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Thèse

Analyse des mécanismes d'effondrement des couches de sol cohésives renforcées par géosynthétique sur cavité

Résumé : La présence d’une cavité naturelle ou anthropique dans un massif de sol représente une source importante de risque de désordre pour les infrastructures en surface et, dans les cas les plus graves, de perte en vies humaines. Dans le but de limiter ces risques, une solution préventive est privilégiée. Le renforcement des remblais par géosynthétique sur zones d’effondrement potentiel représente, aujourd’hui une solution très utilisée parce qu’elle est considérée plus pertinente techniquement et économiquement. En effet, les traitements traditionnels, comme le comblement des cavités ou leur pontage par dalles en béton armé, sont très coûteux et suppose une connaissance de la localisation de la cavité. Souvent utilisée pour des remblais granulaires, la solution de renforcement par géosynthétique est peu employée pour les remblais cohésifs de faible épaisseur. Plus précisément, les verrous scientifiques qu’il reste à lever sont liés à la méconnaissance des modes de rupture des remblais cohésifs sur cavité et à l’action des blocs effondrés sur la nappe. Pour répondre à ces interrogations, un consortium regroupant des chercheurs (3SR), des opérationnels (INERIS) et un producteur de géosynthétique (AFITEXINOV) s’est constitué dans le cadre du projet REGIC (Renforcement par Géosynthétique Intelligent sur Cavités naturelles ou anthropiques), financé par l’ADEME. L’un des objectifs du projet est de développer et de valider pour ce type d’application l’emploi d’un géosynthétique innovant à double raideurs et instrumenté par des fibres optiques.Cette thèse vise essentiellement à répondre à un des objectifs du projet : la compréhension des mécanismes d’effondrement du remblai renforcé par une nappe géosynthétique dans le contexte des remblais cohésifs. Il s’agit principalement d’un travail de modélisation numérique, effectué à l’aide du code de calcul SDEC qui couple éléments discrets et éléments finis. Il permet de simuler la phase d’ouverture de la cavité et la phase de chargement jusqu’à la rupture du remblai cohésif généralement de faible épaisseur. Le sol est modélisé par éléments discrets, la nappe par éléments finis. La modélisation en éléments discrets permet de bien reproduire numériquement le comportement du sol sous des grandes déformations, mais surtout de représenter la rupture par blocs de la couche de sol cohésif (géométrie des lignes de rupture, cinématique de rotation des blocs, etc.). La méthode des éléments finis a été retenue car plus apte à simuler la continuité de la nappe géosynthétique, son comportement en membrane et en traction (avec une évolution de la raideur avec le niveau de traction) et son interaction avec le sol. Ces travaux numériques ont été validés par des expérimentations sur modèle physique à échelle réduite et par des essais in situ, qui inclut notamment l’analyse de l’efficacité du géosynthétique innovant dont le comportement en traction est qualifié de « bimodule inversé ». La modélisation numérique a permis d’accéder à des variables ou à des grandeurs difficiles à mesurer en laboratoire et sur site : distribution des contraintes verticales transmise par le sol sur la nappe géosynthétique, analyse des reports de charge transmises sur les bords de la cavité, etc.Le modèle numérique développé dans le cadre de ce travail de thèse constitue un élément majeur pour l’analyse des phénomènes et mécanismes expérimentaux. En effet, la validation du modèle numérique a permis d’étendre de manière systématique son utilisation à différentes géométries, différentes formes de chargement en surface et différents matériaux de renforcement. Enfin, ce travail aboutit à quelques propositions pratiques pour le dimensionnement du géosynthétique par une méthode analytique dans le contexte des remblais cohésifs.
Liste complète des métadonnées

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Contributeur : Abes Star :  Contact
Soumis le : mercredi 7 avril 2021 - 09:23:52
Dernière modification le : jeudi 8 avril 2021 - 03:35:14

Fichier

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Identifiants

  • HAL Id : tel-03191338, version 1

Collections

STAR | UGA | CNRS | 3S-R

Citation

Maria Delli Carpini. Analyse des mécanismes d'effondrement des couches de sol cohésives renforcées par géosynthétique sur cavité. Mécanique des matériaux [physics.class-ph]. Université Grenoble Alpes [2020-..], 2021. Français. ⟨NNT : 2021GRALI002⟩. ⟨tel-03191338⟩

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