Étude du comportement mécanique des argiles raides et des marnes

Studio del comportamento meccanico di argille consistenti e marne

• Auteur / Autrice : Stefania Marello
• Direction : Gioacchino Viggiani, Claudio Scavia
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique. Énergétique
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Grenoble 1 en cotutelle avec Politecnico di Torino

Résumé

Cette thèse concerne l'étude de la localisation de la déformation dans les géomatériaux cohésifs, tels que les marnes et les argiles. Des essai de compression en condition de deformation plane ont été executés, grace à un appareil biaxial, sur des echantillons d'un mate riaL argileux naturel et saturé, la marne de Beaucaire. Les tests ont été realisés en conditions consolidées-draineées et non-confinées. Les pressions interstitielles ont été mesurées durant les essais: ceci a permis de remarquer un lien entre le déclenchement de la bande et une non-homogénéité ponctuelle des valeurs de pression de l'eau. A l'aide de la stéréophotogrammètrie a été possible le suivi de l'évolution de la bande, en appréciant la nature progressive du phénomène. Il a donc été possible mettre en lien la graduelle concentration des déformation et l'évolution de l'état tensionnel effectif. Une préliminaire tentative de modélisation numérique des bande: (ou fractures) qui propagent pour cisaillement, a été effectuée par le code BEMCOM, basé sur un model Slip Weakening Model: ont a appliqué les principes de la Mécanique de la Fracture. La tomographie à rayon X a été utilisée pour l'étude des bandes et des fractures è une différente échelle d'observation: on a cherché d'examiner les paramètres de la bande tels que l'épaisseur, la densité du matériau à l'intérieur de la bande même et la variation de la densité dans le voisinage de la bande. On a analysé le matériau précédemment testé à l'appareil biaxial et le matériau naturel saturé, grâce à une microcellule transparente à la radiation, durant l'exécution d'un essai triaxial pour l'étude du déclenchement et du développement de la localisation.

This thesis concerns the study of the localization of deformation in fine-grained cohesive soils, such maris and clays. An extensive experimental campaign was carried out on Beaucaire Mari whole, saturated specimens, by using a biaxial apparatus. Both drained and unconfined tests were performed; pore water pressure was measured during the tests. This allowed the observation of a correlation between the triggering of the shear band and a non-homogeneity of pore water pressure. Stereophotogrammetry was used to capture non-homogeneous deformation throughout a test and to study the complete evolution of the shear band, observing the progressive nature of the phenomenon. The relationship between the graduai concentration of deformation and the evolution of effective stress state, was possible thanks to combined use of stereophotogrammetry and measurement of pore water pressure. Numerical modeling of unconfined tests was carried out: fracture propagation was simulated by using BEMCOM code, in which was implemented the Slip Weakening Model the principles of Fracture Mechanics were applied. Another technique, X-ray fast Tomography, was employed in order to study shear bands and fractures at a different observation scale: the peculiar parameters of the shear band, such the thickness, the variation of the density inside and outside the band, were analyzed. Dry material, extracted from Beaucaire mari samples previously tested in biaxial apparatus, was analyzed; saturated, whole material was also scanned by X-Ray during the execution of triaxial tests, in order to observe the triggering of localization and its development.