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Étude à l'appareil triaxial du module de déformation des sols

/ Younes Ahmad / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 1999
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Le présent travail comporte une étude expérimentale du module de déformation des sols dans la gamme des déformations (10-4 10-3). L'étude est réalisée à l'appareil triaxial suivant des chemins de chargement variés : drainé, non drainés, à pression moyenne constante et à déformations proportionnelles. Le rapport de thèse comporte trois chapitres : le premier chapitre présente une analyse bibliographique des travaux publies dans le domaine de petites déformations. Ces travaux ont été réalisés avec un certain nombre d'appareillage comme l'appareil triaxial, la machine de torsion et les dispositifs de mesure des fréquences de résonance des échantillons de sol. Dans un premier temps, on définit les domaines de comportement des sols, puis on met en évidence la sensibilité du comportement en petites déformations à un certain nombre de paramètres. Ce chapitre s'achève par une présentation des modèles proposes pour décrire le comportement élastique des sols Dans le deuxième chapitre, on fait une description de l'appareillage utilise ainsi que du mode opératoire suivi. Les tests de répétabilité ont montré le bon fonctionnement de l'appareillage et sa capacité à faire des mesures pour des déformations supérieures 2x10-4. Ensuite, on présente les premiers résultats du comportement global du sable d'Hostun RF obtenus sur différents chemins de chargement avec cycles de déchargement - rechargement. Ces résultats sont comparés à des essais monotones. On en déduit que les cycles de chargement rendent l'échantillon plus homogène en réduisant la localisation des déformations et le pic de contraintes associé. Le troisième chapitre est consacré à l'analyse des cycles de déchargement - rechargement réalisés sur divers chemins de sollicitations. A partir de ces cycles, on détermine le module de déformation sécant et on étudie sa variation avec un certain nombre de paramètres, notamment le niveau de déformation, la pression moyenne, la densité et l'histoire de chargement. Ce module sécant augmente avec le niveau de contraintes et/ou avec la densité relative. L'anisotropie créée par l'histoire du chargement fait augmenter également le module sécant. Une confrontation des différents chemins de chargement montre un bon accord entre les valeurs des modules sur ces chemins.
Mot(s) clés libre(s) : Sols, Mécanique des, 624.151 7

Couplage d'un modèle de gisement et d'un modèle mécanique : application à l'étude de la compaction des réservoirs pétroliers et de la subsidence associée

/ Bévillon Damien / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 2000
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L'etude presentee dans ce travail a pour objectif d'apporter une amelioration de la description de la contribution de la roche aux ecoulements fluides dans les modelisations des reservoirs petroliers. La production d'hydrocarbure dans les reservoirs homogenes tres compactables induit un effondrement de la structure poreuse de la roche reservoir, qui fait de la deformation de la roche un mecanisme important de recuperation. Cette compaction provoque des effets indesirables comme des phenomenes de subsidence ou d'endommagement d'equipement de puits. L'analyse de la compaction et de la subsidence peut-etre effectuee grace a deux approches : l'approche reservoir et l'approche poromecanique. Le modele poromecanique offre un cadre mecanique rigoureux, mais ne permet pas une description complete de l'ecoulement. Le modele de reservoir donne une bonne description des phases fluides, mais la description de la mecanique est simplifiee. Pour satisfaire l'ensemble des equations (equilibre mecanique et equation de diffusivite), les deux modeles sont utilises sequentiellement. Chacun des modeles resout son propre systeme independamment, et l'information est transmise dans les deux modeles. Cette technique est appelee couplage partiel. A l'aide de simulations reservoir et hydromecanique, nous montrons que l'approche reservoir n'est pas rigoureuse pour representer l'evolution de la deformation de roches tres poreuses. Puis, nous mettons en place un schema de couplage partiel consistant et inconditionnellement stable, qui permet de decrire correctement la poromecanique dans les modeles de reservoir.
Mot(s) clés libre(s) : Fluides, Dynamique des, Compactage, Gisements pétrolifères, 624.151 32

Etude en laboratoire de la liquéfaction des sols

/ Bouferra Rachid / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 2000
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Le travail realise dans cette these concerne l'etude en laboratoire la liquefaction des sables. Il comprend trois parties : la premiere partie comporte une analyse bibliographique des travaux realises sur la liquefaction des sols. On presente l'influence des differents parametres sur la resistance a la liquefaction comme la granulometrie, la presence d'elements fins, la saturation, l'histoire de chargement et la surconsolidation. La seconde partie presente l'appareillage utilise et le mode operatoire suivi. Les tests de repetabilite effectues et les tests preliminaires ont permis de verifier le bon fonctionnement de cet appareillage et la bonne maitrise du mode operatoire. Des essais monotones realises sur des sables montrent l'influence de la granulometrie sur leurs resistance et dilatance, qui conditionnent la resistance au cisaillement des sables. La troisieme partie presente les resultats des essais de liquefaction sur differents sols en faisant varier le niveau de chargement, le prechargement et le degre de saturation. Les resultats obtenus montrent que la liquefaction est principalement affectee par la granulometrie. La presence des elements fins, dans une fraction inferieure a 15% d'argile (keaolinite), a pour effet d'augmenter le risque de liquefaction a cause de l'augmentation de la contractance. Le risque de liquefaction depend egalement du degre de saturation. En effet la reduction du coefficient de skempton s'est traduit par une nette augmentation de la resistance a la liquefaction des sables. Les essais realises montrent qu'un precisaillement important induit une reduction de la resistance a la liquefaction, notamment, dans le cas d'un precisiallement en compression.
Mot(s) clés libre(s) : Sols, Mécanique des, Granulométrie, Sols, 624.151 36

Étude numérique de l'interaction sol - pieu - structure sous chargement sismique

/ Chung Yun - Suk / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 2000
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Le présent travail porte sur une étude du comportement sismique des pieux utilisés comme éléments de fondations dans des sols mous sous effet de l'interaction sol-pieu-structure. L'étude a été effectuée à l'aide d'une modélisation tridimensionnelle par éléments finis. Le travail comporte trois chapitres. Le premier chapitre est consacré à une analyse bibliographique des travaux réalisés sur le comportement dynamique des pieux sous effet inertiel de la superstructure. On présente le problème d'interaction sol-pieu-structure qui peut être décomposé de l'interaction cinématique et de l'interaction inertielle. Ensuite, on essaye de synthétiser les méthodes d'analyse pour l'évaluation de l'interaction sol-pieu-structure intégrant l'effet inertiel. Enfin, on analyse les différentes approches utilisées pour l'étude, notamment les observations in situ, les études expérimentales, les analyses théoriques et numériques. Le deuxième chapitre comporte une étude numérique de l'interaction sol-pieu-structure dans le cas des pieux isolés à l'aide d'une modélisation par éléments finis. Il est composé de trois parties. La première comporte une synthèse des travaux réalisés sur la définition des frontières limites dans la modélisation par éléments finis. La seconde est consacrée à une étude de ce problème à l'aide d'une modélisation bidimensionnelle. La dernière comporte une étude plus approfondie réalisée à l'aide d'une modélisation tridimensionnelle qui a été confrontée à celle du modèle simplifiée de Winkler. Dans le troisième chapitre, on étudie l'effet de l'interaction inertielle pour des structures construites sur des groupes de pieux. Dans un premier temps, on décrit la démarche de modélisation sur un exemple de référence composé de trois pieux, ensuite en étudie d'une manière plus détaillée l'influence des principaux paramètres sur l'interaction inertielle, notamment l'espacement entre pieux, les fréquences mises en jeu, la masse de la structure, le nombre des pieux, la disposition des pieux dans les groupes, l'amortissement des matériaux et enfin la présence d'un sol bicouche.
Mot(s) clés libre(s) : Pieu, Groupe pieu, Interaction sol - structure, Interaction sol - pieu, Comportement sismique, Méthode élément fini, Sol fondation, Domaine élastique, 624.15

Pellets d'argiles gonflantes : élaboration et caractérisation hydrodynamique

/ Pasquiou Anne / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 2001
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Les structures de scellement utilisées dans le stockage des déchets radioactifs à grande profondeur doivent empêcher toute diffusion des radionucléides vers la biosphère. Le principal atout des pellets est qu'ils constituent un matériau avec une mise en place aisée. Néanmoins, la porosité des structures est alors plus importante et les pressions de gonflement sont plus faibles que dans les structures à base de briques compactées. Sachant qu'à grande profondeur les pressions hydrauliques peuvent atteindre plusieurs MPa, le premier objectif de l'étude a été de montrer que de telles pressions n'altèrent pas la pression de gonflement. Une étude bibliographique sur l'organisation structurale des milieux poreux argileux et les différentes contraintes qui y règnent, couplée à des essais d'injection sous forte pression d'eau ont permis de valider le concept des contraintes effectives dans les argiles gonflantes saturées et de montrer ainsi que les pressions hydrauliques ne sont pas un facteur limitant l'utilisation des pellets. Différentes méthodes de fabrication des pellets ont alors été analysées. Toutes ont donné des dimensions de pellets de 20 mm et une densité sèche supérieure à 1,9 g/cm3. Néanmoins, des essais d'imbibition ont montré qu'utilisées seules la porosité interpellet était trop importante pour que l'échantillon développe une pression de gonflement. Deux approches ont alors été adoptées pour diminuer la porosité : (i) mélange discrets de pellets de différentes tailles et (ii) mélange de pellets et de poudre. Dans le premier cas, des calculs numériques ont montré que, compte tenu de la fabrication des pellets, il est préférable d'utiliser au moins trois classes de pellets pour obtenir la porosité souhaitée. Dans le deuxième cas, l'introduction de pellets dans les échantillons apporte une échelle supplémentaire à la structuration des argiles (feuillet / particule / agrégat / pellet) de telle sorte que les phénomènes transitoires sont plus marqués dans les mélanges. Néanmoins, quel que soit le milieu argileux, le fléchissement des contraintes axiale et radiale pendant l'hydratation des échantillons est à attribuer à la diminution de la résistance simultanée à l'augmentation de la pression de gonflement. Enfin, à densité sèche homogénéisée égale, les milieux hétérogènes et homogènes présentent des propriétés hydromécaniques et hydrodynamiques du même ordre de grandeur. C'est pourquoi, nous suggérons de décrire le comportement des milieux hétérogènes par une modélisation basée sur l'homogénéisation. Les premières bases d'une telle modélisation ont été posées en étudiant les propriétés hydrodynamiques du milieu considéré indéformable. Les premiers résultats sont encourageants mais il est indéniable que la modélisation devra être améliorée en introduisant un couplage avec la mécanique.
Mot(s) clés libre(s) : Pellet, Scellement, Comportement mécanique, Gonflement, Contrainte effective, Homogénéisation, 620.117

Étude en laboratoire du gonflement des sols : mise au point d'un oedomètre flexible et étude du gonflement tridimensionnel

/ Windal Thimothée / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 2001
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Le travail de thèse porte sur une étude expérimentale du comportement des matériaux gonflants. Il s'intéresse plus particulièrement au comportement tridimensionnel et à l'anisotropie du gonflement. Le travail a été réalisé à l'aide d'un oedomètre flexible qui permet l'étude du gonflement suivant des chemins de chargement variés. Le travail de thèse comporte quatre parties. La première concerne l'étude bibliographique du comportement des sols gonflants et son influence sur les ouvrages souterrains. Les différents mécanismes de gonflement, la caractérisation de ces sols par des essais de laboratoire ainsi que les principaux résultats sur l'aspect tridimensionnel du gonflement sont abordés. Cette partie s'achève par une analyse des principaux désordres rencontrés dans les tunnels et par une revue des différents modèles développés pour le dimensionnement de tunnels. La deuxième partie est consacrée à la présentation du dispositif expérimental réalisé. Après une description de l'appareillage, de son dimensionnement et de son étalonnage, on présente le mode opératoire suivi pour la réalisation des essais de gonflement. Une étude de répétabilité de différents types d'essais réalisés est présentée. La troisième partie présente les résultats d'une étude expérimentale réalisée sur une argile compactée dans le but de valider notre dispositif expérimental et d'étudier le comportement tridimensionnel des matériaux gonflants sur des chemins proches de ceux du sol en place. Les résultats mettent en évidence l'interaction des chemins de chargement dans une direction sur le gonflement dans les autres directions. Enfin, la dernière partie décrit les résultats des essais de gonflement réalisés sur deux matériaux " intacts " intervenant dans des projets de construction de tunnels. Les résultats obtenus confirment les tendances observées sur le matériau compacté et montrent l'influence de la stratification du sol sur l'anisotropie du gonflement.
Mot(s) clés libre(s) : Sols, Mécanique des, Matériaux gonflants, Argile compacte, Marnes (minéralogie), Anisotropie, Pression latérale, Étude expérimentale, Oedomètre flexible, Comportement tridimensionnel, 620.191

Étude en laboratoire du comportement d'un sol compacté non saturé : influence des cycles de séchage - humidification

/ Alshihabi Omran / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 2002
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Le travail de thèse comporte une étude expérimentale du comportement d'un sol compacté partiellement saturé. Il s'intéresse plus particulièrement à l'effet des cycles de séchage - humidification sur ce comportement. L'étude a été réalisée en utilisant un oedomètre et une cellule triaxiale qui permettent de contrôler la succion. Le travail de thèse est présenté en quatre parties. La première partie concerne une étude bibliographique des travaux réalisés sur les sols compactés et les sols non saturés. On présente également les travaux réalisés sur les sols non saturés, l'effet de la succion sur la compressibilité et la courbe de résistance et l'effet des cycles de séchage - humidification sur le potentiel de gonflement. Cette partie s'achève par une revue de différents modèles développés pour les sols non saturés. La deuxième partie est consacrée à la description du sol étudié. Après la présentation des caractéristiques mécaniques et intrinsèques de ce matériau, on présente la méthode de préparation et une analyse de l'homogénéité des échantillons étudiés. La troisième partie présente les résultats d'une étude réalisée à l'oedomètre à succion contrôlée. L'effet des cycles de séchage - humidification sur la courbe de compressibilité est étudié. Les paramètres du Modèle Basic de Barcelone (BBM) sont déterminés et utilisés pour tester le modèle sur des essais avec ou sans cycle. Enfin, dans la quatrième partie une étude à l'appareil triaxial est présentée. Cette partie traite deux aspects, le premier concerne l'effet de la succion sur la courbe de résistance et le deuxième porte sur l'effet des cycles de séchage - humidification sur le comportement du sol à l'état saturé.
Mot(s) clés libre(s) : Sols partiellement saturés, Sols, Mécanique des, Sols compactés, Étude expérimentale, Gonflement, Séchage - humidification, Sols argileux, Modèle de Barcelone basique, Oedomètre, Cellules triaxiales, 624.15136

Développement d'un élément poutre incorporé : application à l'étude des groupes et des réseaux de micropieux, Development of a beam embedded element

/ Sadek Machhour / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 2003
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Ce travail de thèse a été consacré à la formulation d'un élément poutre incorporé (EPI) et son application à l'étude du comportement des groupes et des réseaux des micropieux. L'intérêt de cet élément réside dans le fait qu'il autorise à ajouter des éléments poutres tridimensionnels dans des éléments massifs sans passer obligatoirement par les noeuds de ces éléments. Ceci permet de traiter avec des maillages simples des réseaux avec une forte densité des micropieux inclinés et croisés. L'élément a été intégré dans le code de calcul éléments finis PECPLAS. Il a été validé sur divers exemples de micropieux. Il a été utilisé pour étudier le comportement des réseaux de micropieux avec un nombre élevé d'éléments et plus particulièrement le réseau de Lizzi.
Mot(s) clés libre(s) : Éléments finis, Méthode des, Sols, 624.15

Étude numérique du comportement des micropieux sous chargement sismique : analyse de l'effet de groupe et de l'inclinaison, Numerical study of seismeic behaviour of micropiles : analysis of group effect and inclination

/ Sadek Marwan / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 2003
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Le présent travail comporte une étude du comportement sismique des micropieux utilisés comme éléments de fondation. L'étude a été réalisée à l'aide d'une modélisation tridimensionnelle par éléments finis. Le travail est présenté en quatre chapitres : le premier chapitre comporte une synthèse bibliographique des travaux réalisés sur le comportement des pieux et des micropieux sous chargement sismique. Après un rappel sur le développement de micropieux, on présente leur classement, les mécanismes d'interaction sol-pieux-structure et leur modélisation. Dans le second chapitre, on présente une analyse par éléments finis du comportement sismique des micropieux en fonction des principaux paramètres comme la masse et la fréquence de la superstructure. L'accent sera mis sur l'effet de groupe dans le cas des minipieux et des micropieux. L'étude est réalisée en faisant varier le nombre de micropieux et leurs espacement et rigidité. Le troisième chapitre est consacré à l'étude du comportement des micropieux inclinés sous chargement sismique. Cette étude permet de bien comprendre l'influence de l'inclinaison sur la réponse des micropieux et de juger de l'utilité d'utiliser ce type de configuration en zone sismique. Le quatrième chapitre traite des aspects particuliers des micropieux, notammment l'influence des conditions de liaison micropieux-chevêtre sur leur réponse à un chargement sismique et les précautions à prendre lors d'un encastrement des micropieux dans un substratum rigide.
Mot(s) clés libre(s) : Éléments finis, Méthode des, Pieux, Sols, Interaction sol-structure, 624.15

Sustainability : an effective approach for land use management application to Gaza City

/ Eila Mohammed S. / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 2005
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Le travail de thèse a pour objectif l'élaboration d'un modèle de prévision pour l'utilisation des sols dans des villes à haute densité de population et qui sont confrontées à des problèmes majeurs d'environnement. L'approche utilisée est fondée sur un modèle intégré qui prend en compte la nature du sol, les facteurs d'environnement et les facteurs socio-économiques. Les facteurs déterminants sont identifiés en utilisant les réseaux de neurones artificiels (ANN ou RNA) et une approche statistique. Des données socio-économiques, environnementales, institutionnelles et d'occupation du sol de la ville de Gaza ont été utilisées pour analyser les pratiques d'utilisation des sols dans cette ville. Cette analyse montre que l'utilisation des sols est influencée par la démographie, les conditions environnementales et la politique et la politique d'aménagement. La confrontation de cette analyse aux avis d'experts a débouché sur des recommandations pour l'élaboration d'un modèle prévisionnel pour l'utilisation des sols à Gaza et pour l'étude des différents scénarions d'évolution de cette ville.
Mot(s) clés libre(s) : Urbanisation, Aménagement du territoire, Analyse multivariée, Sol, Utilisation du, Développement communautaire urbain, Gaza, Bande de, Réseaux neuronaux (informatique), Développement durable, 711.4

Cité Scientifique BP 30155 59653 VILLENEUVE D'ASCQ CEDEX Tél.:+33 (0)3 20 43 44 10