Étude en place et au laboratoire du comportement en petites déformations des sols argileux naturels

The recent developments of the civil engineering create multiples problems of soils-structure interactions. The comprehension of soils and structures behaviour as well as soil-structure interactions therefore becomes a growing and important role in the geotechnical research. This requires a reliable and pertinent estimation of soils deformation and resistance characteristics. The determination of mechanical parameters, especially modulus and knowledge of its evolution from small to large strains and variation according to the stress paths followed become important issues. To obtain the parameters characterizing the deformation and rupture of soils, two methods are currently proposed as follows: - Intact soil sampling and sophisticated laboratory tests, - In situ testing more or less rustic. This thesis presents a study of the behaviour of a natural clay of Cubzac-les-Ponts experimental site using different tests allowing the investigation in laboratory and in situ of the small strains range. The idea is to realize tests in laboratory with devices such as consolidometer, triaxial with local measurement system, and and in situ with innovating equipments such as the self-boring pressuremeter (P.A.F 2000), the triaxial in situ (T.I.S) and slotted tube with inside disintegrating tool and mud circulation (S.T.A.F). Laboratory studies permitted to determine the shape of the yield surface and the soil behaviour when the stress path attains this surface. Attention was paid to analyze the evolution of the yield surfaces with soil loading history, test procedure and to study the variation of the modulus with strain levels, depth of samples, and stress path. For in situ tests, the new self-boring pressuremeter (P.A.F 2000), equipped with radial transducers and geophones allowed establishing a continuous profile of the modulus from small to large strains. The triaxial in situ (T.I.S) tried to recreate in situ the geometry, boundary conditions of a triaxial test as in laboratory and to realize all types stress path imposed during triaxial tests. Our work presents a data synthesis collected from different tests in laboratory and in situ, and methods to investigate different strains levels also its evolution.
Les développements récents du génie civil créent de multiples problèmes d'interaction entre structures et sols. La compréhension du comportement des sols et des ouvrages et de leurs interactions joue donc un rôle croissant et important dans les études géotechniques. Cela suppose une estimation fiable et pertinente des caractéristiques de déformation et de résistance des sols. La détermination des paramètres mécaniques, notamment modules de déformation des sols et la connaissance de leur évolution des petites aux grandes déformations, et de leur variation suivant les chemins de contraintes deviennent donc des enjeux importants. Pour l'obtention de valeurs appropriées des paramètres caractérisant la rupture et la déformabilité, deux voies actuellement sont offertes :- le prélèvement d'éprouvettes « intactes » et l'exécution d'essais sophistiqués en laboratoire,- les essais sur le sol en place, plus ou moins rustiques. Ce mémoire de thèse expose une étude du comportement d'un sol argileux naturel prélevé sur le site expérimental de Cubzac-les-Ponts en combinant différents types de chargement aptes à explorer le domaine des petites déformations au moyen d'essais au laboratoire et in situ. L'idée est de réaliser des essais en laboratoire à l'aide d'appareils tels que l'oedomètre, l'appareil triaxial de précision avec système de mesure locale, les capteurs piézo-électriques et la colonne résonnante et les essais en place en utilisant des matériels innovants comme le pressiomètre autoforeur (P.A.F 2000), le triaxial in situ (T.I.S) et le système de tubage autoforé (S.T.A.F). Le programme d'essais en laboratoire a permis de déterminer la forme de la surface de charge et le comportement des sols lorsque le chemin de contraintes atteint cette surface, à analyser l'évolution des surfaces de charge en fonction de l'histoire de chargement du matériau et de la procédure d'essai ainsi la variation des modules de déformation en fonction du niveau des déformations, de la profondeur et du chemin de contraintes. Lors des essais réalisés en place, le pressiomètre autoforeur de nouvelle génération (P.A.F 2000), équipé de palpeurs et de géophones, a permis de déterminer un profil continu de modules de déformation des très petites déformations aux grandes déformations. Le triaxial in situ (T.I.S) a essayé de récréer in situ les conditions aux limites maîtrisées d'un essai triaxial de laboratoire et de réaliser des essais triaxiaux. Ce mémoire présente également une synthèse des données collectées avec différents types d'essais de laboratoire et en place des méthodes d'essais adaptés pour tester les différentes échelles de déformations ainsi que l'évolution des modules de déformation.