Influence des déformations intermédiaires (de 10^–5 à 10^–3) sur la modélisation du phénomène de la liquéfaction

Influence of the medium strains (10^–5 to 10^–3) on the liquefaction phenomenon behaviour

¹ Laboratoire de Mécanique, Sols, Structures et Matériaux, CNRS URA 850, École centrale de Paris, 92295 Châtenay-Malabry, France.
² Laboratoire de Génie civil de Nantes – Saint-Nazaire École centrale de Nantes, 44321 Nantes, France.

Résumé

L’objectif de cette étude est la modélisation du comportement du sol sous un chargement statique ou dynamique. Ce travail vise à montrer qu’il est possible de modéliser le comportement du sol avec un jeu unique de paramètres dans une large gamme de déformation (de 10^–6) à quelques pour-cent) avec une loi élastoplastique. La modélisation du comportement du sol est faite grâce à une loi élastoplastique, multimécanisme, basée sur le concept de l’état critique (Hujeux. 1984) [1]. Un écrouissage cinématique nous permet de modéliser le comportement cyclique du matériau.

Après une présentation de la formulation mathématique de la loi ainsi que l’écriture des paramètres d’écrouissage pour les différents mécanismes, nous procéderons à sa validation sur des résultats d’essais de référence (Mohkam, 1983) [7].

On montre le rôle fondamental des déformations intermédiaires (10^–5 à 10^–3) dans le comportement des sols sous un chargement monotone ou cyclique. Cet effet est justifié par l’augmentation de la pression interstitielle.

Abstract

The aim of this study is to characterise and to model the soil behavior in static and dynamic conditions. The work included numerical aspects, in order to demonstrate that is possible to model the soil behavior in a large range of strains (for 10^–5 to few percents) with an elastoplastic model using a unique set of parameters.

The modelling of the soil behavior is performed using an elastoplastic, multimechanism model, based on the critical state concept (Hujeux, 1984), [1]. Kinemetic hardening allowed us to model the material cyclic behavior. We presented a mathematical formulation of the behavior law and the kinematic parameters of the different mechanisms.

The study, using in particular the (E/E_max, ε₁) decay curves, was to propose an approach to determine these parameters, using the simulation of monotonic test results at small and large strains. Doing so, we showed the fundamental role of the medium strains (10^–5 to 10^–3) along monotonic and cyclic loading. We were able to predict the main phenomena like a pore pressure increase in that range of strains observed during cyclic loading.

We showed that the model was able to simulate the liquefaction test performed by Mohkam (1983) [7].