Influence de la prise en compte des modules en petites déformations des sols sur la modélisation numérique d’ouvrages géotechniques
Institution:
Lyon, INSADisciplines:
Directors:
Abstract EN:
Regarding their ability to simulate the complexity of geometry, the behaviour of surrounding soils, the excavation process and to evaluate the movements generated by an underground construction, numerical methods are becoming more and more widespread for design. Moreover, practice has demonstrated that most of underground constructions deformed under small-strains where soil behaviour is poorly represented by the linear isotropic elasticity. Therefore, a reliable prediction of soil movements requires the use of a constitutive model able to represent the small-strain soil behaviour. This PhD thesis is a contribution to numerical studies for taking into account the small-strain stiffness and the anisotropy of a soil during excavation of an underground structure. For this, a serie of constitutive soil models was selected and implemented in the finite difference code FLAC3D in order to simulate the increase of soil stiffness with depth, the non-linear small-strain behaviour, the stress history and the strain softening under large strain. These models were then validated on different stress paths and then applied to simulate a shallow tunnel in London Clay. From this research, it is concluded that the introduction of soil non-linearity under small-strains leads to better prediction of ground movements around a tunnel excavated within anisotropic and heavily overconsolidated Clays than that observed by the linear elastic model frequently used. Another phenomena necessary to be taken into account is the characteristic state of the soil.
Abstract FR:
Compte tenu de leur capacité d’intégrer la complexité de la géométrie, le comportement du sol environnant ou encore les processus du creusement lors de l’évaluation des mouvements engendrés par l’exécution d’un ouvrage souterrain, les méthodes numériques deviennent de plus en plus indispensables en phase de dimensionnement. La pratique des travaux souterrains a d’ailleurs démontré que la plupart des ouvrages sont dans le domaine des petites déformations où le comportement de sol nécessite alors l’incorporation de modèles capables de représenter le comportement du sol sous petites déformations. Ce travail de thèse constitue une contribution à l’étude numérique de l’influence de la prise en compte des modules en petites déformations et de l’anisotropie des sols lors du creusement d’un ouvrage souterrain. Pour cela, une série de modèles permettant de simuler la raideur du sol croissante en fonction de la profondeur, la raideur plus élevée sous faibles déformations, la non linéarité du comportement en petites déformations, l’histoire des sollicitations et le radoucissement en grandes déformations a été retenue et implémentée dans le code de calcul en différence finies FLAC3D. Ces modèles ont été ensuite validés sur différents chemins de sollicitations avant qu’ils soient appliqués à la simulation d’ouvrages souterrains peu profonds dans de l’argile surconsolidée de Londres. Une des conclusions de ce travail de recherche réside dans le fait que l’introduction de la non linéarité du sol sous faibles déformations conduit à une prédiction bien meilleure des mouvements du sol autour d’un ouvrage souterrain creusé dans des argiles anisotropes et fortement surconsolidées. Un autre des phénomènes clés à prendre en compte est l’état caractéristique des sols.