ELARGISSEMENT DE REMBLAIS EN CENTRIFUBEUSE

L’expérimentation sur modèles réduits centrifugés offre une voie possible de validation des calculs numériques et des analyses théoriques. Ce type d’expérimentation constitue un complément aux essais sur ouvrages en vraie grandeur souvent beaucoup plus coûteux. Cette modélisation physique permet d’étudier le comportement de l’ouvrage prototype jusqu’à la rupture, ce qui n’est pas toujours possible en réalité pour les ouvrages dont on souhaite garder l’intégrité pour une utilisation en service. Pour les matériaux fins tels que l’argile, l’échelle de temps reliée aux déformations dites de consolidation, qui se produisent par expulsion de l’eau interstitielle en l’absence de viscosité du squelette, est proportionnelle au carré de l’échelle des longueurs. Ainsi pour un essai effectué à 70 fois la pesanteur terrestre g, sur un modèle réduit à l’échelle 1/70, une journée de rotation représente près de treize armées de consolidation du massif d’argile prototype, d’où le grand intérêt de simuler des remblais construits sur des massifs argileux. Ce troisième chapitre décrit la partie expérimentale de notre étude : une série de sept essais a été réalisée sous une accélération centrifuge de 70 g, avec deux variantes d’élargissement à partir d’une largeur en crête donnée et pour un même sol de fondation. Le premier essai est un essai de faisabilité, qui a servi de base pour l’amélioration des autres essais. La première et la seconde variante présentent un élargissement d’une largeur en crête respectivement égale à une fois et demie et une fois celle du remblai existant. Les trois premiers essais ont une hauteur de remblai de 5 m et le reste des essais une hauteur de remblai de 3 m. Le changement de la hauteur des remblais sera expliqué ultérieurement. En parallèle, on a réalisé des essais de caractérisation de l’argile et du sable (essais de compression et de fluage oedométriques, triaxial et de perméabilité) pour la détermination des paramètres nécessaires aux calculs numériques.

Etudes paramétriques sur modèles réduits centrifugés

L’intérêt de la modélisation en centrifugeuse réside dans la facilité de répéter les expériences à volonté, en ne modifiant que certains paramètres choisis à l’avance. En effet, les observations sur ouvrages réels ne permettent guère d’effectuer d’études paramétriques pour des raisons économiques. Les résultats des essais centrifugés seront comparés plus loin aux solutions numériques. La figure 3.1 décrit schématiquement les variantes d’essais réalisées au cours de notre étude. Le tableau 3.1 récapitule les principales caractéristiques considérées pour ces variantes (caractéristiques de l’argile, géométrie des remblais,…). depuis la salle de commande de la centrifugeuse. La méthode adoptée au LCPC pour la reconstitution des massifs sableux de compacité donnée sous gravité terrestre consiste à mettre en oeuvre le sable au moyen d’une trémie mobile. L’ouverture, la vitesse de déplacement de la trémie et la hauteur de chute des grains déterminent la densité du sable. Vu les difficultés techniques et le coût d’un tel système, la trémie développée dans le cadre de cette thèse est une trémie fixe.

La trémie, de dimensions 80 cm x 40 cm, offre une hauteur de remplissage de 13 cm. Dans le sens longitudinal, des cloisons divisent la trémie en huit couloirs de 4,5 cm de largeur. Au fond de chaque couloir est placée une grille mobile en regard avec la grille recouvrant toute la surface de la trémie. Les deux grilles sont percées de trous identiques et répartis uniformément, qui occupent 30 % de la surface totale. La grille mobile est actionnée par un vérin. Les cloisons des couloirs sont percées de trous verticaux dans lesquels glissent des tiges (Figure 3.3). Celles-ci prolongent mécaniquement les capteurs de déplacement notés DV3, DV4,…, DV9 et sont solidaires d’un portique prenant appui sur le conteneur. Ce portique n’est pas solidaire de la trémie, pour qu’il soit stable et que la mesure des tassements soit fiable. L’extrémité inférieure de chaque tige est par ailleurs munie d’un patin qui repose sur la surface du massif argileux. Ces patins ainsi positionnés sur le massif, suivent les tassements de surface.