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L’objectif de cette etude est la caracterisation experimentale des mecanismes de deformation dans une argile surconsolidee (kaolinite P300) sur chemin triaxial axisymetrique. Un interet particulier est porte au mecanisme deviatoire du a la partie deviatoire du tenseur des contraintes. La representation dans l’espace (e, p’, q) des resultats d’essais sur chemins purement deviatoires et l’utilisation du modele Cam-clay permettent de suivre l’evolution du chemin experimental et de voir apparaitre un domaine pseudo-elastique volumique. La projection des resultats experimentaux, dans le plan (q/p’, dev /d[math]), permet de suivre precisement la loi d’ecoulement experimentale au regard des lois de Roscoe et de Rowe.

With the evolution of humanity, modern constructions are proposed based on conventional materials. This is not without consequence because today the construction sector is the largest consumer of energy and the second emitter of CO2 in the world. This significantly impacts the climate of the planet. It is therefore essential today to develop materials that best respect the environment through their low greenhouse gas emission power and which consume little energy. This research is part of this process, which will contribute to the development of ecological materials for construction. We are interested in studying the elastic properties of a clay matrix composite, reinforced with vegetable rice straws. In view of the results obtained, it is shown that this material used in a traditional way in rural areas has interesting characteristics, which constitute reasons for its popularization with builders. The experimental tests in conjunction with the microstructural study made it possible to better control not only the distribution of the fibres in the matrix, but also to define the optimal formulation. The variation in the volume fraction of straws allows us to highlight the influence of straws on the earth material. Straws play the role of reinforcements in the clay-rice straw composite material (banco). They improve the tensile and compressive strength up to a threshold of 25% by volume proportion. It appeared that the Young's modulus decreases with the evolution of the volume fraction and that its greatest value is obtained when the volume fraction is 25%. Multi-scale modelling for the prediction of the elastic behaviour of the banco composite was carried out in this work, through the analytical models of Mori-Tanaka, Hashin-Strikman, the bounds of Voigt and Reuss. A numerical study was made using the Digimat software, of which the finite element module and the MF semianalytical module were used. The study of the behaviour of the material was carried out only in elasticity. Using these models, we were able to go back to the intrinsic properties of the constituents of the composite (the elastic properties of rice straws and the clay matrix, the aspect ratio of rice straws, the geometric orientation of inclusions, the volume fraction of inclusions). We have noticed that the Mori-Tanaka models and the Digimat MF model best predict the elastic behaviour of the clay-rice straw composite.; Avec l’évolution de l’humanité il est proposé des constructions modernes à base de matériaux conventionnels. Ceci n’est pas sans conséquence car de nos jours le secteur de la construction est le premier consommateur d’énergie et le deuxième émetteur de CO2 dans le monde. Ceci à un impact significatif sur le climat de la planète. Il s’avère donc indispensable de nos jours de mettre au point des matériaux qui respectent au mieux l’environnement à travers leur faible pouvoir d’émission de gaz à effet de serre et qui consomment peu d’énergie. C’est dans cette démarche que s’inscrit le présent travail de recherche qui contribuera au développement des matériaux écologiques pour la construction. Il s’intéresse à l’étude des propriétés élastiques d’un composite à matrice argileuse, renforcé avec des pailles végétales de riz. Au regard des résultats obtenus, il est montré que ce matériau utilisé de façon traditionnelle en milieu rural possède des caractéristiques intéressantes, qui constituent des raisons de sa vulgarisation auprès des constructeurs. Les essais expérimentaux en liaison avec l’étude microstructurale a permis de mieux maitriser non seulement la répartition des fibres dans la matrice, mais aussi de définir la formulation optimale du composite. La variation de la fraction volumique des pailles, nous permet de mettre en évidence l’influence des pailles sur le matériau terre. Les pailles jouent le rôle des armatures dans le matériau composite argile-pailles de riz (banco). Elles améliorent la résistance en traction et en compression jusqu’à un seuil de 25% de proportion volumique. Il est apparu que le module de Young baisse avec l’évolution de la fraction volumique et que sa plus grande valeur est obtenue lorsque la fraction volumique est de 25%. La modélisation multi-échelle en vue de la prédiction du comportement élastique du composite banco a été réalisée dans ce travail, à travers les modèles analytiques de Mori-Tanaka, Hashin-Strikman, les bornes de Voigt et Reuss. Une étude numérique a été faite à l’aide du logiciel Digimat dont le module éléments finis FE et le module semi-analytique MF ont été utilisés. L’étude du comportement du matériau a été menée uniquement en élasticité. A l’aide de ces modèles, nous avons pu remonter aux propriétés intrinsèques des constituants du composite (les propriétés élastiques des pailles de riz et de la matrice argileuse, l’aspect ratio des pailles de riz, l’orientation géométrique des inclusions végétales, la fraction volumique des inclusions). Nous avons remarqué que les modèles de Mori-Tanaka et le modèle Digimat MF prédisent au mieux le comportement élastique du composite argile-pailles de riz.

The aim of this thesis is to characterize the soil surface degradation mechanisms of compacted soils subjected to cyclic rolling solicitations. These cyclic loadings generated by traffic are the main responsible of dust emission during earthworks. The present study was carried out in collaboration with “Fédération Nationale des Travaux Publics” and “Syndicat Professionnel des Terrassiers de France“, as part of their voluntary commitment to better control the water consumption during earthworks implementation, and particularly for dust abatement. The first part of the report deals with the evolution of soil compaction properties obtained by using different compaction methods, at laboratory and in-situ scales. The rolling compaction method has been considered, at laboratory scale in order to reproduce a stress tensor rotation similar to that applied in-situ. The study confirmed that the proposed rolling compaction method allows both to reproduce a continuous rotation of the stress tensor, and to maintain an average density state close to that of the laboratory compaction reference. The microstructural study highlighted that inter-aggregate pore size is governed by compaction, while intra-aggregate pore size is influenced by soil humidification. The study of mechanisms of soil surface degradation under rolling loads, responsible for the dust emission, was carried out in the second part of the study. This part demonstrates the influence of rolling cycles on the soil surface state of compacted soil and its evolution. The first rolling cycles generates a pullout aggregates, and then, under the effect of repetitive passages, these aggregates break down into smaller aggregates, or even fine particles with high dust emission potential. Soil surface degradation occurs to be linked to the implementation conditions, the compaction degree, the drying process as well as the type of soil. The third part of the study deals with the water adsorption and infiltration potential of unconsolidated soils during spraying phase by water mist. Correlations between soil specific surface area and adsorption potential with the hydraulic conductivity of the soil have been established. The analysis of the surface structure via image processing demonstrated the aggregation phenomenon under humidification, which is a function of the granulometric and mineralogical composition of the soil. Based on the adsorption and infiltration study, a spraying parameter is proposed to link the hydraulic properties of soil with the spraying system used in-situ; L’objectif de cette thèse est de caractériser les mécanismes de déstructuration en surface des sols compactés, soumis à des sollicitations cycliques de roulement. Ces chargements cycliques, générés par le trafic, sont principalement responsables de l’envol de particules fines et poussières sur les chantiers de terrassement. La présente étude est réalisée en collaboration avec la Fédération Nationale des Travaux Publics et le Syndicat Professionnel des Terrassiers de France, dans le cadre de leur engagement volontaire, qui vise à mieux contrôler les consommations en eau sur les chantiers de terrassement, utilisée pour réduire les particules fines en vol. La première partie du rapport consiste à aborder l’évolution des propriétés des sols compactés au moyen de différentes méthodes de compactage, au laboratoire comme in-situ. La méthode de compactage par roulement a été adoptée, à l’échelle du laboratoire, afin de reproduire une rotation des tenseurs de contraintes similaire à celle appliquée in-situ. L’étude a confirmé que la méthode de compactage par roulement proposée permet, à la fois de reproduire une rotation continue du tenseur de contraintes, et de conserver un état de densité moyen proche de celui de la référence de compactage du laboratoire. L’étude microstructurale a souligné que la taille des pores inter-agrégats est gouvernée par le compactage, tandis que la taille des pores intra-agrégats est influencée par l’humidification du sol. L’étude des mécanismes de déstructuration de surface de sol sous sollicitations de roulement, responsables de l’envol, a été effectuée dans la seconde partie de l’étude. Cette partie met en évidence l’influence des cycles de roulement sur l’état de surface du sol compacté et son évolution. Les premiers cycles de roulement génèrent un détachement d’agrégats de grande taille, puis, sous l’effet des passages répétitifs, ces agrégats se décomposent en plus petits agrégats, voire en particules fines sujettes à l’envol. La déstructuration de surface est liée aux conditions de mise en œuvre, à l’état de compacité, au processus du séchage, ainsi qu’au type de sol. La troisième partie de la thèse porte sur l’étude du potentiel d’adsorption et d’infiltration de l’eau dans les sols non consolidés lors de leur arrosage par brumisation. Des corrélations entre la surface spécifique et le potentiel d’adsorption avec la conductivité hydraulique du sol ont été établies. L’analyse de la structure de la surface via le traitement d’images a démontré le phénomène d’agrégation sous humidification, qui est fonction de la composition granulométrique et minéralogique du sol. Sur la base de l'étude d'adsorption et d'infiltration, un paramètre d’arrosage est proposé pour lier les propriétés hydrauliques du sol avec le matériel d’arrosage in-situ

A thorough experimental analysis with a micro macro approach was performed on a material composed ofa mixture of Kaolinite / Smectite clays. The study showed at macroscopic scale as the microscopic scalethat the behaviour is particularly sensitive to the proportion of smectite in the mixture. Kaolinite(Kaolinite P300) is well known from the point of view of characterization and behaviour, smectite (also called Greek clay) is a calcic type and was also the subject of several studies.From 35% of smectite in the mixture, the results show that the behaviour on triaxial path approachconsiderably to that of smectite. Furthermore, investigation on the microscopic level (using scanningelectron microscope supplemented by X‐ray diffraction analysis) performed on the samples after the testshows that, if it exceeds a certain threshold, the smectite fraction promotes the development of slipplanes. These plans are evident as oriented groups of particles of smectite.The used microstructural analysis is based on a rigorous method, developed in the context of this thesis,with an automated image processing to provide quantitative results.This multi‐scale investigation has been used to characterize the behaviour of a marine sediment taken ofGulf of Guinea by 700 m water depth. The study, originally conducted in the CLAROM project (2002‐2005), interested to the offshore industry. The natural sediment contains up to 60% proportion of claywith approximately 15% smectite and 50% kaolinite.; Une analyse expérimentale approfondie avec une approche micro macro a été réalisée sur un matériaucomposé d’un mélange d’argile Kaolinite/Smectite. L’étude a permis de montrer à l’échelle macroscopiquecomme à l’échelle microscopique un comportement particulièrement sensible à la proportion de smectitedans le mélange. La kaolinite (Kaolinite P300) est bien connue du point de vu de sa caractérisation et deson comportement, la smectite (également nommée argile grecque) est de type calcique et a égalementfait l’objet de plusieurs études.Dès 35% de smectite dans le mélange, les résultats sur chemin triaxial montrent que le comportementapproche considérablement celui de la smectite. Par ailleurs, l’investigation à l’échelle microscopique (aumoyen de Microscope Electronique à Balayage complétée par une analyse de diffractions des rayons X)réalisé sur les échantillons après l’essai, met en évidence le fait que, lorsqu’elle dépasse un certain seuil, lafraction en smectite favorise le développement de plans de glissement. Ces plans apparaissent clairementsous forme de groupes de particules de smectite orientées.L’analyse microstructurale utilisée est basée sur une méthode rigoureuse, développée dans le cadre decette thèse, avec un traitement d’images automatisé permettant de fournir des résultats quantitatifs.Cette démarche d’investigation multi‐échelles a été employée afin caractériser le comportement d’unsédiment marin prélevé au large de Golfe de Guinée par 700 m de profondeur d’eau. L’étude, initialementmenée dans le cadre du projet CLAROM (2002‐2005), intéresse l’industrie Offshore. Le sédiment naturelcontient jusqu’à 60% de proportion argileuse avec approximativement 15% de smectite et 50% dekaolinite.

A thorough experimental analysis with a micro macro approach was performed on a material composed ofa mixture of Kaolinite / Smectite clays. The study showed at macroscopic scale as the microscopic scalethat the behaviour is particularly sensitive to the proportion of smectite in the mixture. Kaolinite(Kaolinite P300) is well known from the point of view of characterization and behaviour, smectite (also called Greek clay) is a calcic type and was also the subject of several studies.From 35% of smectite in the mixture, the results show that the behaviour on triaxial path approachconsiderably to that of smectite. Furthermore, investigation on the microscopic level (using scanningelectron microscope supplemented by X‐ray diffraction analysis) performed on the samples after the testshows that, if it exceeds a certain threshold, the smectite fraction promotes the development of slipplanes. These plans are evident as oriented groups of particles of smectite.The used microstructural analysis is based on a rigorous method, developed in the context of this thesis,with an automated image processing to provide quantitative results.This multi‐scale investigation has been used to characterize the behaviour of a marine sediment taken ofGulf of Guinea by 700 m water depth. The study, originally conducted in the CLAROM project (2002‐2005), interested to the offshore industry. The natural sediment contains up to 60% proportion of claywith approximately 15% smectite and 50% kaolinite., Une analyse expérimentale approfondie avec une approche micro macro a été réalisée sur un matériaucomposé d’un mélange d’argile Kaolinite/Smectite. L’étude a permis de montrer à l’échelle macroscopiquecomme à l’échelle microscopique un comportement particulièrement sensible à la proportion de smectitedans le mélange. La kaolinite (Kaolinite P300) est bien connue du point de vu de sa caractérisation et deson comportement, la smectite (également nommée argile grecque) est de type calcique et a égalementfait l’objet de plusieurs études.Dès 35% de smectite dans le mélange, les résultats sur chemin triaxial montrent que le comportementapproche considérablement celui de la smectite. Par ailleurs, l’investigation à l’échelle microscopique (aumoyen de Microscope Electronique à Balayage complétée par une analyse de diffractions des rayons X)réalisé sur les échantillons après l’essai, met en évidence le fait que, lorsqu’elle dépasse un certain seuil, lafraction en smectite favorise le développement de plans de glissement. Ces plans apparaissent clairementsous forme de groupes de particules de smectite orientées.L’analyse microstructurale utilisée est basée sur une méthode rigoureuse, développée dans le cadre decette thèse, avec un traitement d’images automatisé permettant de fournir des résultats quantitatifs.Cette démarche d’investigation multi‐échelles a été employée afin caractériser le comportement d’unsédiment marin prélevé au large de Golfe de Guinée par 700 m de profondeur d’eau. L’étude, initialementmenée dans le cadre du projet CLAROM (2002‐2005), intéresse l’industrie Offshore. Le sédiment naturelcontient jusqu’à 60% de proportion argileuse avec approximativement 15% de smectite et 50% dekaolinite.