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Theses Year : 2004

The study of mechanical behavior of heterogenous model soils and its application to real soils

De l'étude du comportement mécanique de sols hétérogènes modèles à son application au cas des sols naturels

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Abstract

Coarse grained soils are caracterised by the presence of over sized particles in the material. The size of these elements can vary beetwen a fiew centimemeters and a meter. Because of the presence of these coarse elements in the soil, the mechanical characterization of it presents some difficulties. One of these is the choice of a representative elementary volume for testing. This work focus on a kind of coarse granular soils wich composed of coarse elements (inclusion) emdaded in a matrix soil. First, triaxial test have been executed on reference soils composed by a mixture of sand and different kind of inclusions (uniforme gravels, bend glass). This experimental study focus on the elastic properties, failure characteristics and volumic behaviour of mixtures. The results of these triaxial tests exhibit the inuence of the matrix properties, volumetric strain, proportion of inclusions, their morphological characteristics (size, roundness and roughness of surface) and the stress rate on the precited caracteristics. Then, based on these experimental results, we propose a method of characterization of reference soils mixtures. This method consists in a granulometric reconstitution. Furthermore, considering that these soils can be associated with heterogeneous materials, the method includes analytical expressions derived of homogenization technics. Finally, the proposed method is applied to a real coarse grained soil.
Les sols grossiers constituent une classe de sols caractérisée par la présence d'éléments de grande taille au sein du matériau. La taille de ces éléments peut varier de quelques centimètres jusqu'à plusieurs décimètres voire plusieurs mètres (moraines glacières). L'évaluation des caractéristiques mécaniques de ces sols est très délicate en raison, en particulier, de la présence des éléments de grande taille et de la définition des volumes de matériau représentatifs à considérer. Dans ce cadre, on s'intéresse, à une classe particulière de sols grossiers, à savoir des sols composés d'une matrice "fine" contenant des inclusions de taille bien diffenciée, appelés sols grossiers "à matrice". Après avoir défini et reconstitué des sols de référence (matrice sableuse contenant divers types d'inclusions), on présente un ensemble de résultats expérimentaux obtenus à l'appareil triaxial (éprouvettes de 100 et 300 mm de diamètre) destinés à mettre en évidence l'influence de paramètres significatifs sur les comportements observés: caractéristiques de la matrice, type et fraction volumique des inclusions, classe granulométrique des inclusions, état de contrainte initial appliqué. On s'intéresse en particulier aux propriétés mécaniques mesurées en petites déformations (élasticité) ainsi qu'aux caractéristiques de rupture du matériau et aux propriétés d'écrouissage (contractance et dilatance). Puis, sur la base des résultats obtenus, on propose une méthode d'évaluation des propriétés mécaniques des sols de référence étudiés basée sur une procédure de reconstitution granulométrique du matériau. Ces sols pouvant être considérés comme des sols hétérogènes, la méthode proposée inclus également l'utilisation de formules analytiques établies à partir de méthodes d'homogénéisation. Finalement, on montre l'extension possible de cette méthode aux sols naturels, généralement plus complexes que les sols de référence étudiés.
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pastel-00001295 , version 1 (10-09-2010)

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  • HAL Id : pastel-00001295 , version 1

Cite

Luc Sèdji Pedro. De l'étude du comportement mécanique de sols hétérogènes modèles à son application au cas des sols naturels. Sciences de l'ingénieur [physics]. Ecole des Ponts ParisTech, 2004. Français. ⟨NNT : 2004ENPC0036⟩. ⟨pastel-00001295⟩
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