Numerical model for unsaturated sandy soils in seismic area : application to liquefaction

URL d'accès : http://ori-nuxeo.univ-lille1.fr/nuxeo/site/esupver...

Auteur(s):  Bian, Hanbing
Date de soutenance : 2007
Éditeur(s) : Université Lille1 - Sciences et Technologies 

Langue : Anglais
Directeur(s) de thèse :  Shahrour, Isam
Discipline : Génie civil
Mots-clés : Sols -- Liquéfaction -- Modèles mathématiques -- Thèses et écrits académiques
Sols -- Dynamique -- Modèles mathématiques -- Thèses et écrits académiques
Sols -- Saturation en eau -- Modèles mathématiques
Sols sablonneux -- Effets des séismes -- Thèses et écrits acdémiques
Sols -- Pororsité

Résumé : Ce travail comporte la formulation d'un modèle numérique pour les sols sableux partiellement saturés et son application à l'analyse de la liquéfaction de ces sols. La liquéfaction est un phénomène important qui peut se produire sous sollicitation sismique. Depuis le séisme de Niigata en 1964, des recherches importantes ont été menées sur ce phénomène. La plupart de ces recherches ont été consacrée aux sols saturés. Cependant, les observations montrent qu'une légère diminution de la saturation en eau engendre une augmentation significative de la résistance des sols à la liquéfaction. A noter que dans le domaine de la géotechnique, les sols sont souvent en condition partiellement saturée. Les couches des sols liquéfiables qui sont situées au-dessous de la nappe sont dans un état quasi-saturé. Il est donc nécessaire d'étudier la liquéfaction des sols sableux en condition partiellement saturée. A partir des observations expérimentales, des hypothèses sont proposées dans ce travail pour la construction d'un modèle numérique: égalité de la pression de l'air et celle de l'eau dans l'espace poreux; absence d'interaction entre ces deux phases; absence du flux d'air. Un modèle est formulé pour les sols partiellement saturés dans le cadre de la théorie de la poromécanique fondée par Coussy. Le modèle proposé est adapté aux problèmes des sols en condition saturée ou partiellement saturée. Les sols saturés sont considérés comme un cas particulier. Les analyses du module de compressibilité et du coefficient de Skempton confirment les fondements théoriques du modèle proposé. Enfin, le modèle est validé sur des observations expérimentales. Dans la dernière partie, un modèle élastoplastique cyclique est utilisé dans le cadre du modèle proposé pour étudier l'influence de la saturation sur la liquéfaction des sables. Les résultats montrent que la diminution de la saturation en eau conduit à une augmentation de la résistance des sables à la liquéfaction. L'étude de la réponse en champ libre montre que la saturation initiale influence d'une manière significative la liquéfaction de sols. Elle conduit à réduire le risque de liquéfaction de ces sols. Le tassement pendant la phase de chargement (avant la dissipation de la surpression) augmente avec la diminution de la saturation en eau. L'influence de la perméabilité des sols partiellement saturés est moins significative que celle en condition saturée.



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