Liquéfaction des sables
Liquéfaction des sables
La liquéfaction est un des domaines d’études les plus actifs de la géotechnique depuis plusieurs décennies. Ce phénomène, connu comme une perte de la résistance des sols, peut avoir des conséquences désastreuses suite aux ruptures spectaculaires et coûteuses en termes de vies humaines et de dégâts matériels. Malgré le nombre croissant des études expérimentales et théoriques de ce domaine dans la littérature géotechnique, les connaissances restent souvent parcellaires.
Le projet de recherche pluriannuel sur la liquéfaction statique des sable fédère plusieurs chercheurs européens de l’Entpe, de l’Enise et de l’Institut de géotechnique de Vienne. Il est accompagné de deux thèses, dont celle de Z. Finge soutenue en 2004 et celle de H. Hareb prévue début 2008, et a permis des percées significatives au cours des dernières années. Un nombre important de campagnes expérimentales a été mené sur le sable de référence d’Hostun RF pour aboutir à la découverte d’un nouveau mécanisme de déformation des sables appelé l’histotropie. C’est le 3ème mécanisme connu des sables montrant l’importance des effets de l’histoire à côté des deux autres mécanismes qui sont la barotropie (influence des pressions) et la pyknotropie (influence de la densité).
L’idée directrice menant à la découverte de ce nouveau mécanisme spécifique de l’anisotropie induite s’appuie sur trois points clés :
1- utiliser des chemins simples, linéaires de préchargement en contraintes pour réduire à deux le nombre des paramètres influençant : la longueur et l’angle des chemins,
2- ramener au même état avec le préchargement, l’état initial de contraintes isotrope ou anisotrope de façon à ne tenir compte que de l’influence d’une histoire en déformation,
3- garder pratiquement constant l’indice des vides avant l’écrasement final non drainé pour ne considérer que l’influence d’une histoire en déformation déviatoire.
Dans un premier temps, des cycles simples, linéaires de préchargement drainé ont été explorés à partir des états initiaux isotropes dans le plan triaxial classique des contraintes, l’histotropie résultante est caractérisée par cinq éléments :
1- dépendance directionnelle du gradient initial des chemins de contraintes effectives,
2- comportement commun non linéaire dans le domaine pseudo-élastique dont la taille varie avec la magnitude des chemins de sollicitation,
3- apparition progressive de la dilatance avec l’état caractéristique unique, malgré l’état très lâche de la densité relative,
4- évolution du comportement instable vers le comportement stable en passant par l’instabilité temporaire,
5- ramollissement avec l’instabilité temporaire du comportement dans la direction inverse du chemin de sollicitation.
Ces études expérimentales ont aussi permis l’identification de plusieurs ingrédients à incorporer dans les modèles élastoplastiques : un très large domaine pseudo-élastique non linéaire, la pertinence de l’écrouissage cinématique, l’apparition progressive de la dilatance et la dépendance directionnelle. Elles montrent des carences importantes de plusieurs modèles récents élastoplastiques et hypoplastiques. Elles apportent aussi la vérification expérimentale de l’hyperélastique de Lade, écrit en 1988, et une mise à jour majeure du modèle élastoplastique non standard à écrouissage mixte "CJS".
