Résistance au cisaillement résiduelle des sols cohérents

1 INTRODUCTION GÉNÉRALE
1.1 Problématique
1.2 Objectifs de la recherche
1.3 Plan de la thèse
2 RÉSISTANCE AU CISAILLEMENT RÉSIDUELLE DES SOLS COHÉRENTS
2.1 Introduction
2.2 Mesure de la résistance résiduelle
2.3 Mécanisme de rupture résiduelle
2.4 Facteurs affectant la résistance résiduelle
2.4.1 Influence de la procédure de préparation des échantillons et de la structure initiale
2.4.2 Influence de l’amplitude des contraintes normales
2.4.3 Influence de la vitesse de cisaillement
2.4.4 Influence du type d’appareil d’essai
2.4.5 Influence de la minéralogie et de la forme des particules
2.4.6 Influence des paramètres d’identification
2.5 Conclusions
3 RÉSISTANCE AU CISAILLEMENT A L’INTERFACE
3.1 Généralités
3.2 Résistance au cisaillement à l’interface entre deux matériaux de nature différente
3.3 Résistance au cisaillement à l’interface pieu-sol cohérent
3.3.1 Méthode des contraintes totales
3.3.2 Méthodes des contraintes effectives
3.4 Angle de frottement mobilisé à l’interface sol-pieu
3.5 Déformation du sol autour des pieux
3.6 Mesure de la résistance au cisaillement à l’interface au laboratoire
3.6.1 Essai de cisaillement direct modifié
3.6.2 Essai de cisaillement direct simple
3.6.3 Essai de cisaillement annulaire
3.7 Effet de la rugosité sur la résistance au cisaillement à l’interface sol-structure
3.8 Résistance au cisaillement résiduelle à l’interface sol – structure
3.9 Effet de la vitesse de cisaillement
3.10 Conclusions
4 INTERFACES UTILISÉES ET QUANTIFICATION DE LA
RUGOSITÉ DE SURFACE
4.1 Introduction
4.2 Quantification de la rugosité d’un profil
4.3 Méthodes de mesures des profils de rugosité
4.4 Principe de mesure de la rugosité avec un profilomètre à capteur laser
4.5 Interfaces utilisés
4.5.1 Anneaux d’acier
4.5.2 Anneaux de béton
4.6 Echantillonnage
4.7 Résultats des mesures de rugosité
4.8 Conclusions
5 MATERIEL D’ESSAI ET PROCÉDURE EXPERIMENTALE
5.1 Introduction
5.2 Description de l’appareil de cisaillement annulaire de Bromhead et principe de fonctionnement
5.3 Préparation de l’échantillon
5.4 Procédure expérimentale
5.5 Acquisition des données
5.6 Matériaux étudiés
5.7 Essais sol-sol et d’interface
5.8 Programme expérimentale
5.9 Conclusions
6 RÉSULTATS EXPERIMENTAUX
6.1 Introduction
6.2 Résultats des essais
6.2.1 Essais sur le limon de Xeuilly
6.2.2 Essais sur le mélange limon de Xeuilly-kaolin
6.2.3 Essais sur le kaolin
6.2.4 Essais sur la bentonite
6.3 Répétitivité des essais
6.4 Conclusion
7 ANALYSE DE LA MICROSTRUCTURE
7.1 Introduction
7.2 Microscope électronique à balayage
7.3 Définition de la texture d’un sol
7.4 Préparation des échantillons
7.5 Observations au microscope électronique à balayage
7.5.1 Observations effectuées sur le limon de Xeuilley
7.5.1.1 Essai de cisaillement annulaire standard (XIOCL)
7.5.1.2 Essai de cisaillement d’interface
7.5.2 Observations effectuées sur le mélange limon de Xeuilley- kaolin
7.5.2.1 Essai de cisaillement annulaire standard (XKIOCL)
7.5.2.2 Essai de cisaillement d’interface
7.5.3 Observations effectuées sur le kaolin
7.5.3.1 Essai de cisaillement annulaire standard (KIOCL)
7.5.3.2 Essai de cisaillement d’interface
7.6 Conclusions
8 INTERPRÉTATION ET ANALYSE DES RÉSULTATS
8.1 Introduction
8.2 Cisaillement sol-sol
8.2.1 Effet du type de sol
8.2.2 Relation entre les angles de frottement, les limites d’Atterberg et lafraction argileuse
8.2.2.1 Relation entre φr΄ et I
8.2.2.2 Relation entre φrp ΄ et w
8.2.2.3 Relation entre φrL ΄ et la fraction argileuse
8.2.3 Effet du pré-cisaillement
8.3 Cisaillement à l’interface sol-matériau solide
8.3.1 Echantillons non pré-cisaillés
8.3.2 Mécanismes de cisaillement d’interface pour les sols non pré-cisaillés
8.3.3 Effet du pré-cisaillement
8.3.4 Mécanismes de cisaillement d’interface pour les sols pré-cisaillés
8.4 Discussion sur l’indice de fragilité
8.5 Comportement de cisaillement de zones pré-existantes sous chargement rapide
8.6 Limitations de l’appareil de cisaillement annulaire de Bromhead
8.7 Conclusions
9 CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES
9.1 Conclusions générales
9.2 Perspectives de recherche et de développement
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXE

1 INTRODUCTION GÉNÉRALE

1.1 Problématique
Dans le domaine du génie civil, la plupart des structures peuvent être assimilées à un assemblage de solides déformables en contact. La stabilité d’ensemble de ces structures dépend sensiblement du comportement des surfaces de contact (interfaces). En effet, une grande partie des ruptures observées dans ces structures se produit le long des surfaces de discontinuités.
Les interfaces (Figure 1.1) sont des zones de cisaillement intense intéressant une épaisseur finie de matériau. Ils ont la particularité d’être placés à la frontière entre deux milieux, généralement de caractéristiques notablement différentes et dont l’emplacement est connu.
Les situations pratiques où le problème d’interface est présent sont nombreuses en géotechnique. Qu’il s’agisse d’un problème de contact entre deux ou plusieurs couches de sol (interface d’un remblai et du sol de fondation, par exemple), ou de contact d’un sol et d’un substratum rocheux, de fissures et de joints dans les masses rocheuses, de contact sol structure (interface sol-mur de soutènement, sol-pieux ou sol-ouvrages souterrains, par exemple), ou d’un problème de renforcement (terre armé).
La figure 1.2 montre certains exemples.
Dans ces cas le transfert des charges se fait à travers l’interface et les paramètres de frottement à l’interface sont essentiels, particulièrement, pour l’évaluation de la stabilité des Dans certains problèmes pratiques la stabilité est contrôlée par la résistance au cisaillement du sol dans le domaine des grands déplacements. Dans le cas des pieux en particulier, l’évaluation du frottement le long des fûts implique la détermination de la résistance au cisaillement à l’interface sol-pieu à des vitesses de cisaillement modérées et importantes (Potts, Dounia & Vaughan, 1990; Jardine & Christoulas, 1991; Bond &Jardine, 1995). En effet quand un pieu est installé puis soumis à un chargement axial, une contrainte de cisaillement est imposée au sol le long du fût. De ce fait une déformation du sol a lieu et un plan de cisaillement se développe dans le sol situé à proximité du pieu, au moment de la rupture. Du moment qu’un remaniement important est susceptible de se produire durant l’installation et le chargement ultérieur, le comportement du pieu à la rupture dépend de la résistance et des propriétés de déformation du sol adjacent au pieu dans le cas de déplacements relatifs importants. La résistance au cisaillement à l’interface, dans le domaine des grands déplacements, devient alors une donnée nécessaire à toute étude..

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Contribution à l’étude de la résistance au cisaillement a l’interface sol (12.21 MB) (Rapport PDF)