Détermination expérimentale de la courbe d’état limite d’une argile raide très plastique, l’argile verte du Sannoisien

Experimental determination of the state boundary curve of a stiff plastic oligocene clay, the Paris area green clay

¹ Laboratoire Central des Ponts et Chaussées 58. boulevard Lefebvre, 75732 Paris Cedex 15, France
² The Queen’s University of Belfast Dept. of Civil Engineering, David Keir Building. Stranmilles Road Belfast BT71MM, France

Résumé

Cette étude se situe dans le cadre d'un important programme de recherches du LCPC concernant le comportement des argiles et ayant pour objectif le contrôle de la validité des modèles numériques utilisés pour le calcul des ouvrages. Des travaux antérieurs ayant montré que des modèles basés sur le concept d'état limite rendaient bien compte du comportement des argiles molles, une étude expérimentale visant à déterminer si ce concept pouvait être étendu aux argiles raides naturelles a été entreprise. L'article rend compte de cette étude qui a été effectuée sur une argile raide très répandue en région parisienne, l'argile verte du Sannoisien.

L'analyse du comportement de cette argile s'appuie sur les résultats d'essais effectués en laboratoire sur échantillons intacts, notamment :

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  d'essais triaxiaux non drainés, en compression et en extension, avec mesure de la pression interstitielle ;

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  d'essais triaxiaux de consolidation anisotrope ;

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  d'un essai triaxial K_o ;

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  d'essais œdométriques.

Elle permet de conclure à la validité du concept d'état limite dans le cas de l'argile étudiée. On a, en effet, obtenu une courbe d'état limite ayant une forme analogue à celles des courbes d'état limite déterminées antérieurement pour les argiles molles. En revanche, l'étude des vecteurs d'écoulement plastique en plusieurs points de la courbe d'état limite n'a pas permis de conclure quant à la nature de la loi d'écoulement.

Abstract

Over the last 15 years, a consistent research programme has been undertaken in the Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC) regarding the experimental behaviour of natural clays as well as the numerical and theoretical modelling of the complex stress-strain-time relationships of such materials.

Earlier work having shown that the behaviour of natural soft clays could be successfully predicted using models based on the critical state theory, it was decided to take this work a step further and to expand it to natural stiff clays.

This paper describes the experimental programme carried out on a stiff Oligocene clay from the Paris area, better known as the « green clay » because of its colour. The results presented here are obtained from a wide variety of laboratory tests, namely :

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  undrained compression and extension triaxial tests with pore pressure measurements,

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  anisotropic consolidation triaxial tests,

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  one K_o test,

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  consolidation tests.

In terms of elastoplastic analysis, the state boundary curve of the green clay was clearly identified, its shape and position beeing roughly similar to those formerly determined for soft clays. On the other hand, the nature of the flow rule could not be precisely established.