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Not available, Nous avons développé un code de calcul permettant de simuler et d'analyser des expériences de laboratoire d'injection de solutions micellaires dans des carottes de sol dans un but de récupération d'huile résiduelle. Après avoir identifié et représenté par des modèles appropriés les différents processus mis en jeu au cours du transport (modification des tensions interfaciales, des équilibres de phases, interactions physicochimiques) nous avons bâti notre modèle de transport à partir des équations de bases établies sur un réseau d'écoulement. Nous avons démontré la stabilité du modèle et, sur des exemples de simulation, nous avons proposé une démarche pour identifier des processus d'interactions à partir de résultats d'expérience de transport. Enfin, on a pu donner des exemples de simulations d'expériences de déplacement d'huile résiduelle en prenant en compte les interactions physico-chimiques au sein du milieu poreux

Many civil engineering problems involve interaction between soil and structural elements. The load transfer takes place in a very thin zone of soil, called interface. A new apparatus, the ring simple shear apparatus, has been developed in order to investigate the behaviour of interface between a granular material and a steel structural element. In a first time, a detailed description of this new apparatus is presented. The principle of the test with the ring simple shear apparatus consists to shear the intern part of a ring soil sample by a steel cylinder in rotation. The end effects are reduced and the loss of material is nil. Normal stresses are directly measured at the interface with specifically designed cells. Then, monotonous test are described, performed with Hostun RF sand and Hostun 14-10 gravel samples. A synthesis underlines the main factors which affect the interface behaviour : initial radial external pressure, limit conditions, density of the sample and roughness of the structural element. A visualisation of the grain motion inside the interface has been performed with three studies : direct visualisation during test with 14-10 gravel, realisation of test with Schneebeli roll sample, with an adapted configuration of the apparatus and numerical simulation with a distinct element code, called LMGC. This approach, at a microscopic level, shows the fundamental role of the media micro structure in the formation of the interface, where grains undergo large displacements and rotation. At this end of this work, a synthesis of first cyclic tests is presented. The major part of the amplitude of shearing is analysed., De nombreux ouvrages de génie civil nécessitent une bonne connaissance du mode de transmission des efforts de la structure vers le sol. Ce transfert se fait à travers une fine couche de sol, appelée interface. Un nouvel appareil, l'appareil de cisaillement simple annulaire a été développé pour analyser le comportement d'interface entre un matériau granulaire et un élément de structure en acier. Dans un premier temps, nous proposons une description détaillée de ce nouvel appareil. Le principe de l'essai à l'appareil de cisaillement simple annulaire consiste à cisailler la partie interne d'un échantillon de sol annulaire par un cylindre métallique en rotation. Les effets de bord sont très réduits et la perte de matériau est nulle. Des capteurs de contrainte totale ont été développés pour permettre une mesure locale de la contrainte radiale au sein de l'interface. Ensuite, des essais sous sollicitation monotone sont présentés, réalisés sur des échantillons de sable d'Hostun RF et de gravier d'Hostun 14~10. Une synthèse met en évidence l'influence des différents paramètres contrôlant le comportement de l'interface : la pression radiale initiale de confinement, les conditions aux limites, l'état de compacité de l'échantillon et la rugosité de l'élément de structure. La visualisation du mouvement des grains au sein de la couche d'interface a été menée à partir des trois études : visualisation directe au cours d'essais sur le gravier 14-10, réalisation d'essais sur des rouleaux de Schneeball, avec une configuration adaptée de l'appareil et simulation numérique par éléments distincts avec le logiciel L.M.G.C. Cette approche, au niveau microscopique, met en exergue le rôle fondamental de la microstructure du milieu, dans la formation de la couche d'interface où les grains subissent de grands déplacements tangentiels et de fortes rotations. A la fin de ce mémoire est présentée une synthèse des premiers essais réalisés sous sollicitation cyclique. Le rôle primordial de l'amplitude de cisaillement a été mis en évidence.

This study concerns the mechanical behaviour and the failure conditions of a reservoir rock (red Wildmoor sandstone). Several stress paths, in axisymetric conditions (uniaxial and triaxial compression tests, extension tests), have allowed to characterize the constitutive behaviour of the rock. The material damage is quantified through triaxial compression tests with loading and unloading cycles. The constitutive law developed takes into account the stress and damage dependency of the elastic parameters. The plastic behaviour of the rock is described by a non-linear Mohr-Coulomb criteria which takes into account the pressure dependency of the plastic parameters (friction and dilatancy coefficients). It involves an isotropic friction hardening phase and a kinematic cohesion softening one. This constitutive model is extended to non-coaxial plasticity theory for appropriate prediction of strain localization. Borehole stability during the drilling phase and the production phase is studied. This involves the development of a code to compute the stress field around the borehole during drilling and oil production. The study of the occurence of various instability modes (shear band formation, surface instability) has shown prominentely the influence of the dilatancy of the rock, the depth of the borehole and the pressure gradient applied at the borehole wall during production., Ce mémoire porte sur l'étude du comportement et de la rupture d'une roche (grès rouge de Wildmoor) de réservoir lors de l'exécution et de la mise en production d'un forage pétrolier. Divers chemins de sollicitations, en conditions axisymétriques (essais de compression uniaxiale et triaxiale et essais d'extension), ont permis de caractériser le comportement mécanique de la roche. Les essais avec cycles de charge-décharge ont permis de quantifier l'endommagement du matériau. La loi de comportement développée tient compte de la dépendance en contraintes des paramètres élastiques du matériau et de l'endommagement. Le comportement plastique de la roche est décrit par un critère de Mohr-Coulomb non-linéaire tenant compte de la dépendance en pression des paramètres plastiques (coefficients de frottement et de dilatance) de la roche. Il comporte une phase d'écrouissage isotrope en frottement, suivie d'une phase de radoucissement cinématique de la cohésion. Ce modèle de comportement est appliqué à l'étude de la localisation des déformations dans le cadre d'une théorie de plasticité non-coaxiale. L'application à l'étude de stabilité d'un forage pétrolier a comporté le développement d'un programme de calcul du champ de contraintes autour d'un puits en cours de creusement et de production. L'étude des conditions d'apparition de différents modes d'instabilités (formation de bandes de cisaillement et instabilité de surface) a mis en évidence l'influence de la dilatance de la roche, de la profondeur du forage et du gradient de pression lors de la mise en production du puits.

The present study will contribute to understanding the mechanical behavior of steel-reinforced-concrete based pavements vs. microcracking. Based upon the knowledge of concrete and the griping between concrete and steel, contact problems are investigated according to the finite-element method. The griping experiments allow us to achieve a new test: the ABA test. The present results account for accurate parameters involved in the numerical model for steel-concrete interface law. For a better understanding of cracking origins, an experimental device and original process were perfected to simulate this kind of behavior in life-size in laboratory. It brings to therefore some thermal strains at earlier stage during concrete setting. Otherwise the following points were shown : - the importance of concrete section or steel content - the importance of the friction between the slab and the holder - the influence of the kind of framework used on the craking development. Furthermore, development of mechanical characteristics and free shrinkage were determined on references. And a comparison was undertaken between experimental and calculated results., Cette étude a pour but de contribuer à une meilleure connaissance du comportement mécanique des chaussées en béton armé continu vis-à-vis de la fissuration. Après avoir effectué des rappels sur le béton, une analyse de la liaison mécanique entre le béton et l'acier, on présente comment les problèmes de contact peuvent être traités par la méthode des éléments finis. Une amélioration des essais d'adhérence nous a permis de pratiquer un nouveau test : l'essai ABA. Les résultats tirés de cette étude expérimentale ont permis de caler les paramètres intervenant dans la modélisation numérique de l'interface acier-béton. Pour mieux comprendre l'origine de la fissuration, un dispositif et un processus expérimental ont été mis au point pour permettre de simuler, en laboratoire, sur des essais en vraie grandeur, ce type de comportement. Il a permis de mettre en évidence les déformations thermiques au jeune âge durant la prise du béton. On a montré l'importance de l'épaisseur de béton et du taux d'acier, l'importance de la nature de la liaison entre la dalle et son support, et, pour le schéma de fissuration, l'influence du type d'armature (HA ou Flexarm). En outre, le développement des caractéristiques mécaniques et l'évolution du retrait libre ont été précisés à partir d'éprouvettes témoins. Pour finir, une comparaison des résultats obtenus avec ceux donnés par le modèle numérique est menée.

The present work is devoted to the weathering of basic and ultrabasic rocks under various climatic conditions and to the influence of such processes on the long term slope stability in open-pits. The rocks belong to old weathering profiles and, when outcropping by exploitation, are submitted to meteoric weathering which modify their petrographic and geotechnical parameters, at both the rock matrix and the rock mass scale. During this work, two sites were investigated: the chromite mine of Bemanevika (Madagascar), where the ultrabasites and the meta-ultrabasites are intensively weathered under tropical climatic conditions, and the asbestos mine of Bagenovskoe (Central Oural, Russia), where the same kind of rocks are exposed to weathering under tempered continental conditions. The long term forecasting of slope stability, taking into account the weathering development, was analysed in both cases. We also implemented laboratory simulations of the weathering of various rocks and rock sensitivity to weathering. Two kind of simulations were conducted: physical weathering by intensive frost/thaw cycles, and chemical weathering by leaching cycles in hot water using Soxhlet extractors. The data analysis and the comparison made between laboratory and in situ results allow to quantify the weathering process and, at least, to give an outline of long term development of instabilities in several rock masses, under various climatic conditions.; Le présent travail est consacré aux problèmes de l'altération de roches basiques et ultrabasiques sous des conditions climatiques différentes et à l'influence de ces processus sur la stabilité à long terme des talus de mines à ciel ouvert. Les roches font partie d'anciens profils d'altération et, mises à jour par l'exploitation, subissent des altérations météoriques modernes qui changent les paramètres pétrographiques et géotechniques les caractérisant, ceci au niveau de la matrice rocheuse et du massif rocheux. Deux objets ont été étudiés au cours de ce travail : la mine de chromite de Bemanevika (Madagascar) où les métabasites et méta-ultrabasites sont très intensivement altérées sous conditions climatiques tropicales et la mine d'amiante de Bagenovskoe (Oural Central, Russie), où des roches de même type sont exposées à l'altération sous conditions tempérées continentales. La prévision de la stabilité des talus à long terme, en tenant compte du développement de l'altération dans les massifs, y a été analysée. Nous avons également procédé à des simulations en laboratoire de l'altération et de l'évolution de l'altérabilité de diverses roches. Deux types de simulation ont été réalisés : l'altération physique par cycles de gel-dégel intensif et l'altération chimique par cycles de lessivage en eau chaude en extracteur Soxhlet. L'analyse et la comparaison des résultats en laboratoire et in situ permettent de quantifier les processus d'altération et, enfin, d'établir les schémas de développement à long terme d'instabilités dans différents massifs rocheux sous diverses conditions climatiques.

Two approaches were used to study the behaviour of compressible soils during the widening of an embankment: the testing of small scale models in a centrifuge and numerical analyses by the finite element method. In the centrifuge, the embankments were built in flight by using a new hopper, which was designed for this test. Seven containers of reconstituted Speswhite clay were prepared and equipped with surface settlement, pore water pressure and horizontal displacement sensors. Seven tests were made. The first three tests were used to define the test procedure and the last four ones to compare two types of embankment widening. The analysis of the measurements and observations made on the models showed the importance of the soil preparation conditions and of the detailed history of the soil from its pouring into the container until the end of the test. The clay behaviour in the centrifuge depends on a combination of consolidation and creep, which in turn depends on the initial overconsolidation state of the clay and makes the interpretation of the experimental results more complicated. The numerical analyses were made by using CESAR-LCPC. They concerned the centrifuge small scale models and the behaviour of a motorway widening embankment, built 25 years after the motorway construction. For the finite element coupled elasto-plastic analyses, some of the necessary geotechnical data were not available; the comparison of numerical and experimental data was therefore not conclusive, despite their qualitative agreement. In order to get more useful results for practice better information about the mechanical properties of the soils is thus needed., Deux approches ont été utilisées pour étudier le comportement des sols compressibles lors de l'élargissement d'un remblai : étude sur modèles réduits centrifugés et analyse numérique en éléments finis. Pour l'étude en centrifugeuse, la construction des remblais pendant la rotation du modèle a été effectuée grâce à une trémie développée pour cette recherche. Sept conteneurs d'argile Speswhite reconstituée ont été préparés et équipés de capteurs de tassements de surface, de pressions interstitielles et de déplacements horizontaux. Sept essais ont été réalisés, les premiers pour mettre au point les procédures d'essai et les quatre derniers pour comparer deux variantes d'élargissement d'un remblai. L'analyse des résultats des mesures et des observations faites sur les modèles a montré l'importance des conditions de préparation des massifs d'argile et d'un suivi détaillé de toute l'histoire des sols depuis leur mise en place dans le conteneur jusqu'à la fin de l'essai. Le comportement des argiles pendant la centrifugation dépend d'une combinaison de consolidation et de fluage qui dépend de leur état de surconsolidation initiale et complique l'interprétation des mesures effectuées sur le modèle. La modélisation numérique a été effectuée au moyen de CESAR-LCPC. Elle a porté sur les modèles testés en centrifugeuse et sur le comportement d'un remblai autoroutier élargi vingt-cinq ans après sa construction. Le calcul en éléments finis, de type élastoplastique couplé, nécessitait des données géotechniques qui n'étaient pas toutes disponibles et les comparaisons effectuées avec les mesures sont restées pour cette raison incomplètes, bien que les phénomènes soient reproduits qualitativement de façon acceptable. Ces recherches montrent qu'il est indispensable de mieux définir les propriétés mécaniques des sols pour déboucher sur des résultats d'application pratique.

On s'intéresse dans ce travail à l'applicabilité de la sollicitation pressiométrique à l'évaluation des caractéristiques de liquéfaction des sables. Apres une étude bibliographique consacrée au comportement mécanique des sables et aux méthodes actuelles d'évaluation du risque de liquéfaction de massifs sableux, on présente dans un deuxième chapitre les résultats d'un programme expérimental réalisé à l'appareil triaxial pour préciser les caractéristiques de liquéfaction et de mobilité cyclique d'un sable de référence, le sable d'Hostun RF. Dans un troisième chapitre, on présente les résultats d'une étude réalisée au cylindre épais, destinée à simuler un essai d'expansion de cavité cylindrique représentative de la sollicitation pressiométrique, sous chargement monotone et cyclique, en vue de mettre en évidence l'influence de paramètre de base sur la réponse observée. Le quatrième chapitre est consacré à la mise en oeuvre d'une chambre d'étalonnage et à la réalisation d'essais au mini pressiomètre pour valider les essais au cylindre épais. A partir des résultats des chapitres précédents, on propose dans le cinquième chapitre deux méthodes d'utilisation des résultats d'essais d'expansion de cavité pour l'évaluation des caractéristiques de liquéfaction d'un sable, l'une basée sur l'utilisation des essais d'expansion monotone, et l'autre basée sur l'utilisation des essais d'expansion cyclique.

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La modélisation analogique effectuée consiste à déformer une couverture stratifiée (représentée par des feuillets de paraffine calibrés : niveaux compétents, séparés par un enduit degraisse aux silicones = niveaux incompétents) qui peut glisser sur son socle rigide, par un poinçon simulant une écaille (représentée par un bloc indéformable) et agissant soit par son déplacement dans le plan des couches, soit par son poids, perpendiculairement à celles-ci. Par nécessité de schématisation le rôle tangentiel du poinçon est séparé de son rôle gravitaire en deux expériences distinctes. Des règles de répartition des structures obtenues sont déduites de ces modèles contrôlés. Les résultats de la modélisation sont ensuite testés sur deux exemples de terrain. L'arc du front pennique valaisan, qui parait, cartographiquement, dû à un ecoulement entre les deux poinçons passifs du Mont Blanc et de l'Aar, ne peut pas en fait être interprété en termes de poinçonnement horizontal. C'est la surrection tardive des massifs bordiers qui provoque la forme arquée du front des nappes. L'arc du Jura correspond mieux aux résultats expérimentaux. Les structures analysées dans cette région semblent tout à fait compatibles avec un glissement et une déformation contrastée en zones concentriques, de la couverture sédimentaire sur son socle. La mise en mouvement serait due à la poussée vers le NW du Bassin molassique suisse, lui-même indéformé et déplacé sous l'influence des schevauchement crustaux alpins plus méridionaux. La confrontation des données expérimentales et de terrain permet de donner les règles utilisables pour déterminer si un ensemble de structures est bien le résultat du déplacement d'une écaille chevauchante agissant par poinçonnement de son avant pays. Les deux tests effectués sur le terrain montrent que ces règles sont réellement pratiques et discriminantes. Il en ressort qu'il est surtout important de distinguer entre les déformations situées au front du poinçon (forte amplitude des plis, déversements et chevauchements, structures imbriquées, extension perpendiculaire aux directions structurales axiales) et celles qui sont situées à son flanc (moindre amplitude des plis, extension parallèle aux axes, décrochement...) ., pas de résumé

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Cette recherche traite de l'interprétation des mesures des pressions interstitielles au cours des essais in situ au piézocone et au pressiomètre autoforeur en vue de la détermination des caractéristiques géotechniques des sols en place. L'interprétation des essais s'appuie essentiellement sur la modélisation du phénomène d'expansion de cavité provoquée par la sollicitation appliquée. Dans la première partie de ce rapport, on passe en revue les études antérieures concernant l'utilisation des mesures obtenues au piézocone. On tente à travers cette étude bibliographique de déterminer les paramètres principaux influençant la réponse du sol à la pénétration et les valeurs des surpressions interstitielles ; cela en analysant les résultats expérimentaux rapportés dans la littérature d'une part et ceux obtenus théoriquement d'autre part, en particulier à partir des approches d'interprétation en contraintes totales du phénomène d'expansion de cavité. La deuxième partie du rapport a pour objectif de tester différentes approches de modélisation en laboratoire, à partir d'essais d'expansion sur des échantillons annulaires sur un sol limoneux. Le type d'essai a été conçu de manière à obtenir une reproductibilité des résultats expérimentaux d'essais d'expansion sur un sol remanié dont les caractéristiques sont déterminées à partir d'essais triaxiaux sous des conditions aux limites bien définies. L'interprétation des essais a eu essentiellement pour objectif de vérifier les hypothèses des diverses approches de modélisation. On a considéré d'une part une approche en contraintes totales considérant un sol élastique parfaitement plastique avec le critère de Tresca et d'autre part une approche d'analyse en contraintes effectives. Cette dernière utilise un modèle relativement simple (GUERMAZI, 1985) considérant le sol comme un matériau élastoplastique écrouissable à loi d'écoulement non associée. On montre que l'approche de modélisation en contraintes totales permet de déterminer les caractéristiques du sol à court terme. La cohésion non drainée et le module de cisaillement sont comparables avec ceux obtenus aux essais triaxiaux. Cependant, il est nécessaire d'élaborer une approche en contraintes effectives pour une interprétation adéquate des mesures des surpressions interstitielles permettant une détermination des caractéristiques effectives du squelette du sol à savoir sa résistance au cisaillement, sa compressibilité et ses propriétés de contractance et/ou dilatance. Dans la troisième partie, la comparaison des résultats théoriques avec ceux obtenus au laboratoire montre que la détermination des caractéristiques du sol étudié est assez fiable. On montre ainsi que les caractéristiques effectives du squelette du sol ainsi obtenues sont en accord avec celles déterminées à partir d'autres types d'essais, in situ et en laboratoire. Dans la quatrième et dernière partie, on expose les différents essais effectués in situ au pénétromètre à tête piézoélectrique. Deux types de sites ont été testés ; d'une part des sols argileux relativement homogènes où l'effet du drainage partiel au cours de la pénétration pourrait être négligé, d'autre part des sols sableux où la perméabilité est assez importante et où l'hypothèse d'essai non drainé n'est plus vérifiée. Sur le premier type de sol, on a essayé de tester les approches de modélisation en contraintes totales du phénomène d'expansion de cavité. L'utilisation de paramètres adimensionnels a présenté un intérêt particulier pour la reconnaissance et la classification des sols. Sur le deuxième type de sol, en l'occurrence à DUNKERQUE où le site présente un intérêt particulier compte tenu de la présence des inclusions de sable lâche et dense entre des couches argileuses, on a utilisé une pointe permettant de mesurer d'une part la résistance de pointe et le frottement latéral, d'autre part les surpressions interstitielles sur la pointe et sur le manchon de frottement latéral et ceci au cours du même essai. On a insisté en particulier sur les résultats des études paramétriques concernant : - l'effet de la position de la cellule des mesures des surpressions interstitielles ; - l'effet de la vitesse d'enfoncement ; - l'effet du diamètre du cône. Ces essais ont permis de mettre en évidence l'effet de la position de la cellule sur les mesures des pressions interstitielles. Les mesures avec la cellule placée sur le manchon de frottement latéral semblent plus adéquates pour caractériser la susceptibilité des sables à se contracter ou à se dilater. Cependant, c'est la différence de comportement sur la pointe et sur le manchon du frottement latéral qui permet d'identifier les inclusions de sable à l'état lâche ou dense. Cela met en évidence l'intérêt du "dual" piézocone pour la détermination in situ du potentiel de liquéfaction des sols en place.