Dissertations / Theses on the topic 'Sol sableux argileux'

La connaissance des propriétés de transport des radioéléments à travers les barrières de stockages est nécessaire pour évaluer leur sureté. L’objectif est de valider l'approche consistant à déduire le transit d'un radionucléide du mouvement de l'eau couplé à la chimie des espèces en solution et à leurs propriétés de sorption. Le système étudié est celui du transport du Np(V) en milieu carbonate dans un mélange de sable et d'argile Fo-Ca-7. La méthodologie expérimentale repose sur la technique chromatographique : caractérisation de l'écoulement par mesure de la distribution de temps de séjour d'un traceur de l'eau, modélisation de l'écoulement à l'aide d'un modèle convectif-dispersif avec zones stagnantes et détermination des propriétés de rétention du support poreux grâce à des expériences d'échange sodium/calcium et sodium/césium. La rétention de ces éléments est modélisée grâce un modèle d'échange d'ions avec trois sites de sorption dont les capacités et les constantes d'échange Na+/H+, Na#+/Ca²+ et Na+/Cs+ ont été déterminées. L’étude des propriétés de migration du Np(V) ont mis en évidence que la rétention du neptunium est uniquement due à NpO₂+ sur le troisième site. Ce mécanisme a été validé en faisant varier le pH et la concentration en carbonate. L’existence d'un site anionique de faible capacité d'échange a été mis en évidence par des expériences au 14C. Un traitement d'élimination de la goethite présente dans la Fo-Ca-7 montre que cet oxyde de fer n'est pas responsable de la fixation des anions ni du neptunium. Des expériences en température ont permis de déterminer des constantes thermodynamiques comme l'entropie et l'enthalpie de réaction d'adsorption du ca et du Np(V). Il ressort de ce travail qu'une connaissance précise des interactions hétérogènes en milieu poreux et de la chimie en solution permet une parfaite maitrise des propriétés de transport de radionucléides dans un large domaine de conditions physicochimiques.

Cette recherche traite de l'interprétation des mesures des pressions interstitielles au cours des essais in situ au piézocone et au pressiomètre autoforeur en vue de la détermination des caractéristiques géotechniques des sols en place. L'interprétation des essais s'appuie essentiellement sur la modélisation du phénomène d'expansion de cavité provoquée par la sollicitation appliquée. Dans la première partie de ce rapport, on passe en revue les études antérieures concernant l'utilisation des mesures obtenues au piézocone. On tente à travers cette étude bibliographique de déterminer les paramètres principaux influençant la réponse du sol à la pénétration et les valeurs des surpressions interstitielles ; cela en analysant les résultats expérimentaux rapportés dans la littérature d'une part et ceux obtenus théoriquement d'autre part, en particulier à partir des approches d'interprétation en contraintes totales du phénomène d'expansion de cavité. La deuxième partie du rapport a pour objectif de tester différentes approches de modélisation en laboratoire, à partir d'essais d'expansion sur des échantillons annulaires sur un sol limoneux. Le type d'essai a été conçu de manière à obtenir une reproductibilité des résultats expérimentaux d'essais d'expansion sur un sol remanié dont les caractéristiques sont déterminées à partir d'essais triaxiaux sous des conditions aux limites bien définies. L'interprétation des essais a eu essentiellement pour objectif de vérifier les hypothèses des diverses approches de modélisation. On a considéré d'une part une approche en contraintes totales considérant un sol élastique parfaitement plastique avec le critère de Tresca et d'autre part une approche d'analyse en contraintes effectives. Cette dernière utilise un modèle relativement simple (GUERMAZI, 1985) considérant le sol comme un matériau élastoplastique écrouissable à loi d'écoulement non associée. On montre que l'approche de modélisation en contraintes totales permet de déterminer les caractéristiques du sol à court terme. La cohésion non drainée et le module de cisaillement sont comparables avec ceux obtenus aux essais triaxiaux. Cependant, il est nécessaire d'élaborer une approche en contraintes effectives pour une interprétation adéquate des mesures des surpressions interstitielles permettant une détermination des caractéristiques effectives du squelette du sol à savoir sa résistance au cisaillement, sa compressibilité et ses propriétés de contractance et/ou dilatance. Dans la troisième partie, la comparaison des résultats théoriques avec ceux obtenus au laboratoire montre que la détermination des caractéristiques du sol étudié est assez fiable. On montre ainsi que les caractéristiques effectives du squelette du sol ainsi obtenues sont en accord avec celles déterminées à partir d'autres types d'essais, in situ et en laboratoire. Dans la quatrième et dernière partie, on expose les différents essais effectués in situ au pénétromètre à tête piézoélectrique. Deux types de sites ont été testés ; d'une part des sols argileux relativement homogènes où l'effet du drainage partiel au cours de la pénétration pourrait être négligé, d'autre part des sols sableux où la perméabilité est assez importante et où l'hypothèse d'essai non drainé n'est plus vérifiée. Sur le premier type de sol, on a essayé de tester les approches de modélisation en contraintes totales du phénomène d'expansion de cavité. L'utilisation de paramètres adimensionnels a présenté un intérêt particulier pour la reconnaissance et la classification des sols. Sur le deuxième type de sol, en l'occurrence à DUNKERQUE où le site présente un intérêt particulier compte tenu de la présence des inclusions de sable lâche et dense entre des couches argileuses, on a utilisé une pointe permettant de mesurer d'une part la résistance de pointe et le frottement latéral, d'autre part les surpressions interstitielles sur la pointe et sur le manchon de frottement latéral et ceci au cours du même essai. On a insisté en particulier sur les résultats des études paramétriques concernant : - l'effet de la position de la cellule des mesures des surpressions interstitielles ; - l'effet de la vitesse d'enfoncement ; - l'effet du diamètre du cône. Ces essais ont permis de mettre en évidence l'effet de la position de la cellule sur les mesures des pressions interstitielles. Les mesures avec la cellule placée sur le manchon de frottement latéral semblent plus adéquates pour caractériser la susceptibilité des sables à se contracter ou à se dilater. Cependant, c'est la différence de comportement sur la pointe et sur le manchon du frottement latéral qui permet d'identifier les inclusions de sable à l'état lâche ou dense. Cela met en évidence l'intérêt du "dual" piézocone pour la détermination in situ du potentiel de liquéfaction des sols en place.

Les sols hétérogènes constitués de mélanges sable / argile sont couramment utilisés en génie civil. Ces mélanges (remaniés ou reconstitutés) sont utilisés pour la réalisation de tapis d'étanchéité dans des projets de stockage de déchets. Ils sont employés pour la réalisation de digues ou de barrages. Ils peuvent être mis en oeuvre en remblai ou en couche de forme dans des projets routiers. Les matériaux de ce type sont très souvent des constituants majeurs de nombreux dépôts naturels. Ils existent à l'état naturel dans les bassins de sédimentations en milieux fluviaux glaciaires mais également dans les fonds marins sous forme d'épaisses couches sédimentaires. Le comportement hydraulique et mécanique de tel type de sols reste à ce jour mal appréhendé. Les caractéristiques de ces sols sont souvent déterminées de manière simplifié en fonction de pourcentage des différents constituants. Pour mieux comprendre le comportement réel des mélanges sable/argile, cette thèse de doctorat aborde le phénomène de consolidation, de perméabilité et de cisaillement des mélanges sable/argile à teneur en eau similaire à celle existante dans la nature (entre des limites d'Atterberg de plasticité wp et liquidité wl). Les mélanges ont été examinés à différentes concentrations en sable et en pâte argileuse. Les résultats expérimentaux obtenus ont été confrontés avec les approches théoriques reposant sur les développements de la méthode d'homogénéisation autocohérente. Cette méthode permet de définir les caractéristiques globales d'un milieu homogène fictif ayant le même comportement que le milieu hétérogène
Sand/clay mixtures are the representative models of the natural deposits as well as many artificially reconstituted grounds usually employed in civil engineering (road fill, storage of waste fill). The hydraulic and mechanic behaviour of these soils has not been clarified yet. The overall properties of sand/clay mixtures are very often described as a function of percentage share of the components using well known engineering characteristics of pure clay or clean sand. However, in the nature the soil components (sand and clay) interact with each other to influence the behaviour of the mixture. The existing knowledge on the geotechnical properties of such soils shows that there is a lot of phenomena which must be better explained. In view of the performed studies the present research is consecrated to investigation of the clay/sand mixtures staying with water content nearest the natural conditions (in the interval of Atterberg limits i. E. Between w_P and w_L of used clay). The authors examined the blends with different sand and clay water content. This PhD thesis presents the studies on one-dimensional consolidation, permeability characteristics as well as triaxial behaviour of heterogeneous soils composed of sand and clay. The author also made an attempt to compare the experimental results with analytical methods in predicting global characteristics of this type of soil within the homogenisation frameworks

Ce travail est une étude de l'érosion interne des sols et remblais artificiels. L'érosion par arrachement mécanique des particules de sol est analysée à l'aide de l'évolution de la conductivité hydraulique d'un milieu poreux pré-fissuré sous l'action d'un écoulement. Les deux premières parties sont consacrées d'une part au phénomène d'érosion interne sous les aspects de la typologie, de l'origine et des mécanismes d'évolution, et d'autre part à la notion de perméabilité, ainsi qu'aux approches théoriques et empiriques utilisées pour l'estimation de la conductivité• hydraulique des milieux poreux ou de mélanges sable-argile. Ces deux parties, à caractère bibliographique, permettent de poser les bases de ce travail et de comprendre les mécanismes qui gouvernent le phénomène étudié. La troisième partie concerne les modélisations théoriques, par une méthode auto cohérente, de la perméabilité de mélanges bi-composite (matériaux perméable et imperméable, de type mélange sable/argile, pour les sols compactés), et tri-composite (matériaux perméable, imperméable et infiniment perméable, de type mélange sable/argile/poche d'eau, pour les sols partiellement compactés). La quatrième partie présente le dispositif expérimental conçu, qui permet de suivre les caractéristiques hydrauliques d'un matériau pré-fissuré, lors du développement de l'érosion interne, ainsi que les essais entrepris sur des échantillons de mélanges de sable/argile. Ce dispositif consiste en la juxtaposition d'un essai hydraulique et d'un système mécanique de création de fissure. A partir des mesures de conductivité hydraulique, nous déduisons la variation de l'ouverture de la fissure qui fournit des indications sur la cinétique de l'érosion interne. La vitesse moyenne de l'écoulement dans la fissure, la contrainte de cisaillement sur les parois de la fissure, la masse solide érodée, et la concentration de solide érodé dans le fluide érosif, sont évalués
This work is a study of the internal erosion of the grounds and fill artificial. Erosion by mechanical wrenching of the particles of ground is analyzed using the evolution of the hydraulic conductivity of a porous environment prefissured under the action of a flow. The first two parts are devoted on the one hand to the phenomenon of internal erosion under the aspects of typology, the origin and the mechanisms of evolution, and on the other hand with the concept of permeability, as well as with the theoretical and empirical approaches used for the estimate of the hydraulic conductivity of the porous environments or of mixtures sands - clay. These two parts, in bibliographical matter, make it possible to pose the bases of this work and to understand the mechanisms which control the studied phenomenon. The third part relates to theoretical modelings, by a self-coherent method, permeability of bicomposite mixtures (materials permeable and impermeable, of type mixes sand/clay, for the ground compacted), and tri-composite (materials permeable, impermeable and infinitely permeable, of type mixes sand/clay/pocket of water, for the ground partially compacted). The fourth part presents the designed experimental device, which makes it possible to follow the hydraulic characteristics of a prefissured material, during the development of internal erosion, as well as the tests undertaken on samples of mixtures of sand/clay. This device consists of the juxtaposition of a hydraulic test and a mechanical system of creation. Of crack. From measurements of hydraulic conductivity, we deduce the variation from the opening of the crack which pro vides indications on the kinetics of internal erosion

Dans le cadre de la maîtrise des risques associée au stockage et à l'entreposage des déchets nucléaires, le Commissariat à l'Énergie Atomique a un rôle d'expertise et conduit, dans ce sens, des recherches sur le devenir des polluants pour divers scénarios de contamination des sols et sous-sols. Dans cette thèse, on se focalise sur un matériau homogène constitué de sable de Fontainebleau inerte et de granules de glauconies (illite) présentant des propriétés de sorption. Ce milieu complexe présente différentes échelles d'observation. Sa conceptualisation en terme d'agencement géométrique et de lois agissant aux différentes échelles nous a permis d'établir un modèle macroscopique à l'échelle de Darcy. Les deux axes de recherche poursuivis sont l'impact de la réaction de sorption sur le transport du polluant et la dispersion en milieu non-saturé
In the context of nuclear risk control associated to nuclear waste storage, the french nuclear agency plays an increasing role in terms of research and development in the area of subsurface contamination. This study focuses on an homogeneous porous media constituted of Fontainebleau sand and clay grains (illite) presenting sorption capacities. The modeling of the complex geometry and physical phenomena at different scales enables us to describe the average transport at Darcy's scale. The two main axes developped are the impact of an heterogeneous sorption on transport phenomena and the dispersivity of an unsaturated porous media

L'etude de l'acidite des sols et de sa correction a porte sur les sols ferrallitiques de la vallee du niari et du plateau de mbe-bateke au congo. Les observations ont ete realisees respectivement a mantsoumba sur un site sous culture mecanisee de manioc depuis 15 ans et au pk 45, apres trois ans de culture a base de manioc. Apres la presentation des sols acides d'interet agricole dans leur contexte naturel, ce travail a procede a une premiere evaluation des pratiques utilisees dans la correction de l'acidite, notamment le recours au calcaire broye de madingou. Grace a des observations et prelevements d'echantillons de sol dans des situations culturales contrastees, il a ete etabli un constat de degradation des proprietes physico-chimiques des sols sous culture. Des etudes plus fines ont ete mises en uvre, concernant la nature et la reactivite du complexe d'echange. Les constituants mineraux des sols ont ete caracterises ainsi que leur reactivite, en privilegiant la prevision de leur comportement global lors de l'acidification du sol ou la correction de l'acidite. Une incubation pendant 3 mois en conditions controlees de laboratoire a permis de mieux apprecier les effets des apports de calcaire et de pueraria sur la reaction et le complexe d'echange des sols. Les modifications de la dynamique d'echange a l'interface sol-solution ont ete etudiees par des simulations de la lixiviation sous pluviometrie locale et par la technique de l'electrodialyse. Ces differents tests ou methodes ont ete validees par la mesure de l'absorption des elements mineraux par une plante-test, le ray grass d'italie cultive sous serre, en vases de vegetation. Des propositions ont ainsi ete faites concernant les approches methodologiques, la connaissance du fonctionnement des sols etudies et les perspectives pour des travaux futurs

Le sujet de la thèse concerne l'identification des paramètres des sols et sélection de modèles de comportement en utilisant des algorithmes génétiques. Tout d'abord, une étude comparative sur l'identification des paramètres par différentes méthodes d'optimisation est effectuée. Ensuite, un algorithme génétique réel codé (RCGA) est conçu pour améliorer la performance d’un algorithme génétique ( GA ) dans l'identification des paramètres du sol. Par la suite, le RCGA est utilisé pour construire la formulation de la prédiction de la compressibilité des argiles remaniés basée sur la régression polynomiale évolutive (EPR) en utilisant l’indice des vides initial e0, la limite de liquidité wL et l’indice de plasticité IP. Ensuite, une procédure efficace pour identifier les paramètres d'argiles structurées est proposé e en employant le RCGA avec un modèle élastoviscoplastique anisotrope. Une procédure de validation est menée ainsi que des applications démontrant que la procédure est utile pratiquement avec une réduction du coût des essais au laboratoire. Enfin, le choix d'un modèle approprié pour les sable s avec les caractéristiques nécessaires en fonction des essais classiques et un moyen facile d'identifier les paramètres pour les applications géotechniques est discuté en utilisant le RCGA et différents modèles de sable. L’écrouissage plastique non - linéaire, l'implémentation d e la li g ne d'état critique avec l’effet d’enchevêtrement , les types et nombres d’essais et le niveau de déformation nécessaire sont discutés pour la sélection et l'utilisation des modèles de sable
The subject of this thesis is the identification of soil parameters and the selection of constitutive models using genetic algorithms. First, various optimization methods for identifying soil parameters are studied. Then, a real - coded genetic algorithm (RCGA) has been developed to improve the performance of genetic algorithms (GA) for identifying soil parameters. Subsequently, the RCG A is employed to construct a formula for predicting the compressibility of remolded clays by using an evolutionary polynomial regression ( EPR ) based on the initial void ratio e 0 , the liquid limit w L and the plastic index I P . Then, an efficient procedure fo r identifying the necessary parameters of soft structured clay s is propose d by employing the enhanced RCGA coupled with an advanced anisotropic elasto - viscoplastic model. This approach is then validated and several applications are developed to demonstrate that the procedure can be used with a reduction of the testing cost . F inally , an appropriate model of sand with the necessary features based on conventional tests and with an easy way of identifying parameters for geotechnical applications by employ ing th e RCGA and different sand models is selected. A discussion on nonlinear plastic stress - strain hardening , the incorporation of the critical state concept with interlocking effect , test types and numbers , and necessary strain level for the selection and use of sand models concludes the thesis

Pour améliorer l’utilisation des calculs types éléments finis il est nécessaire de mieux connaître la loi de comportement. La thèse a pour but d’analyser le rôle des difficultés expérimentales des essais triaxiaux et de proposer des solutions approximatives pour les grandes déformations perturbés par des localisations de déformations et pour les déformations inférieures à 10-² peu précises avec les triaxiaux classiques. Dans ce but on utilise la méthode de la mécanique des milieux continus appliquée au matériau discontinu où seuls les grains sont continus ; ceci permet de mettre en évidence l’originalité des matériaux formés de grains. - Le rôle de la pression moyenne en élasticité donne une loi en E=. Pn avec n=1/2 pour les sables. Par contre le comportement plastique dépend du déplacement relatif des grains donc du frottement linéaire en p ; d’où des comportements homothétiques dans l’espace des contraintes écrits en ℴ1/ℴ3 ou q/p ou n/M on peut ainsi regrouper les résultats dans le plan n/M (ℇ1) pour les sables et les argiles remaniées c’<< ℴ3 - La méthode permet de classer les conditions aux limites géométriques du solide en : - géométrie de grains constante (si élastique) lié au WL et Wp ou emax et emin – géométrie de l’arrangement des grains variable. D’où deux comportements : - Les essais triaxiaux usuels sont peu précis pour les déformations inférieures à 10-², on montre qu’une normalisation du choix d’une hyperbole entre 10-² et 10-1 permet de définir un module tangent à l’hyperbole permettant de classer les résultats expérimentaux et de donner un module voisin du module sécant pour les déformations voisines de 10-² qui conditionnent le tassement des ouvrages courants. – La synthèse des essais triaxiaux précis (entre les déformations 10-5 et 10-3), comparée aux triaxiaux classiques (pour des déformations 10-² et 10-1) permet d’éclairer le domaine intermédiaire (10-3 à 10-²). Les résultats obtenus semblent montre que la méthode utilisée mérite d’être approfondie.

Dans la 1ere partie, etude theorique et experimentale (semelles de 6 et 20 cm dans du sable de loire) du comportement de semelles sur milieu homogene incline et avec charge inclinee (les contraintes de rupture sont superieures aux valeurs theoriques). Dans la 2eme partie, etude experimentale de semelles filantes, carrees et circulaires, poinconnant des couches de sable atteignant 2 fois la largeur de la fondation, et reposant sur de la graisse ou de la vase

Étude dans le domaine des faibles déformations (10**(-5) pour les essais dynamiques, et 10**(-6) a 10**(-3) pour les cycliques), a travers trois paramètres principaux: module de Young, coefficient de poisson et coefficient d'amortissement. Rôle de la contrainte moyenne, indice des vides, saturation, histoire des contraintes. Pour argiles remaniées normalement consolidées, corrélation entre module de Young, limite liquide, indice de plasticité et coefficient de compressibilité. Comparaison entre régime dynamique et cyclique

L’interface sol-structure est un aspect important des intéractions entre le sol et la structure car elle permet d’assurer en grande partie la stabilité de la structure concernée. Le comportement mécanique de l’interface joue un rôle significatif dans le dimensionnement des structures de génie civil et dans la prédiction de leur comportement dans le temps. L’interface entre le sol et la structure est une fine couche de sol en contact avec la structure, dans laquelle des contraintes et des déformations se développent. A notre connaissance, les travaux précédents de la littérature qui caractérisent le comportement mécanique de cette interface concernent principalement des sols types tels que sable et argile ou des matériaux naturels, en contact avec des matériaux structurels tels que le béton, le bois ou l’acier. Cependant, les sols naturels sont très complexes, en partie dû aux hétérogénéités qu’ils contiennent et à leur histoire géologique, et la réponse mécanique des sols type ne permet pas toujours de représenter celles des sols naturels, ni celle de sols intermédiaires. Le comportement mécanique de sols intermédiaires entre sable et argile a été largement étudié, cependant celui de l’interface entre ces sols et un matériau structurel n’est que peu représenté, alors que la réponse de l’interface soumise à un chargement mécanique est bien différente de celui du sol seul. De plus, à l’échelle de l’ingénieur, il y a clairement un manque d’informations sur le comportement de cette interface le long d’une fondation chargée dans ces sols intermédiaires, numériquement et expérimentalement, ceci étant en partie lié aux difficultés d’instrumentations in-situ le long des foundations. L’objectif de cette thèse est de caractériser le comportement mécanique de l’interface entre le sol et la structure pour des sols intermédiaires entre le sable et l’argile. Des mélanges artificiels de sable de silice et d’argile riche en kaolinite ont été choisis pour représenter les sols intermédiaires. La thèse est d’abord composée d’une campagne expérimentale d’essais de cisaillement direct d’interface en laboratoire, afin d’identifier le rôle de la fraction massique d’argile sur le comportement mécanique d’une interface sol-béton. Une attention particulière a été apportée sur le montage expérimental et sur la préparation optimisée des échantillons de sol. Les résultats ont ensuite été utilisés dans une campagne de modélisation à l’échelle de l’ingénieur, visant à réprésenter le comportement mécanique de l’interface autour d’un pieu chargé latéralement. Une nouvelle routine MATLAB en éléments finis a été implémentée pour modéliser le comportement de cette interface par des courbes p y. La caractérisation du comportement mécanique de l’interface sol structure pour des sols à fraction massique d’argile variable a permis de mieux mettre en lumière le rôle de la microstructure de l’interface, sur la stabilité des structures de génie civil
In geotechnical engineering, the soil-structure interface is an important aspect to take into account in soil structure interactions because it relates to the stability of the supported structure. In particular, the mechanical behaviour of the interface plays a key role in the design of civil engineering structures and their analysis over time. The interface is a thin zone of soil in contact with the structure where major stresses and strains develop in. To our knowledge, previous works on the characterization of the mechanical behaviour of the soil-structure interface mainly include typical soils (sand or clay) or natural soils, in contact with variable structural materials (concrete, steel, wood). However, natural soils are very complex, partly due to geological heterogeneities, and the mechanical response of typical soils do not always represent accurately intermediate soils between sand and clay. Previous studies on the mechanical behavior of those soils are significantly represented in the literature, especially in experimental research, however it is rather poorly documented on the interface between these soils and structural materials, whereas their response to mechanical loadings is different. Moreover, at the engineering scale, there is still a lack of understanding on how this interface behave along loaded pile within soils between sand and clay, numerically, and experimentally due to instrumentation restrictions along the pile. The objective of this thesis is to characterize the mechanical behaviour of the soil-structure interface for intermediate soils between sand and clay, both by experiments at the laboratory scale and by models at the engineering scale. Artificial mixtures of silica sand and kaolinite-rich clay are chosen to represent intermediate soils in this study. For this propose, the research is organized in a first and main experimental campaign that aims to investigate the effect of the clay content, from 0% (sand) to 100% (clay) on the mechanical behavior of a soil-concrete interface by a new interface direct shear device in the laboratory. A particular attention is given to the design of the setup, and to the investigation of four sample preparations to insure an optimize sample homogeneity. A second and numerical campaign is performed to input the results from the experimental campaign, to model the mechanical response of the interface between sand-clay soils and a lateral concrete loaded pile at the engineering scale. A new subroutine of a MATLAB finite element code is implemented to perform the numerical modelling of the interface’s response via the p-y curves. The characterization of the mechanical behaviour of the soil-structure interface at different clay and sand fractions allows to enlighten the role of soil microstructure at the soil-structure interface on the stability of civil engineering structures

Cette thèse se situe dans le cadre du programme de recherche, de l'École centrale de Paris, sur les lois de comportement des terrains, en particulier pour les calculs avec éléments finis. La thèse comprend deux parties : 1) Grains élastique sans colle (c'/ σ’<< tg ' si t/σ ' = c'/ σ ' + tg '). - On utilise une méthode de classement issue de la mécanique des milieux continus où seuls les grains sont continus. - L'analyse d'une centaine d'essais triaxiaux conduit a une méthode de détection des difficultés expérimentales et suggère des palliatifs, en utilisant des comportements repères en [q/Mp]( ε1) et εv(ε1) ou [Δu/ σ '](ε1). -La recherche a mis en évidence des analogies entre les sables et les argiles remanié (c' << σ '3). - On montre en particulier la possibilité de définir un comportement normalement consolidé (NC) pour les sables et les agrégats. Il peut être modélisé, comme pour les argiles, avec une loi du type Cam-Clay. Elle dépend de l'angle de frottement de plasticité parfaite 'pp, de la compression isotrope e(p') caractérisé par Cc, de la compressibilité divinatoire e(q) caractérisée par Cd et d'un point de la droite de l'indice de vides critique e(log p'). Ces paramètres dépendent en première approximation de WL pour les argiles et de emax ainsi que de d60/d10 pour les sables. -On suggère une généralisation de la surconsolidation exprimée en contraintes sous la forme d'une dilatance. 2) Comportement réel d'une argile fortement surconsolidée fissurée altérée. - Le retour de chantier d'une centrale nucléaire permet de préciser la réalité du comportement de ce type de terrain fréquent dans le monde, en particulier sa très grande hétérogénéité qui rend difficile la prévision du comportement. Grace aux mesures de tassement sur 30 mètres de profondeur, il est possible de contrôler une méthode de prise en compte de cette hétérogénéité qui sera complétée dans des études ultérieures. - Ce cas réel permet de préciser les recherches qui restent à faire sur les grains avec colle et leur altération physico-chimique ainsi que sur le rôle des fissurations.

Il est bien connu que l'évaporation d'eau joue un rôle essentiel dans l'interaction entre le sol et l'atmosphère. Pendant le processus d'évaporation, le comportement thermo-hydro-mécanique des sols change, engendrant ainsi des problèmes préoccupants. Ceci peut concerner différents domaines comme l'agronomie, l'hydrologie, la science des sols, la géotechnique, etc. Par conséquent, il est essentiel d'étudier les mécanismes d'évaporation de façon approfondie. Cette étude porte sur les mécanismes d'évaporation dans des conditions atmosphériques contrôlées. Le sable de Fontainebleau et l'argile d'Hércourt utilisée pour la construction du remblai expérimental dans le cadre du projet ANR TerDOUEST (Terrassements Durables - Ouvrages en Sols Traités, 2008-2012) ont été étudiés à cet effet. Une chambre environnementale (900 mm de haut, 800 mm de large et 1000 mm de long) équipée de différents capteurs a d'abord été développée, permettant un suivi complet des paramètres concernant l'atmosphère et le sol au cours d'évaporation. Quatre essais expérimentaux ont été réalisés sur le sable de Fontainebleau compacté à une densité sèche de 1,70 Mg/m3, avec une nappe phréatique constante au fond de l'échantillon, et sous différentes conditions atmosphériques (différentes valeurs de l'humidité relative de l'air, de la température et du débit d'air). La pertinence du système a été mise en évidence par la bonne qualité des résultats. La température de l'air à l'intérieur de la chambre a été trouvée affectée par la température du tube de chauffage, le débit d'air et l'évaporation d'eau; la température du sol est fortement affectée par les conditions atmosphériques et l'état d'avancement de l'évaporation ; l'humidité relative dans la chambre diminue au cours du temps et son évolution peut être considérée comme un indicateur du processus d' évaporation ; la teneur en eau volumique dans la zone proche de la surface est fortement influencée par le processus d'évaporation et présente une relation linéaire avec la profondeur ; la succion du sol diminue avec la profondeur et augmente au fil du temps ; le taux d'évaporation est fortement affecté par les conditions de l'air en particulier dans la phase initiale de vitesse d'évaporation constante. Après les essais sur le sable de Fontainebleau, l'échantillon de l'argile d'Hércourt compactée à une densité sèche de 1,40 Mg/m3 a été soumis à une infiltration d'eau afin d'étudier ses propriétés hydrauliques. Pour obtenir un meilleur aperçu du mécanisme d'évaporation pour l'argile, deux essais d'évaporation sur l'argile d'Hércourt compactée avec une nappe phréatique constante au fond de l'échantillon ont été effectuées sous des conditions atmosphériques contrôlées. Les résultats permettent de comprendre les mécanismes d'évaporation en cas de fissuration due à la dessiccation. En outre, afin d'étudier les mécanismes d'évaporation potentiels, des essais avec une couche d'eau libre ont été également réalisés en faisant varier la vitesse du vent et la température de l'air. L'initiation et la propagation de fissures de dessiccation pendant le processus d'évaporation et son effet sur l'évaporation ont également été étudiés par la technique de traitement d'image. En termes de modélisation, le taux d'évaporation potentiel a été modélisé à travers l'évaluation des modèles existants et des modèles combinés. Il apparait que le modèle développé par Ta (2009) est le plus approprié. Le taux d'évaporation réelle depuis le sable a été ensuite analysé. Il semble important de considérer l'avancement du front sec pendant le processus d'évaporation pour les sols sableux. Pour l'argile d'Héricourt, une bonne prévision a été également obtenue en utilisant un modèle qui tient compte de l'effet des fissures de dessiccation
As a well-known phenomenon, soil water evaporation plays an important role in the interaction between soil and atmosphere. Water evaporates during this process resulting in changes of soil thermo-hydro-mechanical behavior and in turn causing problems in different domains such as agronomy, hydrology, soil science, geotechnical engineering, etc. Therefore, it is essential to investigate the soil water evaporation mechanisms in depth.This study deals with the soil water evaporation mechanisms under controlled atmospheric conditions. The Fontainebleau sand and the Hércourt clay used for the construction of the experimental embankment with the ANR project TerDOUEST (Terrassements Durables - Ouvrages en Sols Traités, 2008 - 2012) were used in this investigation. A large-scale environmental chamber system (900 mm high, 800 mm large and 1000 mm long) equipped with various sensors was firstly developed, allowing a full monitoring of both atmospheric and soil parameters during the evaporation process. Four experimental tests were carried out on the Fontainebleau sand compacted at 1.70 Mg/m3 dry density with a steady water table at soil bottom under different atmospheric conditions (different values of air relative humidity, temperature and air flow rate). The performance of the environmental chamber system in investigating soil water evaporation was evidenced by the quality and the relevance of results. The air temperature inside the chamber was found to be affected by the heating tube temperature, the air flow rate and the soil water evaporation process; the soil temperature was strongly affected by the air conditions and the evaporation progress; the relative humidity in the chamber was decreasing during the evaporation progress and its evolution could be considered as an indicator of the evaporation progress; the volumetric water content in the near-surface zone was strongly affected by the evaporation process and exhibited a linear relationship with depth; the soil suction was decreasing over depth and increasing over time; the evaporation rate was strongly affected by the air conditions especially at the initial constant evaporation rate stage. After the tests on the Fontainebleau sand, the Hércourt clay sample compacted at 1.40 Mg/m3 dry density was subjected to an infiltration experiment for investigating its hydraulic properties. To get a better insight into the water evaporation mechanism for clay, two compacted Hércourt clay evaporation tests with a steady water table at bottom were carried out under controlled atmospheric conditions. The results allow understanding the evaporation mechanisms in case of desiccation cracks. Furthermore, in order to investigate the potential evaporation mechanisms, tests with a free water layer was also conducted with varying wind speed and air temperature. The initiation and propagation of desiccation cracking during the evaporation process and its effect on water evaporation were also investigated by the digital image processing technique. In terms of modeling, the potential evaporation rate was first modeled through evaluation of the existing models and the combined models. It reveals that the model developed by Ta (2009) is the most appropriate one. The actual evaporation rate for sand was then analyzed. It appears important to consider the progress of the dry front during the evaporation process for sandy soils. For the Héricourt clay, good simulation was also obtained using a model that accounts for the effect of desiccations cracks

Cette thèse examine la réponse de différents types de lois de comportement en chargement et en déchargement et modélise numériquement les problèmes du creusement dans un massif du sol. Deux méthodes de modélisation d'excavation par éléments finis, l'une proposée par Ghaboussi et Pecknold (1984) et Brown et Booker (1985) et l'autre par Borja et al. (1989) ont été programmées dans le code CESAR-LCPC. Ces deux méthodes ont été ensuite comparées pour la simulation par étapes de l'excavation de massifs de sol élastique et élastoplastique. Nous avons également développé la notion de chargement-déchargement-rechargement multiaxial basée sur le signe du travail incrémental. L'application de ce principe (qui englobe le cas unidirectionnel) à une excavation pour différents types de lois de comportement, nous permet de connaître l'étendue des zones en chargement et/ou en déchargement autour de l'ouvrage. Un modèle élastique non-linéaire (Wong et Duncan), un modèle élastoplastique parfait à critère de Mohr-Coulomb et un modèle élastoplastique avec écrouissage (Nova) ont été étudiés plus en détail dans cette étude. Ces modèles ont été d'abord appliqués à la simulation d'essais triaxiaux, puis à un problème d'excavation. Ce travail s'achève par la modélisation d'un ouvrage réel : une excavation réalisée devant un rideau de palplanche butonné dans un milieu sableux (Université de Karlsruhe). Dans cette partie, nous avons comparé avec les observations sur site, les résultats des modélisations en éléments finis avec le modèle élastoplastique à critère de Mohr-Coulomb et avec le modèle de Nova.

Deux approches ont été utilisées pour étudier le comportement des sols compressibles lors de l'élargissement d'un remblai : étude sur modèles réduits centrifugés et analyse numérique en éléments finis. Pour l'étude en centrifugeuse, la construction des remblais pendant la rotation du modèle a été effectuée grâce à une trémie développée pour cette recherche. Sept conteneurs d'argile Speswhite reconstituée ont été préparés et équipés de capteurs de tassements de surface, de pressions interstitielles et de déplacements horizontaux. Sept essais ont été réalisés, les premiers pour mettre au point les procédures d'essai et les quatre derniers pour comparer deux variantes d'élargissement d'un remblai. L'analyse des résultats des mesures et des observations faites sur les modèles a montré l'importance des conditions de préparation des massifs d'argile et d'un suivi détaillé de toute l'histoire des sols depuis leur mise en place dans le conteneur jusqu'à la fin de l'essai. Le comportement des argiles pendant la centrifugation dépend d'une combinaison de consolidation et de fluage qui dépend de leur état de surconsolidation initiale et complique l'interprétation des mesures effectuées sur le modèle. La modélisation numérique a été effectuée au moyen de CESAR-LCPC. Elle a porté sur les modèles testés en centrifugeuse et sur le comportement d'un remblai autoroutier élargi vingt-cinq ans après sa construction. Le calcul en éléments finis, de type élastoplastique couplé, nécessitait des données géotechniques qui n'étaient pas toutes disponibles et les comparaisons effectuées avec les mesures sont restées pour cette raison incomplètes, bien que les phénomènes soient reproduits qualitativement de façon acceptable. Ces recherches montrent qu'il est indispensable de mieux définir les propriétés mécaniques des sols pour déboucher sur des résultats d'application pratique.