Couplages hydromécaniques des milieux poreux non saturés
Couplages hydromécaniques des milieux poreux non saturés
Une collaboration a été initiée sur le comportement des milieux non saturés à double porosité dans le cadre d’un projet Picaso associant le Département, le laboratoire 3SR et l’Université Polytechnique de Catalogne.
Ce projet de recherche est mené en collaboration avec l’Ecole Centrale de Lyon (ECL) et le Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC), dans le cadre d’une thèse co-dirigée (J.M. Pereira, 2005). Il s’intéresse au comportement hydro-mécaniques couplés des milieux poreux à saturation partielle.
Les travaux théoriques portent sur le développement de nouveaux modèles rhéologiques en poroplasticité. L’objectif est de prendre en compte les traits principaux du comportement hydromécanique exhibés par les géomatériaux non saturés type sols meubles ou roches tendres, en suivant des chemins de chargement hygromécaniques complexes. Ces développements font appel à la notion de contrainte effective, dépendant d’une pression interstitielle équivalente, qui a l’avantage de permettre un rapprochement plus facile avec des lois de comportement existantes en milieu monophasique.
Au terme d’une étude de plusieurs travaux récents fondés sur des démarches différentes, une méthodologie de portée assez générale est proposée afin de prendre en compte la succion dans les modèles rhéologiques conçus à l’origine pour les sols saturés ou secs. Les choix et les implications théoriques de la pression interstitielle équivalente, intervenant dans la définition de la contrainte effective, ont notamment été analysés, de même pour la construction de la fonction d’écrouissage capillaire, en lien avec l’approche micromécanique.
L’efficacité et la pertinence de cette méthodologie ont été testées par la construction de modèles simples où une solution semi-analytique est accessible. Par suite, elle est utilisée pour prendre en compte l’aspect de non saturation dans un modèle monophasique plus complexe, CJS, développé à l’origine à l’ECL. Ce modèle, baptisé CJS-nonsat, est validé par des résultats expérimentaux disponibles dans la littérature (Pereira et al, 2005). Ce modèle permet notamment de simuler correctement le passage contractant-dilatant lors d’un chargement déviatoire à succion contrôlée, contrairement au cas des modèles classiques. Il a ensuite été intégré dans un code de calcul aux éléments finis en 1D permettant de réaliser des simulations sur les configurations pratiques telles que les essais pressiométriques (Pereira, 2005). Actuellement, ces travaux se poursuivent en collaboration avec le CERMES, dans le cadre de la thèse de M. Morvan, suivant deux directions parallèles. Du point de vue théorique, on envisage le développement d’un modèle de comportement non saturé plus simple que le CJS-nonsat, avec moins de paramètres pour faciliter l’utilisation pratique. En parallèle, on prévoit le développement d’un appareil triaxial à succion contrôlée à l’ENTPE. Une attention particulière est portée sur les mesures précises et systématiques des variations volumiques et hydriques.
