Etude en chambre d'étalonnage du frottement sol-pieu sous grands nombres de cycles. Application au calcul des fondations profondes dans les sols fins saturés

Study of soil-pile friction, in a calibration chamber, under large number of cycles. Application to design of deep foundations in saturated clays

• Auteur / Autrice : Rawaz Dlawar Muhammed
• Direction : Jean-Claude Dupla, Alain Tabbagh
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géotechnique
• Date : Soutenance le 07/10/2015
• Etablissement(s) : Paris 6
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Géosciences, ressources naturelles et environnement (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Navier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fabrice Emeriault, Pierre Breul, Marc Boulon, Fayçal Rejiba, Daniel Levacher, Jean Canou

Mots clés

Mots clés contrôlés

Corrosion de contact

Roches, Mécanique des

Mots clés libres

Chambre d'étalonnage

Sonde-pieu

Argile saturée

Frottement local

Grand nombre de cycles

Surpression interstitielle

Calibration chamber

Probe-pile

Local friction

Résumé

Ce travail de thèse porte sur l’étude du comportement de l’interface sol-pieu sous sollicitations cycliques dans les sols fins. Dans ce cadre, un important programme expérimental a été réalisé en chambre d’étalonnage, à partir d’une sonde-pieu et d’un piézocône testés dans des massifs d’argile saturée. Pour réaliser cette étude, on a, en particulier, développé un consolidomètre prototype pour la reconstitution des massifs d’argile. On s’est intéressé plus particulièrement, lors de chargements cycliques réalisés à déplacement contrôlé, aux évolutions du frottement local mobilisé à l’interface sol-pieu et de la résistance en pointe. L’étude expérimentale a permis de mettre en évidence l’influence des paramètres clés sur le comportement observé et, plus spécifiquement, sur l’évolution des propriétés de frottement d’interface. On s’est intéressé, en particulier, à l’influence de l’amplitude du chargement cyclique, de la fréquence des sollicitations, ainsi que du nombre de cycles appliqués. L’accent a été mis sur le cas des grands nombres de cycles, typiquement quelques centaines de milliers, encore peu étudié dans la littérature. Il faut également ajouter l’étude de l’influence du niveau des contraintes initiales appliquées au massif. Les résultats expérimentaux ont permis de mettre en évidence, après une phase de dégradation initiale, une phase de renforcement du frottement local. Ce type de comportement n’a pas encore été décrit dans la littérature. La phase de dégradation est attribuée à l’augmentation progressive de la surpression interstitielle à l’interface au cours des cycles, tandis que la phase de renforcement est attribuée à la dissipation progressive de la surpression interstitielle. Par ailleurs, un essai de chargement cyclique sur un piézocône a été réalisé afin de quantifier précisément la variation des surpressions interstitielles à l’interface sol-pieu et dans le massif, lors des différentes phases de chargement, et ainsi valider les interprétations faites concernant les phases de dégradation et de renforcement.

This Ph.D. dissertation focuses on the behavior of the pile-soil interface under cyclic loading. In this context, an experimental program was conducted on the Navier calibration chamber using an instrumented pile-probe and a piezocone installed in saturated clay samples. In order to carry out this study, we developed, In particular a slurry consolidomètre prototype to reconstitute fully saturated clay samples. Special attention was given, during displacement controlled cyclic tests, to local friction evolution mobilized at the pile-soil interface and mobilized tip résistance. The experimental study has allowed the demonstration of the influence of the key parameters on the observed behavior and more specifically, on the local friction at the interface. We examined, in particular, the influence of amplitude of cyclic displacement, the frequency of cyclic loading and the applied number of cycles. Emphasis was put on the case of large number of a few hundred thousand of cycles that is still little studied in the literature. We also study the influence of initial consolidation pressure. The experimental results allowed us to identify, after an initial phase of stress softening, a new phase of stress hardening of local friction. This behavior is not yet described in the literature. The stress softening phase is related to the progressive generation of pore water pressure while the stress hardening, for its part, is related to a gradual dissipation of the generated pore water pressure. Furthermore, a complete sequence of monotonic and cyclic tests were conducted on a piezocone in order to quantify, in a precise manner, the generated pore water pressure at the pile-soil interface during different loading phases and thus validate interpretations given for stress-softening and stress-hardening phases based on the observed results.