Analyse probabiliste de la consolidation unidimensionnelle des sols

Probabilistic analysis of one-dimensional soil consolidation

¹ Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, 58, boulevard Lefebvre, 75732 Paris Cedex 15, France
² Université de Tizi-Ouzou, Institut de Génie Civil, Hasnaoua, 15000 Tizi-Ouzou, Algérie

Résumé

L'article présente une étude en éléments finis de l'influence des variations dans l'espace des propriétés du sol sur le déroulement de la consolidation unidimensionnelle. Deux paramètres ont été retenus comme variables aléatoires : le module d'élasticité isotrope E et le coefficient de perméabilité verticale k.

Des lois de distribution lognormales ont été utilisées. L'étude probabiliste a été effectuée par la méthode de Monte Carlo. Les résultats de cent calculs de consolidation ont été analysés en termes de variabilité des tassements et surpressions interstitielles pour montrer l'influence de la structure de la variabilité du sol (par couches horizontales ou à la fois dans le sens vertical et le sens horizontal). La réduction de la variabilité des résultats lorsque le sol varie aussi dans le sens horizontal a été montrée quantitativement. La comparaison avec des solutions déterministes classiques a aussi été effectuée. Elle indique que l'évolution moyenne de la consolidation peut être reproduite par un calcul déterministe. Le traitement probabiliste ne peut donc expliquer l'existence d'un biais par rapport aux observations de terrain.

Abstract

The paper presents a finite element study of the influence of the spatial variations of soil properties on the development of soil consolidation. Two parameters were chosen as stochastic variables : the modulus of isotropic elasticity E and the coefficient of vertical permeability k. Lognormal probability distributions were used. The probabilistic analysis was done using the Monte Carlo method. The results of one hundred finite element consolidation calculations were analysed in terms of the variability of settlements and excess pore pressures, in order to assess the influence of the structure of the soil variability (in horizontal layers or both in the vertical and horizontal directions). The variability of the results was shown to decrease when the soil properties vary in the horizontal direction, too.

The results were also compared to the classical deterministic solutions. This comparison showed that the mean consolidation settlements and excess pore pressure dissipation can be obtained from a deterministic analysis. Thus, probabilistic methods cannot be used to explain the bias that are often observed with respect to field measurements.