Dissertations / Theses on the topic 'Renforcement de sols par inclusions rigides'

Ce mémoire étudie le renforcement des sols granulaires lâches par des inclusions rigides. L'objectif est d'étudier l'efficacité de ce type de renforcement et les dispositions optimums. Des expérimentations en vraie grandeur, en semi-vraie grandeur, et en modèle réduit ont été effectuées; respectivement sur du sable de fontainebleau lâche (d#r=37%) pour les essais en vraie et semi-vraie grandeur et sur des rouleaux de Schneebelli pour les essais en modèle réduit. Les essais de micropieux en groupe, en réseau, ou en grillage ont permis de déterminer les dispositions les plus efficaces dans le cas de renforcement d'un bicouche sol-renforcé. La position la plus efficace est direction d'extension maximale du sol non renforce ou plus concrètement l'horizontale dans le cas d'un sol granulaire sous une fondation horizontale. Par ailleurs, on a déterminé une relation empirique liant la profondeur de mise en place avec l'efficacité de l'inclusion

Le renforcement des sols compressibles par inclusions rigides verticales est une technique qui associe un éseau d'inclusions et un matelas constitué de sol granulaire, intercalé entre le sol renforcé et l'ouvrage. Dans ce matelas se développent des voûtes qui transfèrent partiellement les charges vers les inclusions, permettant ainsi la réduction et l'homogénéisation des tassements en surface du massif renforcé. Le renforcement peut être complété par une nappe géosynthétique en base du matelas, fonctionnant en membrane. Les domaines d'application privilégiés sont les fondations de remblais routiers ou ferroviaires et les fondations de zones industrielles. Les différents éléments de ce système sont en interactions complexes.
Ce travail de thèse constitue une contribution à la compréhension du comportement de ce type d'ouvrage, et s'intéresse plus particulièrement à la modélisation des mécanismes se développant dans le matelas de transfert de charge. Il comporte trois parties. La première partie présente le contexte et les objectifs. La deuxième partie est consacrée à la constitution d'une base de données
expérimentale précise et complète en terme d'efforts et de déplacements, afin de servir de référence à diverses approches de modélisation numérique. Pour cela, un modèle physique bidimensionnel mettant en oeuvre des matériaux analogiques est développé.
La troisième partie concerne la modélisation numérique. La première étape consiste en une modélisation bidimensionnelle en milieu continu, validée à partir des résultats expérimentaux obtenus sur le modèle réduit. Des modèles de comportement spécifiques aux divers matériaux sont mis en oeuvre. L'analyse paramétrique peut alors être étendue numériquement. La seconde étape de la modélisation numérique consiste en la mise en oeuvre de simulations tridimensionnelles en milieu continu de cas réalistes. Les comportements du sol du matelas et du sol compressible sont pris en compte par des modèles de diverses complexités. Le système est d'abord pris en compte par une cellule élémentaire du maillage en conditions drainées, puis par une section courante de remblai présentant des talus latéraux.

La technique de renforcement des sols par inclusions linéaires rigides, c'est-à-dire capables de reprendre des efforts de flexion et cisaillement, connaît depuis quelques décennies un essor important bien que la simulation et le calcul de tels ouvrages reste un problème difficile, en raison de la très forte hétérogénéité du sol renforcé combinée au grand nombre d'inclusions mis en jeu dans de tels ouvrages. Une modélisation multi phasique a récemment été développée permettant d'aborder le dimensionnement de tels ouvrages de géotechnique avec des temps de calcul considérablement réduits par rapport à ceux d'une modélisation numérique classique, où les inclusions de renforcement doivent être discrétisées individuellement. On s'intéresse dans le cadre de ce travail à la mise en oeuvre de ce modèle dans le cadre du comportement élastoplastique des différents constituants, lorsque les effets de flexion et de cisaillement des inclusions sont pris en compte. Après avoir développé un certain nombre de solutions analytiques de référence, un outil numérique basé sur la méthode des éléments finis est mis au point, puis appliqué à la simulation du comportement de différentes structures renforcées, telles que les radiers de fondation sur groupes de pieux, ou la stabilisation de pentes instables par l'incorporation de telles inclusions.

Le renforcement de sols par inclusions rigides est une technique de fondation dans laquelle un matelas granulaire de transfert de charge est mis en \oe uvre entre l'ouvrage et le sol support. Les reports de charges se développant dans le matelas permettent d'augmenter la charge de l'ouvrage transmise au réseau d'inclusions mis en place dans le sol support. Une importante réduction des tassements peut ainsi être obtenue. L'absence de recommandations relatives au dimensionnement et à la réalisation de de ce type de renforcement de sol a conduit à la mise en place du projet national ASIRi. Une des étapes essentielles à la compréhension du fonctionnement de ce type d'ouvrage réside dans les mécanismes de transfert de charge agissant dans le matelas granulaire qui demeurent mal connus et complexes. Afin d'apporter des éléments de compréhension relatifs à ces mécanismes, une étude expérimentale mettant en jeu des matelas granulaire soumis à une sollicitation simplifiée a été réalisée sur modèle réduit. Dans un second temps, l'étude expérimentale a été complétée par des modélisations numériques utilisant la Méthode des Éléments Discrets. Enfin, une étude paramétrique et numérique portant sur le comportement de matelas de transfert de charge sur inclusions rigides est proposée. Elle se base sur des configurations d'ouvrages usuelles et permet d'évaluer l'influence de différentes solutions techniques sur les reports de charge.

Le renforcement de sols par inclusions rigides est une technique de fondation dans laquelle un matelas granulaire de transfert de charge est mis en \oe uvre entre l'ouvrage et le sol support. Les reports de charges se développant dans le matelas permettent d'augmenter la charge de l'ouvrage transmise au réseau d'inclusions mis en place dans le sol support. Une importante réduction des tassements peut ainsi être obtenue. L'absence de recommandations relatives au dimensionnement et à la réalisation de de ce type de renforcement de sol a conduit à la mise en place du projet national ASIRi. Une des étapes essentielles à la compréhension du fonctionnement de ce type d'ouvrage réside dans les mécanismes de transfert de charge agissant dans le matelas granulaire qui demeurent mal connus et complexes. Afin d'apporter des éléments de compréhension relatifs à ces mécanismes, une étude expérimentale mettant en jeu des matelas granulaire soumis à une sollicitation simplifiée a été réalisée sur modèle réduit. Dans un second temps, l'étude expérimentale a été complétée par des modélisations numériques utilisant la Méthode des Éléments Discrets. Enfin, une étude paramétrique et numérique portant sur le comportement de matelas de transfert de charge sur inclusions rigides est proposée. Elle se base sur des configurations d'ouvrages usuelles et permet d'évaluer l'influence de différentes solutions techniques sur les reports de charge
Ground reinforcement with rigid piles is a technique of foundation involving a granular fill placed between the work and the supporting soil. Load transfer mechanisms that appear in the granular material allow to increase the effort transmitted to the inclusions located within the improved subsoil and consequently to reduce settlements. The lack of regulation and design methods related to this soil improvement technique led to the set up of a national research project called ASIRi. The essential step for a better understanding of the behaviour of such soil reinforcements is to investigate the complex load transfer mechanisms that take place in the granular material. In order to make light on these mechanisms, an experimental study of the trap-door problem involving granular layer in plain strain conditions were carried out. In a second step, numerical modelling of this solicitation by means of Discrete Element Method is presented. Then, a numerical and parametric study focused on granular fills on rigid vertical piles, based on realistic works layouts, and testing the influence of several technical solution on load transfer mechanisms

La technique de renforcement des sols compressibles par inclusions rigides a été développée dans les années 70, mais l'utilisation de cette technique en France n'est courante que depuis une dizaine d'années. Dans le cadre du Projet National A.S.I.RI., ce travail de thèse a pour principal objectif d'étudier les mécanismes de report de charge à travers le matelas de répartition, dont la fonction est de transférer la charge provenant de l'ouvrage (remblai, dallage) vers les inclusions rigides, réduisant ainsi les tassements du sol compressible. On a développé et mis en œuvre pour ceci un modèle physique 1g axisymétrique instrumenté permettant de mieux comprendre ces mécanismes en réalisant, en particulier, un programme expérimental destiné à quantifier l'influence de paramètres représentatifs du problème : taux de recouvrement, caractéristiques rhéologiques et épaisseur du matelas ainsi que du sol compressible utilisé. Les résultats obtenus permettent de mettre en évidence l'influence significative des caractéristiques rhéologiques du matelas, de son épaisseur relative et du taux de recouvrement sur le coefficient d'efficacité obtenu ainsi que sur les tassements moyens générés dans le sol compressible. Les résultats expérimentaux obtenus sur le modèle physique sont ensuite confrontés avec ceux résultant de la mise en oeuvre de différentes méthodes de dimensionnement analytiques. Une comparaison est aussi réalisée avec les résultats des essais à l'échelle 1 sur site expérimental ainsi qu'avec les résultats des essais réalisés en centrifugeuse, dans le cadre du Projet National. On présente finalement les résultats d'une modélisation numérique des essais sur le modèle physique, réalisée à partir du logiciel Plaxis. Les résultats numériques sont comparés aux résultats expérimentaux permettant ainsi de faire une validation conjointe du modèle physique et du modèle numérique.

Le renforcement de sol compressible par inclusions rigides verticales consiste à ancrer dans la couche résistante de sol, en deçà du massif compressible, un ensemble d’inclusions selon une maille carrée. Un matelas granulaire de transfert de charge est ensuite déposé sur le sol. Enfin, la surcharge due à l’ouvrage est simplement appliquée. Il n’y a pas de connexion mécanique entre les inclusions et la structure. Le Projet National ASIRI vise à améliorer les connaissances de cette technique du point de vue du comportement et de la conception. L’étude paramétrique réalisée a pour but d’y contribuer. Pour cela, un modèle réduit centrifugé 3D a été mis au point pour étudier l’influence de la hauteur du matelas (constitué d’un mélange de sable d’Hostun), de l’espacement des inclusions et du type de chargement réparti appliqué (remblai ou dallage). Les résultats obtenus portent sur l’interaction entre les différents paramètres sur le comportement du renforcement en termes de réduction des tassements (totaux et différentiels) et de report des charges du sol vers les inclusions
The reinforcement of soft soil by vertical rigid piles consists on anchoring a group of piles in a square mesh, in the bedrock below the soft soil. A granular load transfer mattress is laid on the soil. Finally, the load due to the structure is directly applied. There is no mechanical connection between the structure and the piles. The aim of National Project ASIRI is to improve the knowledge of this technique from the point of views of the behaviour and the design. The parametric study aims at contributing to it. For that, a 3D reduced scale centrifuge model was developed to study the influence of the height of the mattress (a mix of Hostun sands), the pile spacing and the type of the load (embankment or slab). The results concern the interaction between the parameters on the behaviour of the reinforcement in terms of reduction of the settlements (total and differential) and the transfer of the load from the soil to the piles

Les sols à faible portance, posent de réels problèmes pour la construction des ouvrages de génie civil (tassements différentiels importants). Actuellement il existe de nombreuses solutions pour améliorer la qualité de ces sols dont les techniques de renforcement par pieux. Parmi ces méthodes l'une d'elles, en pleine expansion dans certains pays, consiste à ajouter au dessus de réseau de pieux une nappe de renfort géosynthétique. Dans cette technique les charges dues au remblai sont transmises aux pieux soit directement par le sol de remblai par report de charge, soit indirectement par l'intermédiaire de la nappe géosynthétique par effet membrane.

L'objectif de cette étude est d'une part de mieux comprendre le comportement de ces ouvrages pour permettre leur dimensionnement et d'autre part de tester un dispositif expérimental permettant de suivre dans le temps le comportement de l'ouvrage (système de mesures par fibres optiques Géodetect). Pour atteindre cet objectif, un programme de recherche regroupant des expérimentations et des modélisations numériques, a été entrepris en collaboration avec la société Tencate. Des expérimentations en vraie grandeur ont été réalisées à Kuala Lumpur en Malaisie dans des conditions spécifiques pour étudier le comportement en membrane du géosynthétique au-dessus du réseau de pieux et pour appréhender les phénomènes de report de charge.

Une modélisation originale couplant éléments finis et éléments discrets a été développée pour compléter l'étude expérimentale. L'approche continue a permis de modéliser efficacement le comportement en membrane des nappes géosynthétiques. Quant à l'approche discrète, elle a permis d'analyser les mécanismes de transfert de charge dans le remblai. La comparaison et l'analyse des résultats ont permis de mieux comprendre ces mécanismes et de mieux appréhender le dimensionnement de ces ouvrages.

De nombreux tremblements de terre ont provoqué l’effondrement de structures importantes. La conception des structures résistant aux séismes dépend fortement de l’interaction sol-fondation-structure. Cette interaction implique la prise en compte simultanée des mouvements relatifs et des mécanismes de transfert de charge. En ce qui concerne les sols liquéfiables, la génération des pressions interstitielles doit également être prise en compte.Le renforcement des sols compressibles par des pieux est une solution très utilisée pour supporter les structures dans des zones sismiques. Plus récemment, la technique de renforcement par inclusions rigides a été utilisée. La différence entre les deux techniques réside dans le fait que, dans la technique du renforcement par inclusions rigides, un matelas de transfert de charge est intercalé entre la structure et les têtes des inclusions rigides. L’utilisation du matelas permet la dissipation d’énergie liée au séisme.Ce travail de thèse étudie le comportement sismique des sols compressibles renforcés par des pieux (système sol-pieux-structure) et des inclusions rigides (système sol-inclusions-matelas-structure). L’étude est effectuée à l’aide d’une modélisation numérique tridimensionnelle par différences finies avec le code Flac3D. Plusieurs types de sol ont été considérés en prenant en compte des états drainés et non drainés. Pour les cas non drainés, les analyses ont été réalisées à l'aide de simulations hydro-mécaniques couplées. Des modèles constitutifs simples et complexes ont été utilisés pour représenter le comportement du sol. Un amortissement de type Rayleigh a été appliqué pour fournir un amortissement supplémentaire à la partie élastique lorsque des modèles constitutifs élastoplastiques simples ont été considérés.L’objectif de ce travail est d’identifier l’impact des facteurs importants sur la réponse des systèmes analysés. Des nombreux paramètres comme le type de fondation, la fréquence du chargement, les caractéristiques dynamiques de la structure, le profil de sol et la densité relative ont été étudiés. En tenant compte des fondations sur pieux et des inclusions rigides, les conditions aux extrémités des pieux, la configuration du groupe de pieux, la longueur des pieux et l'encastrement des fondations ont également été investigués.Des aspects importants relatifs aux modèles numériques ont également été explorés tels que la géométrie du modèle, les frontières absorbantes, la taille des éléments du maillage, les éléments d'interface, les éléments structurels et le chargement dynamique.Les mouvements et contraintes dans le sol, les structures et les éléments rigides de renforcement ont été analysés et ont permis de mettre en évidence l’influence des divers paramètres étudiés. Cette étude a permis de mettre en évidence l’influence de certains paramètres dans la réponse (accélérations, déplacements, efforts, contraintes, pression interstitielle) des systèmes évalués. Le type de rupture dans les éléments des systèmes étudiés ont également été mis en évidence.Mots-clés: pieux; inclusion rigide; modélisation numérique; analyse dynamique; interaction de la structure du sol; liquéfaction
A great amount of earthquakes have caused the collapse of important structures along the history. The design of earthquake-resistant structures depends greatly of the soil-structure interaction. This interaction implies the consideration of relative movements and load transfer mechanism simultaneously. Dealing with liquefiable soils the generation of pore pressure should also be considered.Pile system constitutes a common foundation of structures resting on soil layers of low stiffness and strength in seismic zones. More recently rigid inclusion systems were utilized. The difference is that in the rigid inclusion systems, the rigid elements are separated from the foundation slab by an earth platform that is able to transfer the surface loads and dissipate energy coming from the seismic loading.This manuscript studies the behavior, through numerical models, of inclusions systems (soil-inclusion-platform-structure) and pile systems (soil-pile-structure) considering soft soils under seismic loadings. Finite difference numerical models were developed using Flac3D. Several types of soils were utilized in drained and undrained conditions. For the undrained cases, the analyses were carrying out using dynamic coupled fluid-mechanical simulations with accuracy the behavior of soils. The Rayleigh damping approach was applied to provide additional damping in the elastic part when simple elasto-plastic constitutive models were considered.The objective of the investigation is the identification of the impact of important factors in the response of the analyzed systems. Factor such as the foundation type, the frequency of the input motion, the dynamic characteristics of the structure, the soil profile and the relative density were investigated. Considering the pile and rigid inclusion foundations, the support conditions, the pile group configuration, the pile length, the embedment of the foundation were also examined.Additional and important aspects of numerical model were also explored like the model geometry, dynamic boundary conditions, element size, interface elements, structural element types, dynamic loading.Results in terms of movements and stresses in the soil, superstructure and rigid elements were obtained. They show the great influence of some parameters in the response (accelerations, displacements, efforts, strains, pore pressure) of the evaluated systems. Others highlight the importance of a type of failure in the elements of the system.Keywords: pile; rigid inclusion; numerical modelling; dynamic analysis; soil structure interaction; liquefaction

Le mémoire présente un travail de recherche relatif au role que peut jouer la souplesse d'une geomembrane incluse dans un sol, sur le frottement entre ce sol et cette geomembrane. Dans une premiere partie, nous discutons une nouvelle methode d'essais pour la determination de la souplesse des differents geotextiles et geomembranes. Cette methode est fondee sur la flexion d'une nappe de geotextile ou geomembrane. Elle consiste a placer l'echantillon de geotextile ou de geomembrane a tester en souplesse sur deux cylindres libres en rotation d'entre-axes l et de diametre d qui peuvent etra variables. Les cylindres sont montes sur des roulements a billes fixes pour minimiser les frottements existants entre la membrane et les cylindres. La determination d'un module de flexibilite (ou module de souplesse) se fait par un calcul theorique base sur la flexion d'une plaque sur deux appuis. Une verification du bien-fonde de cette methode a ete realisee avec des echantillons d'acier inoxydable de tres faible epaisseur. Dans une seconde partie, une comparaison entre le coefficient de frottement plan et le coefficient de frottement apparent sol/geomembrane determine par des essais d'arrachement dans un milieu bidimensionnel forme de rouleaux de diametre 30 mm ou 60 mm ou de rouleaux de schneebeli est presentee. Il a ete trouve que le coefficient apparent varie d'une facon exponentielle en fonction du coefficient de frottement plan et de l'angle de contact total sol/geomembrane. Ce resultat provient du phenomene de festonnage constate experimentalement sur les inclusions. La difference ou le rapport entre ces deux coefficients de frottement est interpete en fonction du module de flexibilite des differents echantillons de geomembranes. La souplesse est montree comme une caracteristique tres importante dans le renforcement des sols

Tandis que l'emploi des techniques de renforcement des structures s'est largement généralisé et diversifié, les méthodes de calcul et de simulation du comportement de telles structures, par nature composites, exigent encore de nombreux développements, tant sur le plan théorique (recours aux techniques d'homogénéisation), que numérique. Ainsi, dans le domaine du génie civil, une modélisation qualifiée de multiphasique a été récemment proposée pour les ouvrages en sols renforcés par inclusions linéaires continues souples (terre armée, géotextiles, etc.) ou raides (inclusions "rigides", pieux, etc.).Ce présent travail a pour but de développer une méthode de calcul rapide et fiable, à travers cette modélisation multiphasique, pour le dimensionnement vis-à-vis de sollicitations dynamiques dans le cas où l'ouvrage est renforcé par un groupe de pieux ou d'inclusions rigides, en se restreignant au cas de l'élastodynamique, c'est à dire d'un comportement élastique linéaire des différents constituants du sol renforcé. Il consiste d'une part à analyser la propagation d"ondes sismiques au sein du massif renforcé et d'autre part à mettre en oeuvre un outil numérique basé sur la méthode des éléments finis pour déterminer les fonctions d'impédance d'un sol renforcé par un réseau régulière d'inclusions vertical. D'où les effets de l'interaction sol-inclusions, ainsi de flexion et de cisaillement des inclusions sont pris en compte
The reinforcement of structures in becoming an increasingly used technique, although the simulation and design of such structures still require many developpements both in theory (use of homogenization techniques) and numeric. Thus, in the civil engineering domains, a qualified multiphase model has been recently proposed for soil reinforced by continuous linear inclusions flexible (reinforced earth structures, geotextiles, etc. ) or stiff (rigid inclusions, piles, etc.).The present work aims to develop a fast and reliable method of calculation, through such a multiphase model, for the design with dynamic load applied on reinforced soil by a group of piles or rigid inclusions, by restricting the elastodynamic case, that is a linear elastic behavior for both constituents. It consists firstly to analyze the propagation of seismic waves in the solid reinforced and secondly to implement a fem.-based numerical code for determining the impedance functions of a reinforced soil by a regular vertical network inclusions. In this model, the interacton soil-inclusions and also the shear and flexural effects of inclusions are both taken into account

Une des méthodes les plus populaires et largement utilisée pour l’amélioration des sols compressibles est la technique d'inclusions rigides verticales qui constitue une alternative intéressante aux techniques plus traditionnelles telles que le pré-chargement, la mise en place de drains verticaux, le remplacement du sol en place, etc.Le Projet National ASIRI (Amélioration du Sol par Inclusions Rigides) a permis d’apporter des réponses sur le comportement de cette technique de renforcement et d’établir des recommandations de dimensionnement et de réalisation. Celui-ci comprend un volet expérimental (expérimentations en vraie grandeur, modèles physiques réduits à 1g, études en chambre d’étalonnage) et un volet numérique. Cependant, les recommandations publiées par ASIRI sont limitées aux cas de chargement monotone. Pourtant, différents cas de structures sous chargement cyclique sont couramment rencontrés dans la pratique: chargement des vagues sur les structures offshore, force du vent, charge sismique, la charge de trafic, remplissage et vidange de réservoirs, chargement et déchargement des zones de stockage… Cela nécessite alors de comprendre le comportement sous chargement cyclique et/ou dynamique de ces ouvrages.Ce travail de thèse constitue une contribution à la compréhension du comportement de ce type d’ouvrage, et s’intéresse plus particulièrement à la modélisation des mécanismes qui se développent dans le matelas de transfert de charge lors d’un chargement cyclique vertical quasi-statique. Il se fait suivant deux approches complémentaires : Expérimentale : par des essais sur un nouveau modèle physique réduit tridimensionnel à 1g et à l’échelle 1/10ème, Numérique : par la modélisation numérique tridimensionnelle en milieu continu utilisant le logiciel FLAC3D.Dans un premier temps, le travail expérimental réalisé nous a permis d’étudier le comportement de cette technique de renforcement sous chargement monotone et cyclique mettant en œuvre la méthode de corrélations d’images. La modélisation physique réalisée nous a permis d’étudier l’influence de l’épaisseur de la plateforme de transfert de charge granulaire et des conditions aux limites (cas remblai/cas dallage).Dans un deuxième temps, les résultats expérimentaux nous ont servi comme une base de données pour la validation d’un modèle numérique en milieu continu. La première étape de la modélisation numérique consiste à valider un modèle numérique à la même échelle réduite du modèle physique. La validation de l’approche de modélisation numérique à échelle réduite nous a permis, dans une deuxième étape, de réaliser une étude paramétrique afin de déterminer l’influence des différents paramètres sur le comportement du système
One of the most popular and widely used methods for soft soil improvement is the reinforcement using vertical rigid inclusions. It constitutes an interesting alternative to the other traditional techniques such as preloading, vertical drains, replacing soil etc...The national French project ASIRI (Amélioration du Sol par Inclusions Rigides) allowed to provide answers about the behavior of this technique and to establish recommendations for design and construction. It included an experimental part (full-scale, 1g physical model experiments and calibration chamber studies) and a numerical part. However, the recommendations established by ASIRI are limited to the case of monotonic loading. Yet, various cases of structures under cyclic loading are commonly encountered in practice: waves loading on offshore structures, wind strength, seismic load, traffic load, filling and emptying of tanks, loading and unloading of storage areas... This then requires the understanding of the behavior of this technique under cyclic and/or dynamic loading.The work done in this thesis constitutes a contribution to understanding the behavior of this type of structures, and is particularly interested in modeling the mechanisms that develop in the load transfer mattress under a quasi-static vertical cyclic loading . Two complementary approaches have been followed: Experimental: by performing experimental tests using a new 1g tridimensional physical model with a scale factor of 1/10, Numerical: by performing numerical tridimensional simulations in a continuous media using the software FLAC3D.At first, the experimental work has allowed us to study the behavior of this reinforcement technique under monotonic and cyclic loading implementing the digital image correlation method. A parametric study performed with the physical modeling allowed us to study the influence of the granular load transfer platform (LTP) and the boundary conditions (presence of a rigid slab at the surface of the LTP).Secondly, the experimental results have served as a database for the validation of a numerical model in continuous medium. The first step of the numerical modeling is to validate a numerical model at the same reduced scale of the physical model. The validation of the numerical modeling approach at the reduced scale allowed us in a second step to perform a parametric study in order to determine the influence of different parameters on the behavior of the system

La technique de renforcement par inclusions rigides constitue une réponse pertinente aux problèmes de sols compressibles. Elle consiste à transférer les charges de l'ouvrage renforcé vers une couche de sol résistante et peu compressible. Le transfert des charges se fait par la combinaison d'inclusions rigides traversant le sol compressible et d'un matelas intercalé entre le réseau d'inclusions rigides et l'ouvrage. La technique de renforcement par inclusions rig ides est adaptée pour des ouvrages de types remblais, dallages, zones industrielles, stations d'épuration. Ce travail de thèse vise à améliorer la compréhension des phénomènes des transferts de charge dans les massifs renforcés par inclusions rigides. Le comportement mécanique des sols pulvérulents et cohérents qui constituent le matelas de répartition a été caractérisé à l'aide d'essais en laboratoire. Des essais en centrifugeuse ont ensuite été réalisés afin de comprendre l'influence des caractéristiques mécaniques du matelas et la configuration géométrique d'un réseau d'inclusions rigides sur les mécanismes de transfert. Des approches numériques s'appuyant sur des calculs par éléments finis et par différences finies sont présentées. La modélisation numérique des essais en centrifugeuse fournit des informations sur le fonctionnement des inclusions rigides dans le cas du remblai et du dallage et permet de comprendre les mécanismes de transfert des charges avec des matelas de répartition constitués de matériaux pulvérulents et cohérents. Les paramètres géométriques des inclusions rigides ainsi que les caractéristiques mécaniques du matelas de répartition sont étudiés. Le comportement dynamique des inclusions rigides est étudié. L'impédance verticale et horizontale d'un réseau d'inclusion rigide est analysée avec une étude paramétrique. Une analyse dynamique d'un réseau d'inclusions est présentée afin d'étudier l'influence des conditions d'ancrage en pied et liaison en tête sur le comportement dynamique
The soil reinforcement technique with rigid piles is an appropriate solution for most of engineering problems where the soil is compressible. The technique aims to transfer the loads of the structure to soli resistant and less-compressible soil layers. The load transfer is performed with the combination of rigid piles and an earth platform which is interposed between the rigid piles and the structure This earth platform has the advantage of transferring the load to the heads of rigid piles and minimizing the load on the compressible soil layer. Unlike deep foundations of structures, the rigid piles are not connected to the structure. The soil reinforcement technique with rigid piles is suitable for the structures like embankments, pavements, industrial areas, hydraulic treatment plants. These doctoral theses permits lo better understand the phenomena of load transfer mechanisms associated with rigid plies. Firstly, the mechanical behaviour of granular and treated soils has been investigated by laboratory tests. Then centrifuge tests were performed to understand the influence of the earth platform mechanical properties and geometric configuration of rigid piles on rigid load transfer mechanisms. Numerical approaches basin on finite element and finite difference are presented. The geometric parameters of rigid piles and mechanical characteristics of mattress distribution are investigated by a parametric study. The results of numerical modelling provide important information on the functioning mechanisms of rigid plies. The dynamic behaviour of rigid Inclusions is studied. The vertical and horizontal dynamic response of rigid piles is analyzed. A three-dimensional dynamic analysis of rigid piles is presented to understand the influence of the top and tip fixations on the dynamic behaviour of these rigid piles

Le présent travail comporte une analyse du comportement sismique des sols renforcés par des inclusions rigides. L’étude est effectuée à l’aide d’une modélisation numérique tridimensionnelle par différences finies de l’interaction sol-matelas-inclusions-structure. Le comportement du sol est supposé de type élastoplastique avec un amortissement de type Rayleigh. Le travail est présenté en trois chapitres.Le premier chapitre comporte une synthèse des travaux réalisés sur les inclusions rigides et sur l’analyse de leur comportement en zone sismique. Il présente d’abord la technologie de renforcement par inclusions rigides ainsi que son utilisation et les méthodes de calcul sous chargement statique. Ensuite, il donne une synthèse des approches utilisées pour l’analyse de l’interaction sol-structure sous chargement sismique, et plus particulièrement pour les groupes de pieux et les inclusions rigides.Le second chapitre est consacré à l’analyse de l’interaction cinématique du système sol-matelas-inclusions-structure. L’analyse est effectuée à l’aide d’une approche globale qui consiste à calculer la réponse de l’ensemble des éléments du système à un chargement sismique. Elle est réalisée à l’aide d’une modélisation tridimensionnelle et non linéaire du système de renforcement. Le chapitre est composé de trois parties. La première expose le modèle numérique utilisé, la seconde présente une analyse d’un sol renforcé par un groupe de 2x2 inclusions rigides, la dernière est consacrée à une étude de l’influence de principaux paramètres sur la réponse sismique du groupe d’inclusions rigides.Le dernier chapitre est consacré à l’étude de l’influence de la présence de la structure sur l’interaction sol-matelas-inclusions-structure. L'accent est mis sur l’influence des paramètres majeurs tels que les caractéristiques géométriques et mécaniques du matelas, la rigidité des inclusions, les conditions de liaison inclusions-matelas et l’amplitude du chargement. Ce chapitre donne aussi une comparaison entre le comportement sismique des inclusions rigides avec celui d’un groupe de colonnes de module mixte (CMM) et d’un groupe de pieux
This work includes an analysis of seismic behaviour of soft soil improved by vertical rigid inclusions. The study is conducted by using a three-dimensional finite-difference numerical modelling of soil-gravel layer-inclusions-structure interaction. Soil media is assumed to be elastoplastic with Rayleigh damping. The work is presented in three chapters. The first chapter deals with a review of the literature on research previously conducted on rigid inclusions and their behaviour in seismic areas. Firstly, the technology of soft soil improvement by vertical rigid inclusions, its domains of applications and methods of calculation under static loading are presented. Then, a synthesis of approaches used to evaluate soil-structure interaction under seismic loading is reviewed; we focus more precisely on methods concerned the grouped piles and rigid inclusions.The second chapter is devoted to the analysis of kinematic interaction of soil_gravel layer-inclusions-structure system. The analysis is performed using a global approach which consists of calculating the response of all elements composing the latter system under seismic loading. The analysis is carried out by a nonlinear three-dimensional numerical modelling of the soil reinforcement system. The chapter is divided into three parts. The first one outlines the used numerical model; the second presents an analysis of a soil reinforces by a group of four rigid inclusions. In the third part, we present a parametric study which covers the influence of main parameters on the seismic response of the rigid inclusions group.The last chapter is devoted to the study of the influence of the presence of structure on the soil-gravel layer-inclusion-structure interaction. The influence of major parameters is highlightened by a parametric study concerns the effect of geometric and mechanical characteristics of the gravel layer, inclusion rigidity, the inclusions-gravel layer connection conditions and the amplitude of the seismic loading. The chapter gives a comparison between the seismic behaviour of rigid inclusion (IR) to both column with mixed module (CMM) and a group of classical piles