Modélisations des glissements de terrain comme un problème de bifurcation

Modelling of landslides as a bifurcation problem

• Auteur / Autrice : Dat Vu Khoa Huynh
• Direction : Félix Darve, Farid Laouafa
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique. Conception, géomécanique, matériaux
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Résumé

Les catastrophes naturelles sont de plus en plus fréquentes et sont à l'origine de conséquences socio-économiques souvent graves et coûteuses. La prévision de ces risques, notamment en ce qui concerne les glissements de terrain est dès lors indispensable. La condition suffisante de stabilité de Hill (1958) basée sur le signe du travail du second ordre pourrait être un critère pertinent pour analyser ces mécanismes de rupture. Ce travail de thèse porte d'une part sur l'analyse et l'implémentation du critère de stabilité de Hill dans deux codes de calculs par éléments finis (LAGAMINE et PLAXIS) et d'autre part sur leur application aux cas réels de glissements de terrain. L'étude du travail du second ordre, menée sur des modèles de comportement incrémentaux non linéaires, montre que certains sols exhibent de larges domaines potentiellement instables à l'intérieur strict du critère limite de plasticité. Ces analyses sont corroborées par les résultats expérimentaux. Nous montrons, dans ces travaux, par des approches analytique et numérique dans le cadre de la théorie de l'élasto-plasticité, que le critère de Hill est toujours vérifié avant la condition limite de plasticité (critère de Mohr-Coulomb) et le critère de localisation de déformation (critère de Rice). L'utilisation du critère de Hill nous permet d'analyser le glissement de la côtière de Trévoux après une période de forte précipitation en 1983 (modélisation hydromécanique couplée en milieux non saturés). La même démarche a été menée pour l'analyse du glissement catastrophique du versant de Las Colinas (El Salvador) provoqué par un séisme en 2001 (à l'aide de la méthode de type pseudo-statique).

Natural disasters are becoming increasingly more frequent and are causing both human suffering as well as hampering economic development. The forecast of these risks, notably with regard to catastrophic landslides, is consequently an essential need. The Hill's sufficient condition of stabilty (1958) based on the sign of second order work seems to be a pertinent criterion to analyze these mechanisms of failure. This thesis is dedicated on the one hand to the analysis and the implementation of Hill's stability criterion into two finite elements codes (LAGAMINE and PLAXIS) and, on the other hand, to their application to the real cases of landslides. The second order work analyses conducted with the incrementally non-linear constitutive models show that certain soils exhibit a large domain of potential instability strictly inside the plasticity limit criterion. These conclusions are corroborated by the experimental results. In this work, we show, by analytical and numerical approaches within the context of the elastoplastic theory, that Hill's criterion is always fulfilled before the so-called plastic limit condition (Mohr-Coulomb's criterion) and the plastic strain localization criterion (Rice's criterion). Using Hill's stability condition, we analyze the landslide that occurred on the Trévoux hillside after an intense rainfall period in 1983 (modelling hydro-mechanical coupling in unsaturated media). The same approach was taken for the analysis of the catastrophic massive landslide that occurred at Las Colinas (El Salvador) under earthquake shaking in 2001 (using the pseudo-static method for the definition of the loading).