Loi rhéologique incrémentale pour les sols et application par la méthode des éléments finis

Incremental rheological law for soils and applications by the finite elements method

¹ Ingénieur E.C.P., Maître-Assistant à l’U.S.M.G. , France
² Ingénieur E.I.H., Assistant à l’U.S.M.G. , France
³ Ingénieur E.C.P., Assistant à l’U.S.M.G. , France

Résumé

Une loi rhéologique complète, valable pour les milieux granulaires et des applications à des problèmes classiques de mécanique des sols, est présentée.

Cette loi a trait aux matériaux non visqueux. Elle regroupe toutes les descriptions partielles connues des sols et rend compte des charges comme des décharges. Elle est écrite sous forme incrémentale. Ainsi, le comportement du milieu dépend de son histoire. La détermination expérimentale des paramètres représentatifs du matériau est réalisée à partir d'une famille d'essais triaxiaux classiques (en compression et en extension).

Dans un premier temps, on compare les résultats d'intégration de cette loi, sur une vaste gamme de chemins de sollicitation homogènes, avec les mesures correspondantes. Pour cela, on a utilisé des essais réalisés sur des presses tridimensionnelles (appareils triaxiaux « vrais »). La coïncidence s'est avérée satisfaisante, même pour des chemins très différents des chemins triaxaux classiques ayant servi au calcul des paramètres.

Dans un second temps, cette loi est utilisée sous forme simplifiée, dans des programmes de calcul basés sur la méthode des éléments finis en déplacements. Dans le cas d'un matériau analogique bidimensionnel composé de petits rouleaux, les problèmes suivants sont traités :

• –

  simulation d'un triaxial fretté ;

• –

  enfoncement d’une fondation superficielle rigide et rugueuse ;

• –

  mur de soutènement (poussée et butée).

Abstract

A complete rheological law, valid for granular media and applications to conventional problems of soil mechanics, is presented.

This law relates to non-viscous materials. It takes in all the known partial descriptions of soils and accounts for both loads and lightenings. It is described in incremental form. Thus, the behaviour of the medium depends on its history. The experimental determination of the representative parameters of the material is effected on the basis of a family of conventional triaxial tests (in compression and in extension).

In a first stage are compared the results of integration of this law, on a vast range of homogeneous stress paths, with the corresponding measurements. For this, tests carried out on threedimensional presses (« true » triaxial apparatus) have been used. The coincidence proved to be satisfactory, even for paths very different from the conventional axial paths having been used in the computing of the parameters.

In a second stage this law is used in a simplified form, in computing programmes based on the method of finite elements in displacements. In the case of a two-dimensional analogical material composed of small rollers, the following problems are dealt with:

• –

  simulation of a hooped triaxial;

• –

  sinking of a rigid and rough shallow foundation;

• –

  retaining wall (active and passive pressure).