemins d'écoulement préférentiels, crées dans les éprouvettes compactées dynamiquement, ont été analysés à l'aide d'un traceur. Un système de traitement d'images a permis de quantifier les paramètres influençant ce type d'écoulement. Le perméamètre de Guelph a été utilisé dans des campagnes d'étude in situ et au laboratoire. Il a été modifié et adapté aux sols fins très peu perméables. Les valeurs de coefficient de conductivité hydraulique sont plus petites au laboratoire que in situ. En parallèle, les résultats obtenus expérimentalement ont été comparés à ceux prédits par différents modèles analytiques ; la courbe de rétention est très bien ajustée par le modèle de Fredlund et Xing, par contre la conductivité obtenue par ce modèle sous-estime les valeurs expérimentales
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Fuentes-Ruiz, Carlos. "Approche fractale des transferts hydriques dans les sols non-saturés." Grenoble 1, 1992. http://www.theses.fr/1992GRE10147.
Full textAbstract:
Le memoire constitue une tentative d'utilisation de concepts issus de la geometrie fractale, a l'etude des transferts hydriques dans les sols partiellement satures en eau. Il a trait plus particulierement a la determination des parametres hydrodynamiques (relations pression capillaire-teneur en eau-conductivite hydraulique), a l'infiltration et au couplage ecoulements de surface et souterrain. Les resultats obtenus montrent l'interet de l'approche, tant au plan conceptuel au niveau de la generalisation de resultats fragmentaires precedemment obtenus, qu'experimental, notamment pour la description de la variabilite spatiale des proprietes hydrodynamiques des sols
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Don, Mello Ahoua. "Consolidation des sols fins saturés sous charges cycliques." Phd thesis, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 1985. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00523187.
Full textAbstract:
Cette recherche concerne l'étude expérimentale et l'analyse théorique de la consolidation des sols fins saturés sous chargement cyclique. La synthèse des travaux antérieurs a révélé que les cycles ont pour effet de retarder la consolidation et que les courbes de consolidation en tassement et en contrainte effective tendent vers un état d'équilibre sous chargement cyclique ; mais les modèles théoriques ne permettent pas d'approcher les résultats expérimentaux. Après cette synthèse, le premier objet de notre travail a consisté à améliorer la modélisation théorique de la consolidation en tenant compte de l'irréversibilité du comportement du sol dans le domaine surconsolidé. Cette modélisation a permis de mieux approcher les résultats expérimentaux obtenus au CERMES par A. BERNARDET. Après avoir analysé les résultats obtenus sur le limon (sol peu plastique), nous avons entrepris 1'étude expérimentale à l'oedomètre d'une kaolinite (argile plastique). Il s'est avéré que les cycles retardent considérablement la consolidation ; mais contrairement au résultat obtenu sur le limon, il a été observé que la courbe de consolidation en tassement ne présente pas d'état d'équilibre sous chargement cyclique. L'analyse théorique de la kaolinite a conduit qualitativement au même résultat ; mais le modèle adopté pour le comportement du sol dans le domaine surconsolidé ne nous a pas permis d'approcher les résultats expérimentaux. Cette analyse nous a en plus révélé que, contrairement au tassement, la courbe de consolidation en contrainte effective présente un état d'équilibre sous chargement cyclique. Les résultats expérimentaux avec mesure de surpressions interstitielles à la cellule de Rowe et au triaxial nous ont permis de confirmer qualitativement ces résultats. Il apparaît donc que, lorsque le sol est plastique, il y a une accumulation de tassements sous chargement cyclique sans dissipation de surpressions interstitielles.
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Gaillard, Laura. "Comportement thermo-hydro-mécanique des agrégats d'enrobés compactés non saturés." Thesis, Strasbourg, 2019. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2019/laura_gaillard_2019_ED269.pdf.
Full textAbstract:
Les Agrégats d’Enrobés (AE) proviennent de la démolition des chaussées. Leur réemploi est une alternative aux matériaux vierges, et réduit l’impact environnemental. Le projet ORRAP développe un recyclage à froid des AE sans addition de liant, en couche d’assise de chaussées à faible trafic. Les charges routières répétées causent des dégradations : orniérage et fissuration par fatigue. L’objectif de la thèse est d’étudier le comportement thermo-hydro-mécanique d’AE. Une campagne d’essais triaxiaux a été menée à plusieurs températures, teneurs en eau et fréquences, afin de caractériser les comportements permanent et résilient. A partir des résultats expérimentaux, le comportement résilient a été décrit par un premier modèle analytique élastique non linéaire, puis par un second viscoélastique. Le module résilient a été prédit par des simulations numériques aux éléments discrets, avec un modèle de contact viscoélastique. Finalement, deux planches d’essais expérimentales ont été construites<br>Reclaimed Asphalt Pavement (RAP) comes from the demolition of pavements. Its reuse is an alternative to virgin materials, to reduce the environmental impact. The ORRAP project develops a cold recycling without binder addition, in base and subbase layers of low traffic pavements. The traffic solicitations lead to damages: the rutting and the fatigue cracking. The objective of this thesis is to study the thermo-hydro-mechanical behaviour of RAP. A series of triaxial tests was carried out at several temperatures, water contents and frequencies. The experimental work allowed to characterise permanent and resilient behaviours. Based on experimental results, the resilient behaviour was described by a first non-linear elastic analytical model, and then by a second viscoelastic analytical model. Using the discrete element method, numerical simulations with a viscoelastic contact model predicted the resilient modulus. Finally, two full scale test sections were built
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Naserkhaki, Mostafa. "Effet de la succion matricielle des sols non saturés sur leur compressibilité." Thesis, Université Laval, 2007. http://www.theses.ulaval.ca/2007/24160/24160.pdf.
Full text
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Jenab-Vossoughi, Bahar. "Etude numérique de la modélisation thermo-élasto-plastique des sols non saturés." Marne-la-Vallée, 2000. http://www.theses.fr/2000ENPC0013.
Full textAbstract:
Une des applications géotechniques dans lesquelles le rôle de la variation de température est considérable est celle du stockage des déchets radioactifs dans les formations géologiques. Cela nécessite une meilleure compréhension du comportement thermo - hydro - mécanique des milieux poreux polyphasiques et des couplages entre trois mécanismes: thermique, hydraulique et mécanique. De nombreux travaux de recherche ont été menés sur ce sujet ces dernières années afin d'assurer la pérennité de cette option de stockage. Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre de ces recherches et porte plus particulièrement sur les géomatériaux de type sol. Dans un premier temps, afin de mieux comprendre le système d'équations différentielles établi, nous nous sommes intéressés aux équations de transfert et de conservation des différentes composantes du milieu: squelette solide, eau, air et chaleur. Ensuite, nous avons étudié de façon approfondie la réponse mécanique irréversible du squelette solide. Un modèle qui tient compte à la fois des effets de non saturation en eau et de la variation de température a été ainsi présenté. L'examen des phénomènes liés aux transferts non isothermes au sein d'un sol non saturé a fait l'objet de la suite de ce travail. Dans un deuxième temps, la résolution numérique du système d'équations différentielles obtenu par la méthode des éléments finis a été traitée. La formulation finale ainsi trouvée permettant de décrire la réponse mécanique irréversible du sol a été implantée dans le code de calcul aux éléments finis 8 - STOCK. Dans ce contexte, une attention assez soutenue a été portée sur les différents aspects particuliers de l'implantation d'un modèle élasto-plastique dans un code de calcul aux éléments finis. Enfin, la validation du code de calcul par comparaison avec des solutions analytiques, d'autres modèles numériques et des résultats expérimentaux a été effectuée. Cela met en évidence la fiabilité et la pertinence du code de calcul et des développements effectués<br>One of the most important geotechnical applications where temperature variations become significant is the case of the nuclear waste disposal. Hence the thermo-hydromechanical behaviour of porous media should be studied by considering coupling effects of the three following mechanisms: thermal, hydraulic and mechanical. Many studies have been achieved on this subject lately in order to investigate the viability of this option of disposal. The work done here is a challenge for responding this type of question. So, the thermo - hydro - mechanical behaviour of unsaturated soils is investigated. The equations of transfer and conservation of mass of different constituents of the medium (solid skeleton, water, air and heat) are studied in order to comprehend the established system of differential equations of the problem. Afterwards, the irreversible mechanical behaviour of the solid skeleton is thoroughly examined. A constitutive model is then presented in which the effect of simultaneous temperature and suction variations is integrated. Also, the transport phenomena in the presence of temperature in an unsaturated soil are studied. The final set of differential governing equations is resolved numerically by the finite element method. The final matrix form describing the thermo - hydro - mechanical behaviour of unsaturated porous media with irreversible mechanical aspects is then implemented in the finite element code, 8 - STOCK. It should be mentioned that the special features corresponding to the numerical implementation by the finite element method of an elasto - plastic algorithm and the related numerical corrections are carefully examined. Finally, the finite element code is validated by comparing its results with analytical solutions, other numerical approaches and experimental results of literature. All these analyses show the good performance of the code and the relevance of the developed model and the implemented parts
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Michel, Julien. "Transport d'hydrocarbures aromatiques polycycliques et de métaux dans les sols non saturés." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2009. http://www.theses.fr/2009INPL058N/document.
Full textAbstract:
Ce travail visait à évaluer le transport d’hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et de métaux dans des sols multi pollués, en s’intéressant plus particulièrement au couplage transport-réaction dans la zone non saturée du sol, selon deux axes de travail. En premier lieu, puisque de nombreux sites industriels sont multi pollués, nous avons choisi d’étudier l’influence des métaux sur la sorption des HAP et vice versa en système modèle. Nous avons montré que lors d’une pollution simultanée par du fluoranthène et du zinc, ce dernier est beaucoup moins retenu que lorsqu’il est présent seul et peut donc migrer plus facilement vers la nappe phréatique. Le plomb, quant à lui, est plus fortement retenu en présence de fluoranthène. En revanche, l’effet des métaux sur la rétention du fluoranthène est plus limité. En second lieu, nous avons évalué le transport des HAP et des métaux dans une terre d’une ancienne cokerie lorraine à plusieurs échelles : en colonne de laboratoire en conditions saturées et non saturées ainsi qu’en lysimètre de terrain, afin d’évaluer le pouvoir prédictif des sytèmes de laboratoire. Nous avons montré que les expériences en colonne de laboratoire surestiment la sortie des HAP telle qu’elle a lieu sur le terrain. En revanche, la sortie des métaux est bien prédite par de telles expériences. Mais le lysimètre ne peut pas être utilisé lors d’études de risque puisqu’il demande des durées d’expériences de plusieurs années afin d’avoir une vue globale des phénomènes qui s’y produisent. C’est pourquoi nous avons conçu un système original au laboratoire, capable d’évaluer leur transport conformément à ce qui se passe sur le terrain<br>PAHs and heavy metals are major soil pollutants and most of former industrial soils are co-polluted by both types of compounds. The aim of this work was to assess their transport in polluted soils under saturated and unsaturated flow conditions. This study was carried out by two approaches. First, heavy metal influence on PAH sorption and vice versa was studied with a “model” system. We showed that when the soil was simultaneously contaminated with fluoranthene and zinc, zinc retention was lower than when it was alone in the soil. As a consequence zinc would be expected to migrate more easily to the water table in co-polluted soils. Lead was more strongly retained in the presence of fluoranthene. But heavy metal influence on fluoranthene sorption was of minor importance. Then, PAH and heavy metal transport in a former coking plant soil was evaluated at the laboratory scale, under saturated and unsaturated flow conditions, by means of column experiments, and at the lysimeter scale under natural atmospheric conditions. The goal of these experiments was to compare PAH and heavy metal migration in a field-like situation with results obtained in the laboratory and to determine the appropriate experimental device for risk assessment studies. We showed that column experiments may overestimate PAH migration at the field scale. However heavy metal leaching was in accordance with what was expected from lysimeter experiments. But such experiments are rather time consuming and quite expensive, and as a consequence not adapted for risk assessment studies. Therefore we designed an original laboratory set up able to represent PAH and heavy metal migration at the field scale
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Gujisaite, Valérie. "Transport réactif en milieux poreux non saturés." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2008. http://www.theses.fr/2008INPL056N/document.
Full textAbstract:
Ce travail vise à étudier le couplage entre écoulement et interactions physico-chimiques dans les sols, dans différentes conditions de saturation en eau, afin d’améliorer la prédiction du devenir des polluants. Il s’agit de comprendre en quoi le taux de saturation du milieu affecte la réactivité du sol vis-à-vis des polluants, et d’évaluer le pouvoir prédictif du transport de solutés réactifs étudié en milieu saturé sur la réactivité en conditions non saturées. Différents processus sont considérés : l’échange de cations calcium-zinc sur un milieu poreux modèle (sable-kaolinite), la sorption et désorption d’un composé organique sur une terre non contaminée, le transport de polluants prioritaires tels que les HAP sur une terre de friche industrielle. Dans chaque cas, des expériences en colonne de laboratoire ont été conduites en conditions d’écoulement saturé et non saturé permanent, permettant tout d’abord la caractérisation de l’hydrodynamique, puis l’étude du couplage avec la réactivité. Les courbes de percée obtenues ont été ensuite modélisées avec des codes tels que CXTFIT. On a montré l’influence de la teneur en eau du milieu sur le transport réactif, variable suivant le type de réaction considéré, la structure des milieux jouant également un rôle important. L’échange d’ions sur le milieu modèle n’est globalement pas affecté par la teneur en eau, dans une gamme proche de la saturation. En revanche, une plus forte sorption et une plus faible mobilisation des polluants organiques ont été observées en conditions non saturées. Le transport réactif de ces composés ne peut donc pas être prédit en conditions non saturées à partir de mesures en milieu saturé, qui peuvent surestimer le transport<br>The aim of this work was to study the link between water flow and physical and chemical interactions in soils under variably water flow conditions, in order to improve the prediction of contaminants fate. It deals with understanding how the porous media water content can modify soil reactivity towards contaminants, and assessing the possibility to predict reactivity under unsaturated conditions with reactive solute transport studied in saturated porous media. Various processes were considered: cations exchange calcium-zinc on a model porous media (sand-kaolinite), sorption and desorption of an organic compound on a non polluted soil, transport of priority contaminants such as PAHs on an industrial contaminated soil. In each case, experiments were carried out with soil columns at the laboratory scale under saturated and unsaturated steady-state flow conditions, in order to characterize at first hydrodynamics and then to study the link with reactivity. Modeling of the breakthrough curves was then performed with codes such as CXTFIT. We showed an influence of porous media water content on reactive transport which was different as a function of the interaction. Porous media structure must also be taken into account. Ions exchange on a model porous media was not globally modified by the water content varying in a range close to saturation. On the contrary, higher sorption and lower migration of organic contaminants were observed under unsaturated conditions. Reactive transport of these compounds cannot therefore be predicted under unsaturated conditions with tests performed on saturated porous media which may overestimate transport
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Guiras-Skandaji, Houda. "Déformabilité des sols argileux non saturés : étude expérimentale et application à la modélisation." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1996. http://www.theses.fr/1996INPL051N.
Full textAbstract:
Ce mémoire présente une étude expérimentale effectuée au laboratoire permettant de caractériser le gonflement des sols fins par deux approches distinctes. La première approche consiste à étudier les paramètres de gonflement (taux et pression de gonflement) d'une manière classique. La seconde réside en l'étude du gonflement du sol à l'état non saturé sous des conditions de succion contrôlée. Une étude comparative des différentes méthodes de mesure du taux et de la pression de gonflement à l'appareil dométrique et à l'appareil triaxial par approche classique est réalisée sur une bentonite compactée. L’influence du mode et de la durée de chargement dométrique est également évaluée. La déformabilité de deux types de sol gonflant et non gonflant, sous des conditions hydriques contrôlées sans chargement est étudiée. La pression négative dans le sol (succion) est imposée soit directement soit par paliers dans les dessiccateurs sous vide. L’influence de la teneur en eau initiale sur les déformations volumiques est également examinée. Un domètre osmotique pouvant appliquer une succion maximale de l'ordre de 1500 kPa et une contrainte mécanique de l'ordre de 2000 kPa est utilisé afin d'évaluer la pression de gonflement et le taux de gonflement sous des chemins de contraintes différentes. Les résultats de ces essais ont été traités afin de déterminer les paramètres du modèle proposé par Alonso et al. Dans le cadre des sols gonflants non saturé pour décrire et simuler leur comportement volumique à différents niveaux de contraintes hydriques et mécaniques
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Li, Zhong-Sen. "Etudes des propriétés hydromécaniques des sols argileux non saturés proches de la saturation." Thesis, Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2015. http://www.theses.fr/2015ECAP0023/document.
Full textAbstract:
Cette thèse présente un ensemble de résultats expérimentaux sur une argile remaniée non saturée proche de la saturation, dont le degré de saturation est généralement supérieur à 70%.Après une série d’essais de caractérisation physique et mécanique du matériau, plusieurs méthodes expérimentales ont été utilisées pour étudier le comportement et certaines pathologies du sol compacté telles que l’orniérage et le matelassage.Une étude systématique du comportement du sol compacté sur chemins de drainage-humidification dans différents états initiaux a été effectuée, complétée par des mesures de succion par papier filtre et psychromètre. Les essais de porosimétrie par intrusion de mercure ont apporté un éclairage sur la microstructure du sol.La thèse a également permis d’étudier les variations de pression interstitielle du sol compacté sur chemin triaxial non drainé en utilisant la technique de translation d’axes, où quelques améliorations et modifications du montage ont été proposées<br>This thesis present an experimental study of an unsaturated clayey soil close to saturation, whose degree of saturation is generally above 70%.After characterizing the physical and mechanical properties of the material, several experimental methods were used to study the behaviour and some pathologies of the compacted soil, such as rutting and quilting.A systematic study of the behaviour of the compacted soil on drying-wetting paths starting from different initial states was carried out, completed by suction measurements using filter-paper and psychrometer. Mercury intrusion porosimetry tests gave an insight of the soil microstructure.The thesis also addressed the question of the pore pressure variations of the compacted soil on undrained triaxial path using the axis-translation technique, where some improvements and modifications of the testing device were proposed
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Alzoghbi-Massaad, Pascale. "Etude des mécanismes de rétention et de transfert des polluants non miscibles dans les sols fins non saturés." Marne-la-vallée, ENPC, 2001. http://www.theses.fr/2001ENPC0020.
Full textAbstract:
Les préoccupations accrues liées aux problèmes des sols pollués par les hydrocarbures de sources anthropiques (transport routier et fluvial, effluents industriels, extraction et transport du pétrole, chauffage) ou naturelles (feux de forêt), ont conduit à s'intéresser à ce type de pollution. Lorsqu'un produit pétrolier est malencontreusement déversé à la surface du sol, il s'infiltre en traversant d'abord la zone non saturée pour atteindre la zone saturée, affectant ainsi la qualité de la nappe phréatique. Par évaporation certains composants volatiles peuvent également polluer l'air. Le but de ce travail est d'étudier les mécanismes de rétention et du transfert d'un polluant hydrocarboné dans la zone non saturée, qui constitue l'interface entre l'atmosphère et la nappe phréatique. L'étude est réalisée sur un limon des Plateaux de l'Est parisien (limon de Jossigny) compacté, le polluant utilisé étant un hydrocarbure désaromatisé(Soltrol 170). Des cellules de rétention triphasiques originales ont été développées afin de permettre la détermination de la courbe de rétention en huile des échantillons de limon compacté non saturé, ainsi que l'étude du transfert de l'hydrocarbure lorsque trois fluides coexistent au sein de l'espace poreux du sol (eau /air /huile). Cette étude a été complétée par une étude microstructurale qui a mis en évidence l'augmentation de la macroporosité due à l'infiltration du polluant. Des essais de résistance à la compression simple nous ont permis d'identifier les trois mécanismes d'interaction possibles entre le polluant et le sol non saturé. A faibles densité et degré de saturation, le polluant peut se trouver en contact direct avec les minéraux argileux, ce qui engendre un raidissement du matériau. A une densité moyenne, c'est la capillarité qui caractérise les interactions entre fluides. A forte densité, le comportement du sol est conditionné par le piégeage de l'air. Nous avons réalisé une analyse numérique à l'aide d'un code calcul développé au CERMES(UDAM), pour simuler le transfert du polluant dans un massif de sol, et ceci grâce à l'intégration des paramètres nécessaires déterminés par les essais expérimentaux. Cette approche numérique a montré que le débit joue un rôle important sur le transfert du polluant dans les sols.
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Le, Pense Solenn, and Pense Solenn Le. "Modélisation hydro-mécanique du couplage endommagement-plasticité dans les géomatériaux non saturés." Phd thesis, Université Paris-Est, 2013. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00975225.
Full textAbstract:
Cette thèse a pour but le développement d'un modèle constitutif hydromécanique prenant en compte le couplage de l'endommagement et de la plasticité dans les géomatériaux non-saturés. Le couplage de ce modèle avec les transferts hydrauliques est rendu possible par son implémentation dans le code aux éléments finis $Theta$-Stock. Un algorithme local a été développé spécifiquement dans ce but. Des problèmes hydromécaniques complètement couplés, tels que la création de la zone endommagée par excavation autour d'un tunnel ou la création d'un endommagement de dessiccation et d'humidification ont été simulés. Une contrainte doublement effective incorporant les effets de la succion et de l'endommagement (considéré isotrope) a été définie en s'appuyant sur des bases thermodynamiques. Cette approche a l'avantage de considérer une unique variable de contrainte étant thermodynamiquement conjuguée aux déformations élastiques. Une formulation hyperélastique dépendante de la pression de confinement est utilisée pour décrire le comportement dans le domaine élastique. L'évolution des rigidités élastiques avec l'endommagement est comparée en considérant deux hypothèses : le principe des déformations équivalentes et le principe de l'énergie élastique équivalente. L'hypothèse d'équivalence des déformations permet d'introduire la contrainte doublement effective dans les équations de plasticité et ainsi de coupler plasticité et endommagement. Les équations de plasticité sont dérivées du modèle de Barcelone (Alonso extit{et al.}, 1990), lui même basé sur le modèle de Cam-Clay. Deux critères distincts d'endommagement et de plasticité sont définis qui peuvent être activés aussi bien indépendamment que simultanément. Les surfaces de charges étant exprimées en fonction de la contrainte effective et de la succion, elles évoluent automatiquement en fonction de la succion et de l'endommagement dans l'espace des contraintes totales. Cela permet de représenter la transition d'un comportement ductile vers un comportement fragile lorsque le matériau est asséché. Un algorithme local explicite a été développé pour gérer le couplage des deux phénomènes dissipatifs. L'implémentation du modèle constitutif dans le code aux éléments finis $Theta$-Stock permet l'étude de problèmes hydromécaniques complètement couplés, les lois de transfert dépendant elles aussi de l'état de saturation du matériau. Ce modèle a d'abord été appliqué à la simulation du développement de micro-fissures lors du séchage d'une éprouvette. L'apparition de l'endommagement est expliquée principalement par le gradient de pression très important créé à la surface de l'échantillon lorsqu'on applique une forte variation de succion. Enfin, un problème à échelle réelle est simulé. L'excavation d'un tunnel, la désaturation du sol environnant dû à la ventilation, ainsi que la création de la zone endommagée par excavation sont étudiés. L'étendue des zones l'endommagement et de déformations plastiques autour du tunnel est étudiée
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Le, Pense Solenn. "Modélisation hydro-mécanique du couplage endommagement-plasticité dans les géomatériaux non saturés." Thesis, Paris Est, 2013. http://www.theses.fr/2013PEST1122/document.
Full textAbstract:
Cette thèse a pour but le développement d'un modèle constitutif hydromécanique prenant en compte le couplage de l'endommagement et de la plasticité dans les géomatériaux non-saturés. Le couplage de ce modèle avec les transferts hydrauliques est rendu possible par son implémentation dans le code aux éléments finis $Theta$-Stock. Un algorithme local a été développé spécifiquement dans ce but. Des problèmes hydromécaniques complètement couplés, tels que la création de la zone endommagée par excavation autour d'un tunnel ou la création d'un endommagement de dessiccation et d'humidification ont été simulés. Une contrainte doublement effective incorporant les effets de la succion et de l'endommagement (considéré isotrope) a été définie en s'appuyant sur des bases thermodynamiques. Cette approche a l'avantage de considérer une unique variable de contrainte étant thermodynamiquement conjuguée aux déformations élastiques. Une formulation hyperélastique dépendante de la pression de confinement est utilisée pour décrire le comportement dans le domaine élastique. L'évolution des rigidités élastiques avec l'endommagement est comparée en considérant deux hypothèses : le principe des déformations équivalentes et le principe de l'énergie élastique équivalente. L'hypothèse d'équivalence des déformations permet d'introduire la contrainte doublement effective dans les équations de plasticité et ainsi de coupler plasticité et endommagement. Les équations de plasticité sont dérivées du modèle de Barcelone (Alonso extit{et al.}, 1990), lui même basé sur le modèle de Cam-Clay. Deux critères distincts d'endommagement et de plasticité sont définis qui peuvent être activés aussi bien indépendamment que simultanément. Les surfaces de charges étant exprimées en fonction de la contrainte effective et de la succion, elles évoluent automatiquement en fonction de la succion et de l'endommagement dans l'espace des contraintes totales. Cela permet de représenter la transition d'un comportement ductile vers un comportement fragile lorsque le matériau est asséché. Un algorithme local explicite a été développé pour gérer le couplage des deux phénomènes dissipatifs. L'implémentation du modèle constitutif dans le code aux éléments finis $Theta$-Stock permet l'étude de problèmes hydromécaniques complètement couplés, les lois de transfert dépendant elles aussi de l'état de saturation du matériau. Ce modèle a d'abord été appliqué à la simulation du développement de micro-fissures lors du séchage d'une éprouvette. L'apparition de l'endommagement est expliquée principalement par le gradient de pression très important créé à la surface de l'échantillon lorsqu'on applique une forte variation de succion. Enfin, un problème à échelle réelle est simulé. L'excavation d'un tunnel, la désaturation du sol environnant dû à la ventilation, ainsi que la création de la zone endommagée par excavation sont étudiés. L'étendue des zones l'endommagement et de déformations plastiques autour du tunnel est étudiée<br>This thesis work objective is the development of a hydro-mechanical constitutive model which accounts for damage-plasticity couplings in unsaturated geomaterials. The coupling of this model with hydraulic transfers is made possible by its implementation into the Finite Element code Theta-Stock. In order to achieve this implementation, a specific stress-point algorithm has been developed. Fully coupled hydro-mechanical problems have been simulated, such as the creation of the Excavation Damaged Zone around a tunnel and the initiation of damage due to desiccation and humidification. A double effective stress incorporating both the effect of suction and damage (assumed isotropic) is defined based on thermodynamical considerations. The advantage of this approach is that it results in a unique stress variable being thermodynamically conjugated to elastic strains. A pressure-dependent hyperelastic formulation is used to describe the behaviour inside the elastic domain. The evolution of elastic rigidities with damage is then studied. Two hypotheses are compared, the principle of strain equivalence and the principle of equivalent energy. Coupling between damage and plasticity phenomena is achieved by following the principle of strain equivalence and incorporating the effective stress into plasticity equations. The plasticity framework is based on the Barcelona Basic Model (Alonso extit{et al.}, 1990), itself based on the Cam-Clay model. Two distinct criteria are defined for damage and plasticity, which can be activated either independently or simultaneously. Their formulation in terms of effective stress and suction allows them to evolve in the total stress space with suction and damage changes. This leads to a direct coupling between damage and plasticity and allows the model to capture the ductile/brittle behaviour transition occurring when clays are drying. A specific explicit algorithm has been developed to handle the association of the two dissipative phenomena. The implementation of the constitutive model into the Finite Element code Theta-Stock allowed for the simulation of fully coupled hydro-mechanical problems. The hydraulic transfer laws also consider the saturation state. This fully coupled model is first applied to simulate the development of micro-cracks during desiccation of a soil sample. Damage initiation is explained mainly by the important pressure gradient appearing at the boundary when applying a high suction change. Finally, a full-scale problem is simulated. The excavation of a tunnel, the desaturation of the surrounding soil and the creation of the excavation damaged zone are studied
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Dawood, Ihssan. "Modélisation du transfert de métaux lourds dans les sols non saturés (modèle fractionnaire hydrogéochimique)." Phd thesis, Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00422621.
Full textAbstract:
Beaucoup d'études ont montré que l'équation d'advection-dispersion classique ne permet pas de simuler correctement le transport de solutés dans les sols hétérogènes, ni de prendre en considération la spéciation des solutés dans les systèmes géochimiques que constituent les sols. Dans ce travail, un modèle fractionnaire hydrogéochimique a été proposé pour simuler le transport et la spéciation des métaux lourds dans la zone non saturée des sols, que ce soit en régime permanent ou transitoire. Ce modèle a été proposé pour remédier aux limitations du modèle classique d'advection dispersion. En régime permanent, la solution analytique de l'équation fractionnaire d'advection-dispersion a été couplée sous MATLAB au modèle de réactions géochimiques, et ce nouveau modèle a été validé à l'aide de résultats expérimentaux. En régime non permanent, une nouvelle solution numérique de l'équation fractionnaire d'advection-dispersion est proposée, et couplée avec un modèle d'écoulement et un modèle géochimique. Le modèle résultant, programmé sous MATLAB, a été testé en le comparant à des simulations obtenues avec les codes HYDRUS-1D et HP1. Les résultats de validation ont montré que le nouveau modèle fractionnaire reproduit bien le transfert de solutés dans la zone non saturée des sols et qu'il est capable de donner plus de détails sur les espèces chimiques présentes dans le sol, sur leur migration et leur interaction. Le nouveau modèle a été utilisé pour étudier le transfert de zinc dans la région de Kempen (à la frontière entre la Belgique et les Pays Bas). Il s'agit d'un site fortement pollué par les métaux lourds rejetés par les fonderies de zinc existant dans la région. Une étude paramétrique a été conduite pour déterminer la sensibilité du modèle à une variation de ses paramètres hydrologiques ou géochimiques. La conductivité hydraulique du sol (Ks), la teneur en eau à saturation (θs) et la teneur en eau initiale (θini) du sol sont les paramètres les plus influents pour le modèle d'écoulement d'eau. Le modèle fractionnaire de transport de soluté est sensible à la variation de l'ordre fractionnaire de dérivation (α) et à celle du coefficient de dispersion (D). Le pH est le facteur déterminant pour le modèle géochimique, suivi par la concentration en SO42- et en CO32-. L'effet des cations Al3+, Mn2+ et Fe2+ n'est pas significatif.
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Velly, Nathalie. "Etude des méthodes d'interprétation des essais d'infiltration in situ dans les sols non saturés." Marne-la-Vallée, ENPC, 2000. http://www.theses.fr/2000ENPC0008.
Full textAbstract:
La connaissance de la conductivité hydraulique est essentielle pour l'étude des transferts d'eau dans les sols saturés ou non saturés. Sa détermination au laboratoire présente le désavantage d'être obtenue sur des échantillons qui ne sont pas forcément représentatifs de la formation en place. Les méthodes d'infiltration in situ offrent la possibilité de réaliser des mesures de la conductivité hydraulique avec un minimum de perturbation du milieu. Les méthodes retenues dans le cadre de notre étude sont le perméamètre de Guelph et l'infiltromètre à disque. Elles s'appuient sur une mesure d'infiltration à partir d'un puits ou d'une source circulaire en surface et visent à l'estimation de la conductivité hydraulique à saturation ou pour des succions faibles. Les matériaux étudiés ont une conductivité hydraulique qui se situe à la limite de la gamme des conductivités hydrnuliques mesurables par ces instruments. Le limon de Glos, étudié dans une carrière normande, est un loess présentant a priori une bonne homogénéité. Le limon d'Orly est un loess remanié et recompacté dans une fosse. Enfin, la coulée du Bonrieu appartient à un mouvement de versant instable en région alpine. Les données d'infiltration ont été exploitées par analyse du flux obtenu en régime stabilisé et par analyse de la courbe d'infiltration cumulée. Pour l'infiltromètre à disque, la première méthode permet d'estimer la conductivité hydraulique et d'accéder à la distribution porale du flux au sein des matériaux étudiés. La seconde rrtéthode conduit également à l'estimation de la conductivité hydraulique tout en présentant l'avantage non négligeable d'être exploitable en régime transitoire. Enfin, dans Je but de préciser l'influence d'une hétérogénéité du sol sur les données d'infiltration à l'infiltromètre à disque, nous avons modélisé successivement l'infiltration dans un milieu stratifié et dans un milieu contenant une anomalie imperméable sous le disque. Les courbes d'infiltration issues de la simulation ont été exploitées pour le calcul de la conductivité hydraulique. Les résultats obtenus montrent qu'il n'y a pas de variations significatives des valeurs de la conductivité hydraulique par rapport à un milieu homogène<br>The determination of the hydraulic conductivity is essential for the study of water flow in saturated or near saturated soils. Laboratory assesments are disadvantaged by using samples that may not be representative of the field formation. Hydraulic conductivty can be measured by field infiltration methods with a minimum of disruption of the medium. The methods chosen for this study are the Guelph permeameter and the dise intiltrometer. By these techniques, infiltration is measured from a borehole or a circular source with the inteNtion of assessing hydraulic conductivity at saturation or for low succions. The studied materials have a hydraulic conductivity within the range of hydraulic conductivities that are measurable with these instruments. The Glos loam, studied in a Norman quarry is a homogeneous loess. The Orly loam is a remolded and recompacted loam in a pit and the Bonrieu mudflow is part of an unstable lanslide in an Alpine region. The infiltration data were analysed by using the steady flow rate or the cumulative infiltration curve. For the dise infiltrometer, the first method is used as a means of assessing the hydraulic conductivity and quantifying the poral distribution within the studied materials. The second method provides an assessment of hydraulic conductivity with the advantage of being used during transient tlow. Finally, in order to determine the influence of soil heterogeneity on infiltration data measured with the dise infiltrometer, infiltration is successively modelled in a layered medium cùntaining an impermeable anomaly under the disc. The infiltration curves obtained by thcse simulations were used to determine the hydraulic conductivity. The resulls showed no significant variation in the hydraulic conductivity with regard to a homogeneous medium