Investigations expérimentales des effets de la microstructure sur le comportement des milieux granulaires et sur l'instabilité de liquéfaction.

• Auteur / Autrice : Mohamed Aris
• Direction : Thierry Desoyer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des solides
• Date : Soutenance le 09/05/2012
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Christophe Muller
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thierry Desoyer, Christophe Muller, Ali Daouadji, Pierre Hicher, Nadia Benahmed, Jean-claude Dupla, Maxime Nicolas, Stéphane Bonelli
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ali Daouadji, Pierre Hicher

Mots clés

Mots clés contrôlés

Anisotropie

Ségrégation (matériaux granulaires)

Microstructure (physique)

Mots clés libres

Matériaux granulaires

État initial

Mode de dépôt

Microstructure

Instabilité

Anisotropie inhérente et induite

Essai triaxial

Bender éléments

Granular medium

Mode of deposition

Initial state

Microstructure

Inherent and induced anisotropy

Triaxial test

Bender elements

Résumé

Le travail présenté dans ce mémoire a pour objectif d'aboutir à une meilleure caractérisation expérimentale du comportement non drainé du sable d'Hostun à l'échelle locale, en relation avec les différentes méthodes de reconstitution utilisées. On vise en particulier à mettre en évidence la façon dont la microstructure influence les propriétés des sols granulaires, notamment vis-à-vis de l'instabilité de liquéfaction. Le point clé de ce travail consiste en l'utilisation de capteurs piézoélectriques pour mesurer les vitesses d'onde de cisaillement au sein d'éprouvettes triaxiales reconstituées par trois techniques différentes à savoir le damage humide, la pluviation à sec et la pluviation sous eau. Les résultats obtenus mettent en évidence l'influence considérable du mode de fabrication sur le comportement mécanique du sable. Ils montrent que pour une même densité initiale, et à même pression de confinement, le comportement mécanique observé est très différent selon les trois modes de préparation. Les valeurs de vitesses d'onde de cisaillement enregistrées sont différentes d'un mode de déposition à un autre. Concernant l'anisotropie, le matériau préparé par damage humide présente un certain degré d'anisotropie inhérente, qui est toutefois minimal. En revanche, la pluviation à sec et la pluviation sous eau induisent des structures initiales plus isotropes.

This work aims to achieve a better experimental characterization of the undrained behavior of the Hostun HN31 sand at the local scale, depending on the different procedures used for sample reconstitution. We particularly highlight the influence of the microstructure on the mechanical behavior of sand especially in relation to liquefaction instability. The key point of this work consists of the use of piezoelectric transducers to measure shear wave velocities within triaxial sand specimens. These specimens have been prepared by different methods, namely: moist tamping, dry pluviation and water pluviation. The obtained results highlight the considerable influence of the deposition mode on the mechanical behavior of sand. They show that for the same initial density, and at the same confining pressure, the mechanical behavior is very different from the three preparation methods. Furthermore, the values of shear wave velocity are different from one deposition mode to another. Concerning the anisotropy, the material prepared by moist tamping presents an inherent degree of anisotropy, which it is however minimal. On the other hand, dry pluviation and water pluviation induce more isotropic initial structures. Moreover, the initial anisotropy is less important than the anisotropy induced by loading. These experimental results indicate that the initial state of a granular medium can not be described by only couple of scalar variables of initial density and confining pressure: a variable that can reflect the initial microstructure and an evolution law of this variable are necessary to model the experimental observations.