Erosion interne et rupture dans les sols grenus

Résumé : Les travaux de recherche présentés dans le cadre de cette habilitation s’intéressent aux sols vus comme des matériaux granulaires, dans l’objectif de décrire: d’une part leurs propriétés de résistance au cisaillement, et d’autre part les processus d’altération de ces propriétés en cas d’érosion interne, principalement de type suffusive. Dans les deux cas, les approches développées s’appuient en grande partie sur la méthode numérique des éléments discrets (DEM). Néanmoins les travaux sur l’érosion interne ont conduit à prendre en compte les interactions entre phase fluide et phase solide via des méthodes couplées de type DEM-CFD (Computational Fluid Dynamics) ; et à utiliser des essais de caractérisation en laboratoire, les données expérimentales disponibles restant limitées à l’heure actuelle. Ces travaux ont permis de caractériser les différentes étapes d'une érosion suffusive dans un milieu granulaire. Ils ont également conduit à décrire le détachement de particules solides à partir de la puissance d’écoulement du fluide. Cette interprétation présente une alternative à celle plus classique considérant la contrainte visqueuse de cisaillement du fluide. Toutefois, dès lors qu’un phénomène d’auto-filtration intervient dans le déroulement de l’érosion interne, l’interprétation se complique. Il apparaît alors indispensable de comprendre et décrire les mécanismes impliqués d'une part dans les étapes de transport, redéposition, relargage, des particules et d'autre part dans les transition entre ces étapes. Des propositions sont faites en ce sens, aussi bien dans un contexte phénoménologique simplifié, que sur la base d'observations « micro-mécaniques ». Pour compléter cette description, une investigation a été menée sur l’impact possible d’un phénomène suffusif sur les propriétés de rupture d’un sol. Les conclusions restent limitées du fait, entre autres, de la granulométrie considérée (très étroite). Des travaux sont en cours afin d'étendre beaucoup plus largement cette étude. Concernant les travaux sur les propriétés de résistance au cisaillement des sols, ceux-ci ont conduit à proposer une définition des états limites plus générale que celle propre aux états limites en contraintes. Ces états limites généralisés sont définis dans un espace mixte c’est-à-dire faisant intervenir à la fois des variables de contraintes et des variables de déformation. On rappelle les notions de chemin de chargement, paramètre de chargement, et paramètre de contrôle qui permettent de conduire un matériau à de tels états limites généralisés, et qui conditionnent l’occurrence effective de la rupture. Les caractéristiques du développement de la rupture sont ensuite discutées vis-à-vis du régime de déformation (de quasi-statique à dynamique) et du mode de rupture (localisé ou diffus).
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Contributeur : Luc Sibille <>
Soumis le : mercredi 13 juillet 2016 - 18:32:45
Dernière modification le : lundi 29 janvier 2018 - 12:01:16

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Luc Sibille. Erosion interne et rupture dans les sols grenus. Géotechnique. Grenoble 1 UGA - Université Grenoble Alpe, 2016. 〈tel-01345486〉

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