Modélisation numérique du mécanisme de liquéfaction des sols PDF Download
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Book Description
Les matériaux granulaires présentent un large spectre de propriétés mécaniques. Développer des modèles constitutifs permettant d'intégrer ces caractéristiques dans le cadre de simulations à l'échelle de l'ouvrage demeure un réel challenge scientifique. A cet égard, les approches multi-échelles constituent aujourd'hui une voie très prometteuse. Elles permettent de faire émerger des propriétés macroscopiques à partir de modèles micromécaniques calibrés à l'échelle microscopique.Parmi les modèles multi-échelles, le modèle H marque une avancée majeure pour la prise en compte des effets de la microstructure dans le comportement des matériaux granulaires. La structure du matériau granulaire est décrite par une distribution d'hexagones orientés dans l'espace. A partir d'opérations d'homogénéisation, les contraintes et les déformations incrémentales sont reliées à l'échelle de la distribution, donnant lieu à un modèle de comportement qui a la capacité à reproduire propriétés mécaniques essentielles des matériaux granulaires.Nous étudions dans un premier temps les propriétés mécaniques de l'assemblage hexagonal de grains, élément de base du modèle H, afin d'identifier les conditions menant à sa déstabilisation. Nous réalisons dans un second temps une étude de sensibilité du modèle constitutif vis-à-vis des paramètres micro-mécaniques et microstructurels. Enfin, nous démontrons les capacités opérationnelles du modèle à partir d'essais triaxiaux non drainés réalisés sur un sable lâche liquéfiable.Dans un second temps, le modèle H est implémenté en tant que loi constitutive dans un code de calcul aux différences finies. Des simulations d'essais biaxiaux non homogènes sont conduites afin d'explorer les capacités du modèle à reproduire les différents modes de rupture observés en laboratoire. L'utilisation du modèle H pour modéliser des essais biaxiaux drainés et non drainés met clairement en évidence l'influence de la microstructure sur la réponse mécanique des matériaux granulaires. Enfin, le modèle H est utilisé dans le cadre d'une simulation hydro-mécanique couplée à l'échelle de l'ouvrage pour modéliser le chargement d'une fondation superficielle et la rupture d'une digue soumise à une crue.
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Les matériaux granulaires présentent un large spectre de propriétés mécaniques. Développer des modèles constitutifs permettant d'intégrer ces caractéristiques dans le cadre de simulations à l'échelle de l'ouvrage demeure un réel challenge scientifique. A cet égard, les approches multi-échelles constituent aujourd'hui une voie très prometteuse. Elles permettent de faire émerger des propriétés macroscopiques à partir de modèles micromécaniques calibrés à l'échelle microscopique.Parmi les modèles multi-échelles, le modèle H marque une avancée majeure pour la prise en compte des effets de la microstructure dans le comportement des matériaux granulaires. La structure du matériau granulaire est décrite par une distribution d'hexagones orientés dans l'espace. A partir d'opérations d'homogénéisation, les contraintes et les déformations incrémentales sont reliées à l'échelle de la distribution, donnant lieu à un modèle de comportement qui a la capacité à reproduire propriétés mécaniques essentielles des matériaux granulaires.Nous étudions dans un premier temps les propriétés mécaniques de l'assemblage hexagonal de grains, élément de base du modèle H, afin d'identifier les conditions menant à sa déstabilisation. Nous réalisons dans un second temps une étude de sensibilité du modèle constitutif vis-à-vis des paramètres micro-mécaniques et microstructurels. Enfin, nous démontrons les capacités opérationnelles du modèle à partir d'essais triaxiaux non drainés réalisés sur un sable lâche liquéfiable.Dans un second temps, le modèle H est implémenté en tant que loi constitutive dans un code de calcul aux différences finies. Des simulations d'essais biaxiaux non homogènes sont conduites afin d'explorer les capacités du modèle à reproduire les différents modes de rupture observés en laboratoire. L'utilisation du modèle H pour modéliser des essais biaxiaux drainés et non drainés met clairement en évidence l'influence de la microstructure sur la réponse mécanique des matériaux granulaires. Enfin, le modèle H est utilisé dans le cadre d'une simulation hydro-mécanique couplée à l'échelle de l'ouvrage pour modéliser le chargement d'une fondation superficielle et la rupture d'une digue soumise à une crue.
Author: Mourad Zeghal Publisher: ISBN: 9781013275005 Category : Science Languages : en Pages : 654
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This open access book presents work collected through the Liquefaction Experiments and Analysis Projects (LEAP) in 2017. It addresses the repeatability, variability, and sensitivity of lateral spreading observed in twenty-four centrifuge model tests on mildly sloping liquefiable sand. The centrifuge tests were conducted at nine different centrifuge facilities around the world. For the first time, a sufficient number of experiments were conducted to enable assessment of variability of centrifuge test results. The experimental data provided a unique basis for assessing the capabilities of twelve different simulation platforms for numerical simulation of soil liquefaction. The results of the experiments and the numerical simulations are presented and discussed in papers submitted by the project participants. The work presented in this book was followed by LEAP-Asia that included assessment of a generalized scaling law and culminated in a workshop in Osaka, Japan in March 2019. LEAP-2020, ongoing at the time of printing, is addressing the validation of soil-structure interaction analyses of retaining walls involving a liquefiable soil. A workshop is planned at RPI, USA in 2020. This work was published by Saint Philip Street Press pursuant to a Creative Commons license permitting commercial use. All rights not granted by the work's license are retained by the author or authors.
Author: Bruce L. Kutter Publisher: Springer ISBN: 9783030228200 Category : Science Languages : en Pages : 0
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This open access book presents work collected through the Liquefaction Experiments and Analysis Projects (LEAP) in 2017. It addresses the repeatability, variability, and sensitivity of lateral spreading observed in twenty-four centrifuge model tests on mildly sloping liquefiable sand. The centrifuge tests were conducted at nine different centrifuge facilities around the world. For the first time, a sufficient number of experiments were conducted to enable assessment of variability of centrifuge test results. The experimental data provided a unique basis for assessing the capabilities of twelve different simulation platforms for numerical simulation of soil liquefaction. The results of the experiments and the numerical simulations are presented and discussed in papers submitted by the project participants. The work presented in this book was followed by LEAP-Asia that included assessment of a generalized scaling law and culminated in a workshop in Osaka, Japan in March 2019. LEAP-2020, ongoing at the time of printing, is addressing the validation of soil-structure interaction analyses of retaining walls involving a liquefiable soil. A workshop is planned at RPI, USA in 2020.
Author: PoulV. Lade Publisher: Routledge ISBN: 1351424459 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 484
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The workshop aims to provide a fundamental understanding of the liquefaction process, necessary to the enhancement of liquefaction prediction. The contributions are divided into eight sections, which include: factors affecting liquefaction susceptibility and field studies of liquefaction.
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CE MEMOIRE PRESENTE UNE MODELISATION NUMERIQUE DU COUPLAGE HYDRAULIQUE MECANIQUE DANS LES SOLS NON SATURES. LE MODELE, TOUT EN NEGLIGEANT LES VARIATIONS DE PRESSION DE L'AIR, TIENT COMPTE DE L'INFLUENCE DES DEFORMATIONS VOLUMIQUES SUR L'ECOULEMENT DE L'EAU. QUAND LE SOL EST SATURE, LES EFFETS DES PRESSIONS INTERSTITIELLES SUR LE COMPORTEMENT MECANIQUE DU SOL SONT MODELISES PAR LE PRINCIPE DES CONTRAINTES EFFECTIVES. DANS LE CAS D'UN SOL PARTIELLEMENT SATURE, LE MODELE SUIT, DANS LES LIMITES DE SON DOMAINE DE VALIDITE, LE PRINCIPE DES CONTRAINTES EFFECTIVES ELARGI AUX SOLS NON SATURES. ON MODELISE AUSSI LE COUPLAGE, POUR LES SOLS PARTIELLEMENT SATURES, PAR UNE LOI DEDUITE DE LA NOTION DE SURFACE D'ETAT. DANS LE CHOIX DE LA LOI A UTILISER, NOUS SOMMES GUIDES PAR L'ETAT DE SATURATION DU SOL, LES CONDITIONS DE CHARGEMENT, ET LES RESULTATS EXPERIMENTAUX DONT NOUS DISPOSONS POUR IDENTIFIER LES PARAMETRES DU MODELE. POUR RESOUDRE LE PROBLEME, NOUS L'AVONS FORMULE SOUS FORME DE DEUX PROBLEMES: UN HYDRAULIQUE ET UN MECANIQUE, FORTEMENT COUPLES. LA RESOLUTION SE FAIT PAR LA METHODE DES ELEMENTS FINIS. LE CODE UTILISE EST SIC3 (SYSTEME INTERACTIF DE CONCEPTION) DE L'UNIVERSITE DE TECHNOLOGIE DE COMPIEGNE. L'ALGORITHME DE COUPLAGE COMPORTE DEUX NIVEAUX D'ITERATION IMBRIQUES POUR UN MEME PAS DE TEMPS: UNE PREMIERE RESOLUTION ITERATIVE DES SYSTEMES D'EQUATIONS NON LINEAIRES DE CHAQUE PROBLEME, ET UNE BOUCLE EXTERNE ITERANT SUR L'ENSEMBLE DES DEUX SYSTEMES. LES GRANDEURS DE COUPLAGE SONT ECHANGEES ENTRE LES DEUX AU COURS DU CALCUL. LA SIMULATION DE LA CONSTRUCTION D'UN BARRAGE EN TERRE HOMOGENE: LE BARRAGE DE LA GANNE (14.5M DE HAUTEUR), NOUS A AMENE A DEVELOPPER DES METHODES NUMERIQUES POUR MODELISER LA CONSTRUCTION PAR COUCHES, ET LE CALCUL DES PRESSIONS INTERSTITIELLES DANS LE CAS OU LE SOL EST SUPPOSE NON DRAINE. LA PARTICIPATION AU TROISIEME ATELIER INTERNATIONAL SUR L'ANALYSE NUMERIQUE DES BARRAGES, NOUS A OFFERT L'OPPORTUNITE DE CONFRONTER LES RESULTATS DE NOTRE MODELE A CEUX D'AUTRES PARTICIPANTS ET AUX MESURES EFFECTUEES SUR LE BARRAGE. IL S'AGIT DE SIMULER LA CONSTRUCTION, LA CONSOLIDATION ET LE REMPLISSAGE DU BARRAGE D'EL INFIERNILLO (145M DE HAUTEUR)
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La modélisation numérique des problèmes de mécanique des sols fait intervenir plusieurs aspects. Au niveau du comportement du sol, on a formulé et programmé plusieurs lois de comportement des sols basées essentiellement sur le modèle elastoplastique. Les outils mathématiques nécessaires à l'intégration de ces lois ont été donnés et comparés. Au niveau global de la structure, le modèle déplacement a été utilisé pour formuler les équations d'équilibre sous forme intégrale. La résolution de ces équations non linéaires a été faite en utilisant l'algorithme de newton-raphson qui nécessite le calcul d'une matrice tangente notée k#t. On a proposé une méthode efficace qui améliore le calcul de cette matrice. La démarche suivie a été validée a travers quelques exemples tests, puis l'étude du comportement des fondations superficielles et profondes et leur stabilité sur le sol ont été traitées en considérant le modèle de nova.
Author: René Chambon Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 179
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DEVELOPPEMENT DE LOIS INCREMENTALES TENSORIELLES NON LINEAIRES OBJECTIVES POUR LES SOLS. MISE EN EQUATION ET TRAITEMENT NUMERIQUE DES PROBLEMES AUX LIMITES. SIMULATION NUMERIQUE DE DEUX PROBLEMES DE MECANIQUE DES SOLS, LE PREMIER RELATIF AU PRESSIOMETRE ET LE DEUXIEME RELATIF A LA SIMULATION D'UN "TRIAXIAL" EN DEFORMATION PLANE
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AFIN DE MODELISER LE COMPORTEMENT DES SOLS NON SATURES SUR LES PLANS MECANIQUE ET DES ECOULEMENTS D'EAU ET D'AIR, ON ADOPTE UNE LOI DE COMPORTEMENT A VARIABLES INDEPENDANTES RELIANT LES INCREMENTS DE DEFORMATIONS DU SOL AUX VARIABLES DES CONTRAINTES TOTALES ET DES SUCCIONS AINSI QUE DES FONCTIONS NON LINEAIRES RELIANT LES COEFFICIENTS DE PERMEABILITE A L'EAU ET A L'AIR A L'INDICE DES VIDES ET AU DEGRE DE SATURATION. (1) LE SOL EST SUPPOSE ELASTIQUE ET LA NON-LINEARITE EST HYDRAULIQUE (EAU+AIR). L'APPLICATION DU PRINCIPE DES TRAVAUX VIRTUELS ET DE LA METHODE DES ELEMENTS FINIS LE RAMENE A LA RESOLUTION D'UN SYSTEME NON LINEAIRE ET NON SYMETRIQUE. LE TRAITEMENT NUMERIQUE CONDUIT A LA CREATION DES ELEMENTS FINIS BIDIMENSIONNELS DE CONSOLIDATION DES SOLS ISOTROPES NON SATURES DANS LE CODE CESAR-LCPC ET A LA MISE AU POINT D'UN ALGORITHME ITERATIF DE RESOLUTION CONTRIBUANT A LA PROGRAMMATION D'UN NOUVEAU MODULE DE RESOLUTION APPELE CSNS; (2) LE SOL EST SUPPOSE ELASTOPLASTIQUE ET LA NON-LINEARITE DEVIENT A LA FOIS HYDRAULIQUE ET MECANIQUE. CECI A NECESSITE L'EXTENSION DES PROPRIETES NUMERIQUES DES ELEMENTS FINIS DU MODULE CSNS PAR LA CREATION D'UN NOUVEAU MODELE DE COMPORTEMENT ELASTOPLASTIQUE APPELE MEINOS ENTRAINANT LA COMBINAISON DE LA METHODE DES CONTRAINTES INITIALES POUR LE TRAITEMENT DE LA NON-LINEARITE MECANIQUE. CETTE MODELISATION EST TESTEE SUR DES ALLIAGES UNIDIMENSIONNELS ET BIDIMENSIONNELS. LES RESULTATS NUMERIQUES MONTRENT QU'ON OBTIENT DES RESULTATS ENCOURAGEANTS TANT DU POINT DE VUE MECANIQUE QUE DU POINT DE VUE HYDRAULIQUE
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LE COUPLAGE DES SOLLICITATIONS MECANIQUES ET HYDRIQUES A FAIT DANS CETTE DERNIERE DECENNIE L'OBJET DE PLUSIEURS TRAVAUX. LA MODELISATION DE CE PROBLEME COMPLEXE RESTE LIMITEE PAR PLUSIEURS HYPOTHESES RESTRICTIVES. EN SE BASANT SUR LES RESULTATS EXPERIMENTAUX DE LA LITTERATURE CONCERNANT LE COMPORTEMENT DES SOLS PARTIELLEMENT SATURES, NOUS PROPOSONS UNE MODELISATION EN PLASTICITE, QUE NOUS METTONS EN UVRE EN APPLIQUANT LA METHODE CINEMATIQUE DE L'ANALYSE LIMITE. LA MODELISATION PROPOSEE RETIENT LE PRINCIPE DES CONTRAINTES EFFECTIVES DANS UN DOMAINE DE SUCCIONS ETENDU DEFINI COMME L'UNION DU DOMAINE TOTALEMENT SATURE ET D'UN DOMAINE QUASI SATURE CARACTERISE PAR SA BORNE SUPERIEURE QUI EST UNE SUCCION CRITIQUE. DANS LE DOMAINE OU LA SUCCION S EST SUPERIEURE A LA SUCCION CRITIQUE, NOUS NOUS BASONS SUR LE PRINCIPE DES VARIABLES INDEPENDANTES (INDEPENDANCE DE LA CONTRAINTE TOTALE, DE LA PRESSION DE LA PHASE GAZEUSE ET DE LA PHASE LIQUIDE) POUR PROPOSER UNE GENERALISATION DU CRITERE DE COULOMB (L'ANGLE DE FROTTEMENT ET LA COHESION DEVIENNENT FONCTION DE LA SUCCION) D'UNE PART, ET LA DEFINITION D'UN CRITERE DE PLASTICITE ISSU DE LA GENERALISATION DU CONCEPT DE L'ETAT CRITIQUE (CRITERE DE TYPE DRUCKER-PRAGUER) D'AUTRE PART. LE COUPLAGE HYDRO-MECANIQUE S'EFFECTUE DONC PAR LE BIAIS DU CRITERE DE PLASTICITE. LA MISE EN UVRE NUMERIQUE DE CETTE MODELISATION COMPORTE DEUX PARTIES: LA PREMIERE CONCERNE LA DETERMINATION DU CHAMP DE SUCCION (RESOLUTION DE L'EQUATION DE RICHARDS PAR UNE METHODE D'ELEMENTS FINIS OU D'ELEMENTS FRONTIERE DANS DES CAS PARTICULIERS); LA SECONDE, LA DETERMINATION DES CHARGES LIMITES (RESOLUTION D'UN PROBLEME D'OPTIMISATION NON LINEAIRE). CETTE MISE EN UVRE EST SUIVIE D'UNE ETUDE SUR LA PRECISION, LA CONVERGENCE DES DIFFERENTS ALGORITHMES UTILISES, QUI MET EN EVIDENCE L'INFLUENCE DE LA SINGULARITE DES CONTRAINTES MATHEMATIQUES ET CELLE DE LA DILATANCE EXCESSIVE INDUITE PAR L'HYPOTHESE DE LA REGLE D'ECOULEMENT NORMALE. LES RESULTATS NUMERIQUES OBTENUS AVEC LE CRITERE DE COULOMB GENERALISE, POUR UN ESSAI DE COMPRESSION SIMPLE, SONT EN BON ACCORD AVEC DES RESULTATS EXPERIMENTAUX (ESSAIS TRIAXIAUX REALISES PAR Y. CUI ET DELAGE AVEC UN SOL FIN). EN REVANCHE, UNE COMPARAISON ANALOGUE INFIRME LA VALIDITE DU CRITERE DE TYPE DRUCKER-PRAGUER POUR LE MATERIAU CONSIDERE. UN CALCUL TRANSITOIRE EFFECTUE AVEC DEUX FONCTIONS PERMEABILITE RELATIVE DIFFERENTES, MONTRE L'INFLUENCE DU CHOIX DU TENSEUR DE PERMEABILITE. LES POTENTIALITES DU CODE DE CALCUL DEVELOPPE SONT ILLUSTREES PAR DES APPLICATIONS A DES PROBLEMES DE MECANIQUE DES SOLS DIVERS (ENFONCEMENT D'UN OBJET DANS UN SOL SOUS-MARIN, STABILITE DE TALUS RENFORCES, FORCE PORTANTE D'UN SOL SOUMIS A DES SOLLICITATIONS SISMIQUES). LES RESULTATS OBTENUS SONT EN GENERAL SATISFAISANTS
Author: Guillaume Veylon
Author: Guillaume Veylon
Author: Tetsuo Tobita
Author: Mourad Zeghal
Author: Bruce L. Kutter
Author: PoulV. Lade
Author: Lamia Guellouz
Author: Abdelhakim Baghdadi
Author: René Chambon
Author: HAFEDH.. ABIDA
Author: Mehrez Jamei