Étude théorique de l'équilibre élasto-plastique d'un sol pulvérulent autour du pressiomètre

Theoretical study of the static equilibrium of the frictional soil around pressuremeter

IRIGM Université Joseph-Fournier B.P. 53 X 38041 Grenoble, France

Résumé

Cet article analyse le comportement tridimensionnel du sol pulvérulent autour du pressiomètre. Il est divisé en trois parties :

• 1)

  Dans la première partie, nous décrivons la loi de comportement du sol. Le sol est supposé suivre un modèle élasto-plastique non standard. Il est non cohérent et se dilate en plasticité, ce qui correspond à un comportement drainé. Nous prenons en compte la contrainte verticale. Nous montrons qu'il peut exister deux zones plastiques différentes autour du pressiomètre. La première zone est liée à une plasticité de cisaillement entre les contraintes circonférentielles et radiales. La seconde zone est liée à une plasticité de cisaillement entre les contraintes verticales et circonférentielles. Un équilibre élastique se développe au-delà des zones plastiques. Nous mettons en évidence la valeur des deux rayons plastiques, la relation entre les contraintes, déformations et déplacements dans chaque zone.

• 2)

  Dans la seconde partie, nous analysons des essais pressiométriques Ménard pour en tirer les caractéristiques mécaniques du sol. Nous comparons les résultats analytiques et expérimentaux.

• 3)

  Dans la troisième partie, nous calculons avec un programme aux éléments finis, l'équilibre autour du pressiomètre. Le programme utilise la loi de comportement MCK (Monnet, 1992). La comparaison entre les résultats analytique et numérique est faite, et nous concluons sur la validité de la méthode d'estimation des paramètres mécaniques.

Abstract

This paper analyses the equilibrium around the pressuremeter. It is divided in three parts :

• 1)

  In the first part, we describe the soil behaviour law. The soil is assumed to be elasto-plastic with non-associated plastic flow. The soil is non cohesive, and shows dilatancy in plasticity. This is a drained behaviour. We take into account the vertical stress. We show that two different plastic zones may developped around the pressuremeter. The first one is linked to the circumferential stress and the radial stress. The second one is linked to the vertical stress and to the circumferential stress. The elastic equilibrium beyond the plastic area is used for the analysis. We derive the expression of the two plastic radii, the relation between stress and strain in each zone and the expression of displacements.

• 2)

  In the second part, we use transform Menard tests to determine the mechanical characteristic of the soil. We compare the analytical and experimental results.

• 3)

  In the third part, we compute with a finite element program the equilibrium around the pressuremeter. The program uses the behaviour law MCK (Monnet, 19921. The comparison between theoretical and experimental results for the stress distribution is shown, and we conclude on the method used to find the mechanical parameters.