Contribution à la modélisation numérique des excavations profondes PDF Download
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Author: Hiba El Arja Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
Book Description
Ce travail aborde différents aspects de la modélisation numérique des mouvements de sol induits par la réalisation des excavations profondes. Le premier objectif est de définir un modèle de comportement qui inclut un mécanisme permettant de bien représenter la cuvette de tassement derrière un écran de soutènement. Le deuxième objectif est de contribuer à la justification des états limites ultimes des ouvrages de soutènement selon le format proposé par les Eurocodes.On propose deux modèles de comportement basés sur la théorie de l'élastoplasticité à un seul mécanisme : « le modèle H1 » et « le modèle H2 », qui comportent respectivement une loi d'écrouissage isotrope et une loi d'écrouissage cinématique non linéaire. Les formulations des deux modèles sont présentées. Leurs différents paramètres sont définis à partir d'essais en laboratoire ou in situ. On étudie l'influence de chacun de ces paramètres dans le cas des essais triaxiaux.Ces deux modèles sont implémentés dans le code de calcul par éléments finis CESAR-LCPC. Une analyse numérique d'un projet réel d'excavation issu d'un exercice de prévision (benchmark) avec différents modèles de comportement est présentée. Les résultats obtenus avec le modèle H2 n'améliorent pas significativement les résultats par rapport au modèle H1. Dans la suite, on concentre la discussion sur le modèle H1. Des études paramétriques sont réalisées sur ce projet d'excavation pour identifier les paramètres qui ont une influence sur la cuvette de tassement calculée. Dans le cadre du Projet Grand Paris Express, de nouvelles lignes de métro sont en cours de réalisation. La fouille de la future gare de Créteil L'Échat de la ligne 15 sud est choisie comme cas d'étude. Les résultats numériques obtenus avec le modèle H1 sont confrontés à des mesures réalisées dans cette gare.Le dernier chapitre aborde la justification aux états limites ultimes des ouvrages de soutènement. La discussion est axée sur la procédure de réduction des propriétés de cisaillement des sols (c-phi réduction). On cherche à préciser dans quelle mesure cette méthode peut être adaptée à des modèles de comportement complexes comme le modèle H1.
Author: Hiba El Arja Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Ce travail aborde différents aspects de la modélisation numérique des mouvements de sol induits par la réalisation des excavations profondes. Le premier objectif est de définir un modèle de comportement qui inclut un mécanisme permettant de bien représenter la cuvette de tassement derrière un écran de soutènement. Le deuxième objectif est de contribuer à la justification des états limites ultimes des ouvrages de soutènement selon le format proposé par les Eurocodes.On propose deux modèles de comportement basés sur la théorie de l'élastoplasticité à un seul mécanisme : « le modèle H1 » et « le modèle H2 », qui comportent respectivement une loi d'écrouissage isotrope et une loi d'écrouissage cinématique non linéaire. Les formulations des deux modèles sont présentées. Leurs différents paramètres sont définis à partir d'essais en laboratoire ou in situ. On étudie l'influence de chacun de ces paramètres dans le cas des essais triaxiaux.Ces deux modèles sont implémentés dans le code de calcul par éléments finis CESAR-LCPC. Une analyse numérique d'un projet réel d'excavation issu d'un exercice de prévision (benchmark) avec différents modèles de comportement est présentée. Les résultats obtenus avec le modèle H2 n'améliorent pas significativement les résultats par rapport au modèle H1. Dans la suite, on concentre la discussion sur le modèle H1. Des études paramétriques sont réalisées sur ce projet d'excavation pour identifier les paramètres qui ont une influence sur la cuvette de tassement calculée. Dans le cadre du Projet Grand Paris Express, de nouvelles lignes de métro sont en cours de réalisation. La fouille de la future gare de Créteil L'Échat de la ligne 15 sud est choisie comme cas d'étude. Les résultats numériques obtenus avec le modèle H1 sont confrontés à des mesures réalisées dans cette gare.Le dernier chapitre aborde la justification aux états limites ultimes des ouvrages de soutènement. La discussion est axée sur la procédure de réduction des propriétés de cisaillement des sols (c-phi réduction). On cherche à préciser dans quelle mesure cette méthode peut être adaptée à des modèles de comportement complexes comme le modèle H1.
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Dans le cours de differents projets de construction, une excavation supportee est exigee. Evidemment, une mauvaise conception de ce systeme de soutenement peut impliquer de graves degats structuraux et dans les cas extremes des pertes de vie humaine. Plusieurs recherches sont associees aux excavations profondes comme les deformations du mur de soutenement et du sol adjacent, les contraintes laterales, etc. Dans ce livre, on vise a etudier les differents parametres qui peuvent influencer la repartition et la magnitude de la poussee laterale des terres dans les excavations profondes etanconnees. La modelisation numerique basee sur la methode des elements finis a ete l'outil utilise pour achever cette etude parametrique. Cette etude comprend l'examen de l'effet des parametres du sol ainsi que de l'arrangement et des proprietes du systeme de soutenement sur la repartition et la magnitude de la poussee des terres. Une comparaison des resultats obtenus avec les diagrammes de la poussee apparente de Peck (1969) et de Tschebotarioff (1973) a ete faite. Finalement, quelques recommandations pratiques sont donnees pour la determination de la poussee apparente.
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L'analyse des interactions entre les soutènements, les sols et les structures avoisinantes nécessite d'améliorer les techniques de simulation numérique, notamment la méthode des éléments finis appliquée à la modélisation des soutènements. Dans ce contexte, ce travail de thèse a pour objet d'améliorer la prise en compte : du phasage de construction des ouvrages réels, des couplages hydromécaniques, et des tirants d'ancrage. Nous avons étudié successivement ces différents aspects avant de confronter les techniques de simulation retenues à des mesures sur des ouvrages réels instrumentés. L'utilisation de modélisations couplées réalisées avec le module CSNL du progiciel de calcul des éléments finis CESAR-LCPC (module en développement) auquel on a apporté quelques modifications mineures, se montre efficace pour analyser le comportement de la fouille expérimentale de Rotterdam-Pernis, du quai en eau profonde du port de Calais et du quai Osaka du port du Havre. On présente également une analyse tridimensionnelle découplée du comportement de la trémie Pasteur (Rouen).
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La maîtrise des mouvements du sol est un problème fondamental de la réalisation de travaux en zone urbaine. Dans le cas d'excavations, ce sont les tassements constatés en arrière de l'écran qui sont les plus problématiques car ils peuvent induire de sévères dommages sur les structures proches : bâtiments, voiries, réseaux divers. L'objectif du travail proposé est d'analyser, sur le plan numérique, les mécanismes permettant de calculer des tassements en arrière d'écrans de soutènement puis d'étudier la possibilité d'utiliser les injections de compensation à la correction de ces tassements. Le premier chapitre comprend une synthèse bibliographique des différentes méthodes permettant d'appréhender les mouvements du sol induits par des excavations. Ces méthodes sont tout d'abord présentées, puis pour un ensemble de critères comme la rigidité de l'écran ou la présence de surcharges, les apports de chacune d'entre elles sont comparés et analysés. Le second chapitre présente une analyse numérique des mouvements induits par une excavation dans le cas d'un écran autostable. L'influence de différents paramètres est étudiée: la géométrie du modèle, l'interface entre le sol et l'écran, le coefficient de pression des terres au repos et la loi de comportement à la fois dans le domaine élastique et plastique. Différents aspects concernant la prise en compte de l'élasticité non linéaire sont développés. Le troisième chapitre traite de la modélisation de la réalisation de l'écran dans le cas d'une paroi moulée et de l'influence de celle-ci sur les mouvements calculés lors de l'excavation. Le processus de réalisation de l'écran est modélisé en deux puis en trois dimensions. Différents calculs sont proposés afm de prendre en compte d'une part la géométrie du soutènement (nombre et longueur des panneaux de la paroi moulée) et d'autre part les conditions initiales définies avant la réalisation de l'écran. Le quatrième chapitre inclut une synthèse bibliographique relative aux injections de compensation. On présente les techniques de mises en œuvre, les phénomènes caractéristiques de l'injection d'un coulis dans un sol et les observations de chantier liées à l'utilisation de cette technologie. Les principes de la modélisation des injections sont aussi abordés en présentant à la fois les développements analytiques et numériques. Le cinquième chapitre est consacré à la modélisation numérique des injections à la fois dans un terrain vierge et aux abords d'une excavation. Les effets de l'expansion d'une cavité en profondeur sur le soulèvement du sol en surface sont analysés en détail à partir d'un modèle bidimensionnel. On met en évidence l'effet de la profondeur de l'injection ainsi que l'influence de l'état initial et de la loi de comportement. Ensuite, on aborde les aspects tridimensionnels et on étudie les effets d'une injection de compensation aux abords de l'excavation étudiée dans le second chapitre.
Author: Hussein Mroueh Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 103
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Ce mémoire présente un bilan d'une dizaine d'années d'activité de recherche qui a été menée au Laboratoire de Mécanique de Lille. Cette activité a été axée sur la modélisation numérique en géotechnique ; elle a comporté des recherches propres, l'encadrement de jeunes chercheurs et une participation aux responsabilités collectives. Le rapport est composé de deux parties. La première partie est consacrée à une description générale des mes activités d'enseignement, de recherche et de responsabilités collectives. L'activité d'enseignement est présentée en détail, elle met l'accent sur le lien étroit avec mes activités de recherche. Les thèmes de recherche s'articulent autour de la modélisation numérique de problèmes d'interaction sol-structure. Un bilan des activités d'encadrement est également présenté. La deuxième partie du rapport présente un bilan de travaux de recherches ayant fait l'objet de publications scientifiques. Elle comporte sept chapitres. Les chapitres I à III sont consacrés aux développements dans le code de calcul PECPLAS3D. Le premier chapitre présente le développement et l'implantation dans le code de calcul PECPLAS3D d'outils spécifiques pour la résolution des grands systèmes linéaires issus de la modélisation tridimensionnelle et non linéaire. Le deuxième chapitre décrit la modélisation du creusement de tunnels peu profonds et l'étude de l'interaction avec des ouvrages avoisinants. Le troisième chapitre est consacré au développement et la validation d'un « élément poutre incorporé» dans le code de calcul PECPLAS3D. Les chapitres IV à VI traitent des problèmes complexes d'interaction sol-structure. Le quatrième chapitre présente les principaux résultats de l'étude par une approche hiérarchique de l'interaction sol-fondations-structure. Le cinquième chapitre donne une synthèse des résultats de l'étude de l'interaction d'une excavation profonde avec des structures avoisinantes réalisée dans le cadre d'un projet CEDRE. Le sixième chapitre porte sur l'étude de fondations profondes sous chargement incliné. Une attention particulière est portée à l'influence des conditions de contact sur la réponse globale du pieu. Le dernier chapitre rappelle les principaux résultats obtenus et présente les perspectives du travail réalisé.
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LA SITUATION ACTUELLE EST LIEE A L'EXTENSION DES CONSTRUCTIONS SUR SOLS DE MEDIOCRES CONSISTANCE ET AU BESOIN DE RECHERCHER LES SOLUTIONS LES PLUS ECONOMIQUES. ON A DONC ETE AMENE A ETUDIER AVEC LE PLUS DE PRECISION POSSIBLE LES DIFFERENTS FACTEURS ENTRANT DANS LA REALISATION DES OUVRAGES DE GENIE CIVIL. SI LES CARACTERISTIQUES DES STRUCTURES JOUENT UN ROLE IMPORTANT DANS CES ETUDES, C'EST ESSENTIELLEMENT SUR LE COMPORTEMENT DU SOL QUE LES DIFFERENTES ETUDES SONT GENERALEMENT PORTEES. CECI BIEN EVIDEMENT, DEPUIS LE DEBUT DE LA PHASE CONSTRUCTIVE JUSQU'A LA FIN DES TRAVAUX. LA METHODE DITE AUX ELEMENTS FINIS QUI PRESENTE L'AVANTAGE DE MODELISER LE COMPORTEMENT DU SOL, DEPUIS LE CHARGEMENT ELASTIQUE INITIAL JUSQU'A LA PHASE D'ECOULEMENT PLASTIQUE FINALE PREND UNE PLACE CONSTAMMENT GRANDISSANTE DANS CE DOMAINE DE SCIENCE DE L'INGENIEUR. C'EST PRECISEMENT DANS CE CONTEXTE QUE NOTRE TRAVAIL S'EST INSCRIT. POUR CELA, NOUS AVONS CONSTRUIT UN LOGICIEL DE CALCULS PAR ELEMENTS FINIS QUARTIQUES, UTILISANT UN SOLVEUR PROGRAMME A PARTIR D'UN NOUVEAU PROCEDE. BASE SUR UNE GESTION DYNAMIQUE DE LA MEMOIRE, NOTRE PROCEDE A PERMIS UNE UTILISATION REALISTE DE L'OUTIL MICRO-INFORMATIQUE POUR LES OUVRAGES CALCULES: MUR DE SOUTENEMENT, FONDATION SUPERFICIELLE ET ESSAI PRESSIOMETRIQUE. CET APPORT CONSTITUE AVEC LE MODELE DE COMPORTEMENT MCK IMPLANTE L'ASPECT NOUVEAU ET ORIGINAL DU TRAVAIL. CETTE RHEOLOGIE TYPE ELASTOPLASTIQUE A DEUX MECANISMES D'ECROUISSAGE (UN EN COMPRESSION ET UN EN CISAILLEMENT) UTILISE DES PARAMETRES DE NATURE EXCLUSIVEMENT PHYSIQUE COMMUNEMENT CONNUS PAR LES PRATICIENS GEOTECHNICIENS
Author: Philippe Mestat Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 358
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Les activités de recherche présentées portent sur différents aspects de la modélisation numérique appliquée au calcul des ouvrages de géotechnique. Les thèmes abordés concernent: le développement d'un module de calcul en comportement non linéaire au sein du logiciel par éléments finis CESAR-LCPC ; le développement de trois autres modules de calcul basés sur le précédent ; l'utilisation des lois de comportement non linéaire et la manière de déterminer les valeurs de leurs paramètres; l'élaboration d'un référentiel de tests pour la vérification du bon fonctionnement des logiciels de calcul; la validation des modèles numériques d'ouvrages par rapport à des mesures réalisées en vraie grandeur. Ces recherches, menées en partenariat ou non, ont abouti à six outils opérationnels mis à la disposition des chercheurs et des ingénieurs impliqués dans la modélisation en géotechnique: trois logiciels inclus dans CESAR-LCPC; un référentiel de tests; une méthodologie de détermination des valeurs des paramètres et la base de données MOMIS, recensant les modélisations d'ouvrages par éléments finis et leurs confrontations avec des mesures.
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La complexité croissante des projets d’excavations profondes en site urbain ainsi que la limitation de l’impact de ces travaux sur les ouvrages avoisinants requièrent une évaluation la plus précise possible du comportement de ces ouvrages. Cette évaluation doit faire appel à des méthodes de calcul prenant en compte une connaissance limitée (en particulier en phase d’avant-projet) des différents paramètres du problème, plus particulièrement les paramètres mécaniques des sols intéressés par la réalisation de l’ouvrage. L’objectif de cette thèse est d’évaluer la pertinence de différentes approches de calcul des rideaux de soutènements multi-supportés. Elle s’appuie sur la confrontation des résultats de calcul avec ceux d’une campagne d’essais sur modèle réduit et de plusieurs excavations réelles instrumentées représentant un large panel de types de sol, de nombre et disposition des supports ainsi que de précontrainte. L’évaluation de la pertinence des approches de calcul a nécessité la définition d’une méthode d’analyse en retour précise et rigoureuse basée sur un certain nombre d’indicateurs d’erreurs (relatifs aux déformées de la paroi, aux efforts dans les supports ainsi que sur les mouvements de sol observés en surface). Cette analyse en retour a pour objectif essentiel de déterminer, pour chaque approche de calcul, les valeurs les plus représentatives des paramètres de sol qui peuvent expliquer le mieux le comportement de l’ouvrage. Les résultats obtenus montrent notamment que la loi de comportement utilisée lors d’une modélisation d’excavation, devait être au moins du niveau de complexité de la loi Hardening Soil Model (mise en œuvre dans le logiciel Eléments Finis Plaxis), pour pouvoir simuler correctement le comportement de l’excavation et que, pour qu’une démarche d’analyse en retour soit pertinente, on ne peux se contenter de la seule analyse des déformées de la paroi mais que des informations sur les efforts dans les supports sont nécessaires.
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L'OBJECTIF PRINCIPAL DES TRAVAUX PRESENTES DANS CE MEMOIRE EST D'ANALYSER, A PARTIR DE LA SIMULATION NUMERIQUE D'UN OUVRAGE SOUTERRAIN DANS UN MILIEU PULVERULENT, LES APPORTS D'UN MODELE DE COMPORTEMENT ELASTOPLASTIQUE A ECROUISSAGE ET A DOUBLE MECANISME PLASTIQUE (MODELE DE VERMEER) VIS A VIS D'UN MODELE DE COMPORTEMENT ELASTIQUE PARFAITEMENT PLASTIQUE (MODELE DE MOHR-COULOMB). LA VALIDATION SINGLE HIGH-REVERSED-9 QUOTATION MARKNUMERIQUERIGHT SINGLE QUOTATION MARK DE CE MODELE SUR DES CHEMINS DE SOLLICITATIONS TRIAXIALES EN CONTRAINTES HOMOGENES, A ETE ETABLIE A LA SUITE DE COMPARAISONS ENTRE LES RESULTATS D'UNE SOLUTION ANALYTIQUE EXPLICITE ET CEUX D'UNE SOLUTION OBTENUE PAR LA METHODE DES ELEMENTS FINIS. CEPENDANT, A NOTRE CONNAISSANCE, CE MODELE N'A PAS ETE VALIDE SINGLE HIGH-REVERSED-9 QUOTATION MARKEN LUI-MEMERIGHT SINGLE QUOTATION MARK SUR DES OUVRAGES. LA QUALIFICATION DES MODELES NUMERIQUES SUR OUVRAGES SINGLE HIGH-REVERSED-9 QUOTATION MARKIN SITURIGHT SINGLE QUOTATION MARK SE HEURTE A DIVERSES DIFFICULTES DONT LA CARACTERISATION DU SOL, LA DEFINITION DES CONDITIONS AUX LIMITES ET LA REALISATION DES MESURES. AUSSI, POUR JUGER DE LA PERTINENCE DU MODELE DE COMPORTEMENT, NOUS AVONS CONFRONTE LES RESULTATS DES SIMULATIONS NUMERIQUES AUX ESSAIS EN CENTRIFUGEUSE QUI OFFRENT UNE MEILLEURE MAITRISE DES PARAMETRES DE SOL, DU CHARGEMENT, DES CONDITIONS AUX LIMITES ET DES MESURES. CES TRAVAUX S'ARTICULENT AUTOUR DES QUATRE POINTS SUIVANTS : . UNE ANALYSE BIBLIOGAPHIQUE CONSACREE AUX METHODES DE DIMENSIONNEMENT DES TUNNELS ; IL EST FAIT MENTION DES TRAVAUX CONCERNANT LE SOL D'UNE PART ET LE REVETEMENT D'AUTRE PART, SACHANT QUE CEUX-CI SONT BIEN SOUVENT DISSOCIES MALGRE L'INTERACTION SOL-STRUCTURE. L'APPROCHE SEMI-EMPIRIQUE DES MOUVEMENTS DE SOL INDUITS PAR LES TRAVAUX DE FORAGE, L'ETUDE ANALYTIQUE DU DECONFINEMENT AINSI QUE LA MODELISATION DE CES CONFIGURATIONS PAR LA METHODE DES ELEMENTS FINIS TROUVENT UNE LARGE PLACE. . UNE PRESENTATION DU MODELE DE VERMEER COMPRENANT LA PROCEDURE D'IDENTIFICATION DE SES PARAMETRES ET DES EXEMPLES DE VALIDATION SUR CHEMINS DE CONTRAINTES HOMOGENES ; . L'APPLICATION DE CE MODELE A L'ETUDE DES DEPLACEMENTS DANS UN MASSIF DE SOL SOUMIS AU DECONFINEMENT LIBRE D'UNE SECTION COURANTE DE TUNNEL ; . L'APPLICATION A L'ETUDE DE L'INTERACTION SOL-REVETEMENT, EN SIMULANT UNE SECTION COURANTE DE TUNNEL REVETU SOUMIS A UNE CHARGE DE SURFACE CREEE PAR UNE FONDATION FILANTE. POUR LA SIMULATION DU DECONFINEMENT, UNE CERTAINE AMELIORATION DES RESULTATS A PU ETRE MISE EN EVIDENCE AVEC LE MODELE DE VERMEER, AU VUE DE L'EVOLUTION DES DEPLACEMENTS CALCULES AU SEIN DU MASSIF, PLUS CONFORME AUX MESURES REALISEES SUR LE MODELE PHYSIQUE. NEANMOINS, IL S'AVERE TRES DELICAT SUR CE CHEMIN DE SOLLICITATIONS, DE DEGAGER DES CONCLUSIONS DEFINITIVES CONCERNANT LES APPORTS DE CE MODELE VIS-A-VIS DU MODELE DE MOHR-COULOMB. LA CONFRONTATION DES MODELES NUMERIQUE ET PHYSIQUE SUR DES ESSAIS DE CHARGEMENT SUPERFICIEL EN PRESENCE DE TUNNEL REVETU, MONTRE LES LIMITES DE CE MODELE MEME S'IL SE REVELE PLUS PERTINENT QUE LE MODELE ELASTIQUE PARFAITEMENT PLASTIQUE. CE TRAVAIL EST COMPLETE PAR UNE ETUDE PARAMETRIQUE CONCERNANT L'ETAT DE CONTRAINTES INITIAL ET LA NATURE DE L'INTERFACE SOL-REVETEMENT. QUELQUES PERSPECTIVES SONT ENFIN FORMULEES POUR PERMETTRE DE COMPLETER LA COMPREHENSION DU FONCTIONNEMENT DE CE MODELE DANS L'ETUDE DU COMPORTEMENT DES GALERIES SOUTERRAINES.
Author: Hiba El Arja
Author: Hiba El Arja
Author: Fady Ghobrial
Author: Phuong Duy Nguyen
Author: Éric Côté
Author: Sébastien Burlon
Author: Hussein Mroueh
Author: JAMEL.. KHLIF
Author: Philippe Mestat
Author: Jad Zghondi
Author: NASSURDINE.. ABDALLAH