Etude des couplages hydromécaniques et effets de non-saturation dans les géomatériaux : application aux ouvrages souterrains

Study of hydromechanical couplings and unsaturation effects in geomaterials

• Auteur / Autrice : Jean-Michel Pereira
• Direction : Henry Kwai-Kwan Wong, Philippe Dubujet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Lyon, INSA

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pressiomètres

Éléments finis, Méthode des

Interaction fluide-structure

Élastoplasticité

Sols insaturés

Résumé

La prise en compte des effets de non-saturation dans la modélisation du comportement des géomatériaux revêt des enjeux importants dans de nombreuses applications du génie civil. Après une synthèse des principales caractéristiques du comportement des sols non-saturés ainsi que de plusieurs propositions récentes de modèles de comportement, un cadre général de modélisation est proposé. Ce cadre constitue un outil méthodologique permettant une extension plus aisée des modèles élastoplastiques existants vers le domaine de saturation partielle. Un modèle élasto-plastique évolué (CJS) est ensuite étendu selon cette méthodologie. Le modèle ainsi obtenu est alors validé sur la base d'essais de laboratoire. Parallèlement à cette contribution rhéologique, un code de calcul par éléments finis a été développé. La discrétisation du problème à résoudre est présentée. Des simulations d'essais pressiométriques et de déconfinement d'une cavité souterraine utilisant cet outil numérique sont fournies et analysées. Celles-ci permettent d'évaluer les effets d'une saturation partielle sur le comportement du massif dans lequel un ouvrage souterrain est présent.

Taking into account unsaturation effects in modelling the behaviour of geomaterials is a key issue in many civil engineering applications. After a synthesis of the main characteristics of unsaturated soils behavior and of several recently proposed constitutive models, a general framework for modeling purposes is proposed. This framework constitutes a methodological tool allowing an easier extension of existing elastoplastic models to unsaturated states. This methodology is then used to extend a complex elastoplastic model (CJS). The obtained model is validated using laboratory tests. In addition to this rheological contribution, a computational code using the finite element method has been developed. The boundary value problem discretization is presented. Simulations of pressure meter tests and underground cavity deconfinement with this numerical tool are proposed and analyzed. They contribute to evaluate the effects of a partial saturation on the behaviour of the ground surrounding the work.