La modélisation multi-échelle du confortement des sols par contrôle de la microstructure.

Multiscale modelling of soil remediation by microstructural control.

• Auteur / Autrice : Fan Chen
• Direction : Pierre Philippe
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur : spécialité Génie civil et Architecture
• Date : Inscription en doctorat le 10/10/2022
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Sciences pour l'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : RECOVER - Risques, Ecosystèmes, Vulnérabilité, Environnement, Résilience

Mots clés

Mots clés libres

Confortement des sols

Modélisation multi-échelle

Microstructure du sol

Soil remediation

Multiscale modelling

Soil microstructure

Résumé

Ce projet de recherche vise à approfondir d'un point de vue micromécanique la méthode d'injection de grains fins pour remédier à la perte potentielle de stabilité mécanique des matériaux granulaires soumis à la suffusion. À cette fin, différents objectifs devront être atteints : Construire des modèles réalistes avec couplage CFD-DEM et analyser le processus d'infiltration sous écoulement des fines dans le matériau tout en tenant compte de conditions géométriques variables et des conditions hydrauliques (directions de charge gravitation-hydraulique, gradient hydraulique). L'analyse micromécanique peut inclure les modes d'infiltration, les évolutions de la microstructure, le colmatage, les changements de perméabilité, le rôle des chaînes de forces,etc. Analyser les propriétés micromécaniques (y compris les aspects microstructurels) et les réponses dynamiques des échantillons de sol avant et après le renforcement par injection sous écoulement de fines afin d'évaluer l'amélioration de l'assemblage du sol. Cette recherche comprend la caractérisation du comportement plastique du sol et l'évaluation de sa stabilité interne à partir de la théorie du travail de second ordre. Intégrer les résultats ci-dessus dans l'extension d'un modèle constitutif micromécanique de matériaux granulaires adapté à des ouvrages hydrauliques en terre dans des conditions de suffusion et d'injection. À cette fin, des échantillons de sol avec des fines érodées ou injectées seront examinés à la suite des travaux préliminaires.

The aim of this research project is to further develop, from a micromechanical point of view, the fine grain injection method to remedy the potential loss of mechanical stability of granular materials subjected to suffusion. To this end, various objectives will be achieved: To build realistic models with CFD-DEM coupling and to analyse the infiltration process under flowing fines in the material while taking into account variable geometrical conditions and hydraulic conditions (gravity-hydraulic load directions, hydraulic gradient). Micromechanical analysis can include infiltration modes, microstructure changes, clogging, permeability changes, the role of force chains, etc. Analyse the micromechanical properties (including microstructural aspects) and dynamic responses of soil samples before and after strengthening by flow injection of fines in order to evaluate the improvement of the soil assembly. This research includes the characterisation of the plastic behaviour of the soil and the evaluation of its internal stability based on second order work theory. Integrate the above results into the extension of a micromechanical constitutive model of granular materials suitable for hydraulic earthworks under suffusion and fines injection conditions. To this end, soil samples with eroded or injected fines will be examined following a preliminary work.