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CONCEPTION ET CONSTRUCTIONdes ouvrages en sols fins
Journée organisée par :
Méthode de calcul pour l’ingénierie
Dino MAHMUTOVIC, EGISLuc BOUTONNIER, EGIS
Journée technique CFBR – CFMS –SPTF FNTP du 16 mai 2019
23 Avenue Condorcet, Villeurbanne
CONCEPTION ET CONSTRUCTION des ouvrages en sols fins
2
• Introduction
• Décomposition du sol en domaines de saturation
• Présentation du modèle théorique
• Etude de cas
• Conclusions et perspectives
Sommaire
Sommaire
CONCEPTION ET CONSTRUCTION des ouvrages en sols fins
Les remblaisLes déblais Les digues Les barrages
Les sols naturels Les sols compactés
Introduction : les sols non saturés
Introduction – Décomposition du sol – Modèle théorique – Etudes de cas – Conclusions 3
CONCEPTION ET CONSTRUCTION des ouvrages en sols fins
1
Objectifs :• Division du sol en domaines de comportement• Utiliser une variable justifiant cette division
Domaines de saturation et sols naturels
Introduction – Décomposition du sol – Modèle théorique – Etudes de cas – Conclusions 4
CONCEPTION ET CONSTRUCTION des ouvrages en sols fins
1
Domaines de saturation et sols naturels
Introduction – Décomposition du sol – Modèle théorique – Etudes de cas – Conclusions 5
CONCEPTION ET CONSTRUCTION des ouvrages en sols fins
1
Paramètres du modèle théorique
Domaines de saturation et sols naturels
Introduction – Décomposition du sol – Modèle théorique – Etudes de cas – Conclusions 6
CONCEPTION ET CONSTRUCTION des ouvrages en sols fins
1
Domaines de saturation et sols naturels
Introduction – Décomposition du sol – Modèle théorique – Etudes de cas – Conclusions 7
= 0
CONCEPTION ET CONSTRUCTION des ouvrages en sols fins
1
2
Domaines de saturation et sols naturels
Introduction – Décomposition du sol – Modèle théorique – Etudes de cas – Conclusions 8
CONCEPTION ET CONSTRUCTION des ouvrages en sols fins
1
Domaines de saturation et sols naturels
Introduction – Décomposition du sol – Modèle théorique – Etudes de cas – Conclusions 9
CONCEPTION ET CONSTRUCTION des ouvrages en sols fins
Exemple d’application : le cas des déblais
Domaines de saturation et sols naturels
Introduction – Décomposition du sol – Modèle théorique – Etudes de cas – Conclusions 10
CONCEPTION ET CONSTRUCTION des ouvrages en sols fins
Sr 85 à 90%
Sr 100%
Sr 95%
Teneur en eau de compactage
Den
sité sèche
Courbe Proctor Normale
Ligne de compactage optimale
Courbe Proctor Modifiée
Domaines de saturation et sols compactés
Introduction – Décomposition du sol – Modèle théorique – Etudes de cas – Conclusions 11
CONCEPTION ET CONSTRUCTION des ouvrages en sols fins
Exemple d’application : le cas des remblais
Domaines de saturation et sols compactés
Introduction – Décomposition du sol – Modèle théorique – Etudes de cas – Conclusions 12
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ϒ
Modèle en contrainte effective
1
Ecrouissages Volumique et Capillaire
Ecrouissage Volumique
′ ,
′
sur une base de Cam Clay
Bishop (1962)
Khalili (1998), Dubreucq (2019)
Présentation du modèle théorique
Introduction – Décomposition du sol – Modèle théorique – Etudes de cas – Conclusions 13
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Utilisation d’un fluide équivalent
1
1
Présentation du modèle théorique
Introduction – Décomposition du sol – Modèle théorique – Etudes de cas – Conclusions 14
CONCEPTION ET CONSTRUCTION des ouvrages en sols fins
Domaine D3
+++
, , ,
Relation Sr(uw) dans le domaine de l’air occlus
+
2
Domaine D2
, , ,
, , ,
Présentation du modèle théorique
Introduction – Décomposition du sol – Modèle théorique – Etudes de cas – Conclusions
S1
1 h 1 S hS S
P u
u 2Tr P u
S Suu
S S
15
u
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Loi de transport : Darcy
.
.
.
.
Présentation du modèle théorique
Introduction – Décomposition du sol – Modèle théorique – Etudes de cas – Conclusions 16
CONCEPTION ET CONSTRUCTION des ouvrages en sols fins
Intégration du modèle dans un code de calcul
Phases Contrainte effective
1
1
• Squelette• Eau• Air
• Squelette• Fluide équivalent
Loi de comportement
Loi élasto-plastique:• Ecrouissage Volumique• Ecrouissage capillaire
Loi élasto-plastique :• Ecrouissage Volumique
Compressibilité du fluide
f
Présentation du modèle théorique
Introduction – Décomposition du sol – Modèle théorique – Etudes de cas – Conclusions 17
Possibilité d’utiliser logiciels courant de l’ingénierie
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Application analytique:
Présentation du modèle théorique
_
_
_ _
Introduction – Décomposition du sol – Modèle théorique – Etudes de cas – Conclusions 18
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Essais de laboratoire: modélisation d’essais (oedomètres, mesures de B au triaxial)Remblais:Estimation du tassement non drainé / drainéBarrages:Estimation des montées de pressions interstitiellesDéblais:Estimation du gonflement non drainé/ drainéExemples traités:Digues du Rhône - LGV Rhin-Rhône - Barrage d’Aratozawa -Barrage de Mirgenbach – A304
Etudes de cas: champs d’application
Introduction – Décomposition du sol – Modèle théorique – Etudes de cas – Conclusions
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Etudes de cas: Barrage de Mirgenbach
Description:• Barrage construit au début des années 80• Barrage homogène en argile• Hauteur de 22m • Présence d’un filtre cheminée et d’un tapis drainant
Introduction – Décomposition du sol – Modèle théorique – Etudes de cas – Conclusions
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Etudes de cas: Barrage de Mirgenbach
Matériaux:
Introduction – Décomposition du sol – Modèle théorique – Etudes de cas – Conclusions
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Etudes de cas: Barrage de Mirgenbach
Historique:• 25 aout 1982: Glissement circulaire sur le parement Amont• 11 septembre 1982: Glissement circulaire sur le parement Aval• Hauteur du barrage: 18,5m / 22m
Introduction – Décomposition du sol – Modèle théorique – Etudes de cas – Conclusions
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Etudes de cas: Barrage de Mirgenbach
Objectifs de la Modélisation:• Modéliser la construction du barrage et la montée de pression interstitielle• Reproduire les causes possibles de la rupture
Introduction – Décomposition du sol – Modèle théorique – Etudes de cas – Conclusions
Démarche de la Modélisation:
è é
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Etudes de cas: Barrage de Mirgenbach
Introduction – Décomposition du sol – Modèle théorique – Etudes de cas – Conclusions
Loi de comportement:
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Etudes de cas: Barrage de Mirgenbach
Calage des paramètres:
Introduction – Décomposition du sol – Modèle théorique – Etudes de cas – Conclusions
K0
Etat initial:
Coefficient K0: Valeur fixée à 1,5 d’après REX planche de compactage A10
Succion initiale: calage à partir d’essais de compression isotrope disponibles
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Etudes de cas: Barrage de Mirgenbach
Calage des paramètres:
Introduction – Décomposition du sol – Modèle théorique – Etudes de cas – Conclusions
Paramètres quasi-saturés:
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Etudes de cas: Barrage de Mirgenbach
Calage des paramètres:
Introduction – Décomposition du sol – Modèle théorique – Etudes de cas – Conclusions
Paramètres quasi-saturés:
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Etudes de cas: Barrage de Mirgenbach
Choix des teneurs en eau de compactage:
Introduction – Décomposition du sol – Modèle théorique – Etudes de cas – Conclusions
Sol compacté à wOPN+4,2%
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Etudes de cas: Barrage de Mirgenbach
Résultats:
Introduction – Décomposition du sol – Modèle théorique – Etudes de cas – Conclusions
Δuw (B2) > Δuw (B6) Sre : 99,8> 97,4
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Etudes de cas: Barrage de Mirgenbach
Résultats:
Introduction – Décomposition du sol – Modèle théorique – Etudes de cas – Conclusions
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Conclusions et perspectives• Modèle facilement utilisable dans des codes calculs
• Modèle compatible avec différentes lois de comportement
• Bonne estimation des phénomènes non drainés (montée de pression interstitielle et déformations)
• Modèle qui peut être calé avec des essais standards
• Etudes de cas à poursuivreIntroduction – Décomposition du sol – Modèle théorique – Etudes de cas – Conclusions