Contribution à l'étude du comportement des micropieux isolés et en groupe

Kamran Maleki (1)

1 CERMES - Centre d'enseignement et de recherche en mécanique des sols

In recent years, reinforcing of soils by group or network of micropiles have found widespread applications. This type of reinforcement is used in overcoming difficulties associated with differential settlement, unstable slopes, etc. In this thesis, within the frame of the National Project FOREVER (Reinforcing of Soils by Micropiles), different numerical methods for analysis of axially and laterally loaded isolated micropiles, micropile groups and networks are presented. For analysis of axially loaded micropiles, we have selected two methods for the investigation of the soil-micropile interface. The first method correlates Ménard pressuremeter results with interface parameters. The second one based on the continuum media concept with a new definition of magical radius in non-homogenous soils. Three full scale experimental micropiles, realised for a bridge of TGV Paris-Brussels (1994), were successfully modelized using these two methods. A new approach for modelization of non-linear behaviour of micropiles submitted to lateral loads is suggested. This is achieved by using of non-dimensional moment-strain curve for outer fibre of reinforcement. This model called "Multizons" allows to vary progressively the rigidity modulus of micropile around the position of maximal moment until plastic hinge. This new method is implanted in existing numerical code PILATE-LCPC which uses a 'p-y' method. Calculation results of this new program called PILATEP are compared successfully with finite elements (code CESAR-LCPC) as well as with experimental data from the tests on small diameter piles by MAHMOUD and BURLY (1994). In order to analyse the micropile groups and networks, a new hybrid method type "z factor" and "y factor", based on application of transfer matrix, is presented. This model uses, on the one hand, load transfer approach ('t-z' & 'p-y' models) for analyzing individual micropiles in group and, on the other hand, continuum concept for evaluation of micropile-soil-micropile interaction. This method is programmed in numerical code GOUPIL-LCPC which analyses micropile groups by load transfer method. A comparison is made of results obtained from this new code called GOUPEG by experimental data from a full scale test of a group contains three micropiles (in Rueil-Malmaison, 1994) and effectiveness of this program is proved. In a network of micropiles, they are simultaneously loaded axially and laterally. A coupling between axial and lateral group effects is established. Finally, the results obtained are confirmed with a good agreement, by different methods based on the continuum concept and finite elements method (code CESAR-LCPC).

Parmi les techniques de renforcement des sols par inclusions, les micropieux offrent un très vaste champ d'application pour les fondations, les reprises en sous-oeuvre et la stabilisation des pentes et talus. La présente recherche qui fait partie du projet national FOREVER (Renforcement des Sols par Micropieux) a pour objet de modéliser le comportement des micropieux isolés ou en groupe, plus particulièrement développer des outils numériques permettant le calcul. Pour l'étude du comportement des micropieux isolés sous charge axiale, en prenant en compte deux modèles pour la mobilisation du frottement latéral et la résistance de pointe (modèle basé sur l'utilisation des résultats pressiométriques MENARD et modèle basé sur le mécanisme de cisaillement pur d'anneaux concentriques avec une nouvelle définition pour le rayon d'influence), trois micropieux d'essai en vraie grandeur réalisé sur le chantier du TGV Paris-Bruxelles (1994) sont analysés. Un modèle, dit modèle "Multizones", a été présenté et développé pour l'analyse non linéaire des micropieux isolés et chargés latéralement. Ce modèle basé sur le concept de rotule plastique, calcule l'expansion de la zone plastifiée le long du micropieu. Il est introduit dans le programme PILATE-LCPC, donnant le nouveau programme "PILATEP". Les résultats de PILATEP sont comparés avec ceux obtenus par la méthode des éléments finis (programme CESAR-LCPC) ainsi qu'avec des résultats d'essais en modèle réduit par MAHMOUD et BURLY (1994). Un nouveau modèle "hybride" de type "facteur z" et "facteur y" pour le calcul des groupes et des réseaux de micropieux est présenté. Ce modèle combine, d'une part, la méthode des fonctions de transfert de charge pour analyser chacun des micropieux du groupe (modèles 't-z' et 'p-y'), et d'autre part, les concepts du continuum élastique pour déterminer l'interaction entre les micropieux du groupe, appelée "effet de groupe". Ce modèle est introduit dans le programme GOUPIL-LCPC, donnant naissance au programme "GOUPEG". Afin de valider ce logiciel, on compare les résultats de GOUPEG aux résultats expérimentaux du groupe de trois micropieux en vraie grandeur (à Rueil-Malmaison, 1994). Dans un réseau, les micropieux sont chargés axialement et latéralement. Dans ce cas, le couplage entre les efforts axiaux et latéraux est étudié. Enfin, les résultats de GOUPEG sont comparés, avec succès, à ceux obtenus par les méthodes du continuum ainsi que par la méthode des éléments finis (programme CESAR-LCPC).

Mots clés: mécanique sol; mécanique roche; micropieu; pieu; renforcement sol; comportement; charge axiale; modélisation; logiciel; essai; géotechnique; fondation; pente; stabilisation sol; étude expérimentale; modèle hybride; frottement latéral; pressiomètre

Domaines: Matériaux

Kamran Maleki. Contribution à l'étude du comportement des micropieux isolés et en groupe. Matériaux. Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 1995. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00523150⟩