Interface behaviour of geosynthetics in landfill cover systems under static and seismic loading conditions

par Laura Carbone

Thèse de doctorat en Sciences de la Terre et de l'Univers et de l'Environnement

Sous la direction de Jean-Pierre Gourc et de Nicola Moraci.

Le président du jury était Philippe Delmas.

Le jury était composé de Francesco Castelli, Roberto Paolesse.

Les rapporteurs étaient Michele Maugeri.

  • Titre traduit

    Le comportement des géosynthétiques en interface dans les systèmes de barrières de couverture des Installations de Stockage de Déchets (ISD) sous charges statiques et sismiques


  • Résumé

    Les Installations de Stockage de Déchets actuelles sont munies de barrieres de confinement composites géosynthétiques et minerales. En couverture, les interfaces entre composants de ces systèmes installés sur forte pente peuvent constituer des surfaces de glissement préférentiel. L'étude de ces interfaces est donc cruciale pour l'évaluation de la stabilité des barrières de ces installations. Le comportement de ces interfaces, en particuliers des interfaces géosynthétique - géosynthétique se révèle complexe: il va dépendre de la nature des polymères, de l'endommagement , de la vitesse de glissement relatif, de la température. Les conditions de chargement sont aussi primordiales, statiques ou dynamiques (cas de seisme). L'originalité du travail effectué dans le cadre de la présente étude tient d'abord aux dispositifs expérimentaux utilisés en parallèle, un Plan incliné et une Table Vibrante, les deux permettant de simuler les conditions réelles sur site, sous faible contrainte normale, en conditions d'une part statiques, d'autre part dynamiques. Des procédures d'essai nouvelles ont permis une interprétation fine des résultats d'essais. En particulier la variation du frottement en fonction de la cinétique d'essai est clairement démontrée, et le couplage des résultats obtenus dans les deux configurations d'essai permet de montrer que leur interprétation est complexe et ne peut se limiter à celle proposée par la norme européenne. En particulier, le niveau du déplacement relatif et la vitesse de déplacement influent significativement sur les résultats. Une étude spécifique de l'endommagement est aussi présentée.


  • Résumé

    Modern landfills are equipped with multi-layered liners, including geosynthetic-geosynthetic and soil-geosynthetic interfaces. The interfaces represent weakness surfaces where the shear strength is a crucial aspect for the landfill stability. The behaviour of each interface can be different depending on the interactions of the materials in contact under the different load conditions (i.e. static and seismic loading). Nevertheless, the assessment of the geosynthetic interface shear strength can be difficult depending on different factors such as mechanical damage, time-dependent processes (ageing), stress dependent processes (such as repeated loading), coupled effects of both time and stress-strain dependent processes (creep or relaxation). In the present work, the static and the dynamic behaviour of typical geosynthetic - geosynthetic interfaces is investigated by means of the Inclined Plane and the Shaking Table tests since both devices permit to simulate experimental conditions close to them expected in landfill cover systems (low normal stress, small and large deformations). Two new test procedures are proposed and applied in order to assess the interface friction at both devices during all the phases of the tests. Taking advantage of the complementarity of both facilities, an innovative interpretation of test results considering the evolution of the shear strength parameters, passing from the static to the dynamic loading conditions, from small to large displacements is carried out. Furthermore, the dependence of the interface friction on different parameters such as the kinematic conditions, the normal stress and the mechanical damage is also investigated. In light of test results, it has been demonstrated that the variation of the interface friction could be significant, depending on the loading conditions (static or dynamic), on the actual kinematic conditions and on the level of deformation at which the interface is subjected.


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