Modélisation viscoplastique des argiles naturelles et application au calcul de remblais sur sols compressibles

Viscoplastic modelling of natural clays and application to the calculation of embankment on soft soils

• Auteur / Autrice : Zhenyu Yin
• Direction : Pierre-Yves Hicher
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Nantes en cotutelle avec Tongji
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale mécanique, thermique et génie civil (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques - Centrale Nantes (1991-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Remblais

Sols mous

Argile

Éléments finis, Méthode des

Élastoviscoplasticité

Résumé

Le but de cette étude est de présenter le développement d'un modèle elasto-viscoplastique pour l'argile normalement consolidée, basé sur la théorie de la surcontrainte de Perzyna et sur le modèle élastoplastique Cam-Clay Modifié. Elle a été implantée dans un programme d’éléments finis CESAR_LCPC, et appliquée pour analyser le comportement visqueux de l'argile naturelle. Le modèle proposé a été vérifié en utilisant des résultats des essais au laboratoire et in situ sur plusieurs argiles d’origines diverses, en particulier des essais pressio-triax sur l'argile de Saint-Herblain. Une méthodologie d’identification des paramètres du sol à partir des essais pressiométriques a été proposée et appliquée sur les essais à vitesse de déformation contrôlée. Elle a été validée en employant les paramètres ainsi déterminés pour simuler d’autres types d'essai tels que la relaxation et le fluage. Les conditions de drainage pendant les essais pressiométriques ont été également analysées pour expliquer l'effet de la vitesse de déformation sur l'évolution de la pression interstitielle et de la pression totale. Le comportement de sols compressibles sous le remblai de Sackville renforcé par géotextile et sous le remblai de Yuhuan traité par les drains verticaux PVD a été simulé. Les résultats calculés pour les tassements, les déplacements verticaux et horizontaux et les pressions interstitielles sont en bon accord avec des résultats observés. Les résultats ont prouvé que le modèle peut d'une manière satisfaisante décrire le comportement visqueux du sol tels que l'influence de la vitesse de chargement, le fluage et la relaxation. La méthode d'identification des paramètres nous a permis de déterminer efficacement les paramètres, y compris les paramètres visqueux et hydrauliques à partir des essais à vitesse de déformation contrôlée. Nous disposons donc d’un outil de calcul efficace pour prévoir le comportement à long terme du sol de fondation pendant et après construction, en particulier de remblais sous sols compressibles.

The purpose of this study is to present the development of an elasto-viscoplastic model for normally consolidated clay, based on the framework of Perzyna’s overstress theory and Modified Cam-Clay model. It was implemented in a finite element program CESAR_LCPC, and applied to analyze the time-dependent behavior of soft clay. The proposed model was verified using laboratory and in situ testing on several natural clays, including pressio-triax tests on Saint-Herblain clay. A methodology for identifying soil parameters from pressuremeter tests was proposed and applied on controlled strain rate tests. Then it was validated by using the determined parameters for simulating other types of tests such as stress relaxation and creep. The drainage conditions during the pressuremeter tests were also analyzed to explain the strain rate effect on the evolution of pore pressure and total pressure. The behavior of compressible sol under Sackville embankment reinforced by geotextile was simulated as well as Yuhuan embankment treated by vertical PVD drains. The calculated results for the settlements, displacements and pore pressures were in good agreement with in situ results. The results showed that the model can satisfactorily describe the time-dependent behavior of soils such as strain rate effect, creep and stress relaxation. The identification method allowed us to efficiently determine soil parameters, including viscous and hydraulic parameters from controlled strain rate pressuremeter tests. The EVP-MCC can predict the long term behaviour of foundation soils under embankment loading during and after construction.