Modélisation du comportement cyclique des argiles

• Auteur / Autrice : Philippe Dubujet
• Direction : Bernard Cambou
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance en 1992
• Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Élastoplasticité

Argile

Mécanique

Mots clés libres

Comportement cyclique

Torsion

Résumé

Cette thèse présente l'extension d'un modèle initialement conçu pour la modélisation des sables, dans l'objectif de l'utiliser pour les argiles. Le premier chapitre du rapport commence par rappeler le cadre formel de l'élastoplasticité, et l'origine des formes des surfaces de plasticité couramment utilisées pour les sols. On distingue en effet deux grandes familles de modèles: ceux qui s'inspirent des modèles de Cambridge pour la modélisation des argiles, et ceux qui utilisent deux surfaces de plasticité indépendantes, comme le modèle de Lade, pour la modélisation du comportement des sables. L'analyse des limitations de ces modèles est faite, avant de passer, à un bref aperçu sur le comportement cyclique expérimental des argiles, et sur les outils de l'élastoplasticité susceptibles de le modéliser. Dans le deuxième chapitre, nous décrivons le modèle C. J. S. , base de départ de notre travail. Compte tenu de la similitude du comportement des argiles et des sables, il est tentant d'utiliser ce modèle directement pour la description du comportement d'une argile normalement consolidée. Nous le faisons sur des essais de torsion cyclique non drainés. Le modèle CJ. S. Donne globalement de bons résultats, mais reste incapable de reproduire l'apparition de dilatance au cours d'essais cycliques non drainés, si l'échantillon est initialement normalement consolidé. Le chapitre 3 présente ainsi une réflexion sur la façon d'introduire une surface fermée de type Cam-Clay dans le modèle CJ. S. Partis du simple remplacement du mécanisme isotrope du modèle CJ. S. Par un mécanisme de consolidation de type Cam-Clay, nous en arrivons à l'utiliser comme surface limite du mécanisme déviatoire. Cette surface est ainsi utilisée en tant que mémoire du chargement maximal vécu par le matériau. Nous décrivons alors, dans les deux chapitres suivants, les mécanismes de consolidation et déviatoire de l'extension du modèle proposé. Celui-ci constitue ainsi un modèle qui généralise les modèles CJ. S. Et Cam-Clay. Le chapitre 7 est consacré à la procédure d'identification des paramètres pour le modèle proposé. Nous analysons l'influence de ces paramètres. Nous présentons alors une démarche analytique d'identification à partir d'essais drainés et non drainés. La présentation, et l'analyse des résultats de simulations réalisées dans le cadre de ce travail, sont contenues dans le dernier chapitre. Celui-ci contribue ainsi à l'évaluation des possibilités de prédiction du comportement des argiles du modèle proposé.

This work presents the extension of a model initially made for sand modelling, with the object of using it for clays. The first chapter of the report starts by recalling the formal principles of elastoplasticity as well as the origin of plasticity surface forms that are commonly used for soils. Two big families can be distinguished: those derived from the Cambridge models for clay modelling, and those which use two indépendant plasticity mechanisms, such as the Lade model, for sand behavior modelling. The analysis of such model limitations is conducted, before coming to a short analysis of the cyclic experimental behavior of clays, and of the elastoplsticity means able to model such a behavior. In chapter 2, is described the C. J. S model, which is the starting point of this study. In view of the similar behavior of clays and sands, there is a temptation of using this model directly for describing the behavior of a normally consolidated clay. This is done on undrained cyclic torsion experiments. The C. J. S model globally yields good results, yet remains unable to reproduce dilatancy appearance in undrained cyclic experiments if the clay has initially been normally consolidated. Chapter 3 thus presents an analysis on how to introduce a Cam-Clay type closed surface into the C. J. S model. Starting from the simple replacement of the isotropic mechanism of the C. J. S model by a Cam-Clay type consolidation mechanism, we eventually use it as a bounding surface of the deviatoric mechanism. Such a surface is thus used as a memory of the maximum loading met by the material. Then we describe, in the following two chapters, the consolidation mechanism as well as the deviatoric mechanism of the proposed model extension. This model is thus a generalisation of the C J. S and Cam-Clay models. Chapter 7 deals with the identification process of the parameters for the proposed model. The analysis of such parameters is conducted. We then present an analytical process of identification from drained and undrained experiments. The presentation and analysis of the simulation results conducted in this work, will be found in the last chapter, which is thus a contribution to assessment of the predicting possibilities of the behavior of the clays in the proposed model.