Étude du comportement thermo-hydro-mécanique des sols argileux soumis à une pression interstitielle négative

Study of thermohydromechanical behaviour of clay soils subjected to a negative pore water pressure

• Auteur / Autrice : Moulay Smaïne Ghembaza
• Direction : Jean-Marie Fleureau, Saïd Taïbi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des sols
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Le Havre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Élastoplasticité

Plasticité

Rhéologie

Sols argileux

Mots clés libres

Stockage des de��chets

Comportement THM

Sols non-saturés

Chemins de drainage-humidification

Chemins triaxiaux à succion imposée

Cellule triaxiale thermique

Résumé

Les travaux de recherche abordés dans cette thèse concernent l'étude expérimentale du comportement couplé thermo-hydro-mécanique des sols non saturés. Le domaine d'application concerne la réponse d'un site de stockage aux sollicitations aussi bien mécanique (contraintes) que hydrique (non saturation) et thermique (dégagement de chaleur). Deux matériaux ont été sélectionnés pour cette étude : un matériau de référence de laboratoire (Argile sableuse : wL =38%, Ip=18) et un matériau naturel (argilite du site de Bures). Plusieurs dispositifs expérimentaux ont été développés : une cellule triaxiale à température contrôlée et à succion imposée, des dessiccateurs à solutions salines saturées et des solutions osmotiques à température contrôlée. Le comportement thermo-hydrique est décrit par des chemins de drainage-humidification à température imposée sur l'argile sableuse NC, OC et compactée, ainsi que sur l'argilite naturelle non remaniée. Les résultats obtenus mettent en évidence l'influence de la température sur les paliers de la limite de retrait dans le plan [pF,e] et l'évolution de la teneur en eau dans le plan [pF,w]. Le comportement thermo-hydro-mécanique de l'argile sableuse saturée est décrit par des chemins triaxiaux isotropes et déviatoriques consolidés non drainés à température imposée. Le rôle de la température sur les coefficients de compressibilité Cc et de gonflement Cs, ainsi que sur le critère de plasticité parfaite M est discuté. Le comportement thermo-hydro-mécanique de l'argile sableuse non saturée est décrit par des chemins triaxiaux à succion imposée (drainés) et à température contrôlée. Le couplage " non saturation-température " est mis en évidence, en particulier dans le plan [p',q]. Une interprétation à l'aide de la contrainte effective généralisée p'= p+ c est tentée. Par ailleurs, une simulation qualitative des chemins de drainage-humidification et des chemins triaxiaux non saturés, à l'aide d'un modèle de loi de comportement élastoplastique basée sur la notion de contrainte effective généralisée et couplée avec l'effet thermique a été effectuée

The research works presented in this thesis relate to the experimental study of the coupled thermo-hydro-mechanical behaviour of the unsaturated soils. The applicability relates to the response of a site of storage to the requests as well mechanical (stresses) that hydrous (non saturation) and thermics (release of heat). Two materials were selected for this study: a laboratory material (sandy clay: wL = 38%, Ip=18) and a natural material (mudstone of the site of Bures). Several devices were developed: a triaxial cell at controlled temperature and imposed suction, desiccators with saturated salt solutions and osmotic solutions at controlled temperature. The thermo-hydrous behavior is described by drying-wetting paths at controlled temperature on NC, OC and compacted sandy clay, and on natural non remoulded mudstone. The results obtained highlight the influence of the temperature on the shrinkage limit in the [pF, e] space and the evolution of the water content in the [pF, w] space. The thermo-hydro-mechanical behaviour of saturated sandy clay is described by isotropic and deviatoric consolidated undrained triaxial paths at imposed temperature. The role of the temperature on the coefficients of compressibility Cc and swelling Cs, as on the perfect plasticity criterion M is discussed. The thermo-hydro-mechanical behavior of unsaturated sandy clay is described by triaxial pahts with imposed suction (drained) and controlled temperature. The coupling "unsaturation-temperature" is highlighted, in particular in the plan [p', q]. An interpretation using the generalized effective stress p' = p+ c is tried. In addition, a qualitative simulation of the drying-wetting paths and unsaturated triaxial paths, using an elastoplastic law behavior based on the generalized effective stress concept and coupled with the heating effect were carried out