Méthodologie de détermination des paramètres pour la loi de comportement élastoplastique de Vermeer et simulation d'essais de mécanique des sols

International audienc

A propos des benchmarks en géotechnique

International audienceThis paper deals with the process of checking and validating commercial finite element codes in the field of geotechnics, and specially the need for validation and leaming exercises. We propose, herein, sorne general informations about benchmark-workshops that need to be organized in order to be ensure the validity of softwares or to assess the limits of computational codes. ln particular, practical and numerical mode/ling difficulties inherent to full scale geotechnical structures tests are examined :for example no assurance on measure, the user's choice for initial stress state, the limitation of the model, the choice of parameters for the constitutive law, etc. On the other hand, for future benchmarks, sorne instructions and validity criteria are proposed from various observed-calculated case histories of geotechnical structures.Cet article aborde deux aspects de la vérification et de la validation des logiciels industriels d'éléments finis spécialisés dans le domaine de la géotechnique : la démarche de tests et la valeur d'exemple des cas-tests en vraie grandeur (benchmarks). D'une part, il traite des plates-formes de tests qu'il convient de mettre en place pour valider les codes de calcul et des problèmes particuliers rencontrés avec les essais sur ouvrage en vraie grandeur (ou benchmarks). Notamment, la difficulté de réaliser des calculs prévisionnels est analysée en rennes de facteurs d'incertitudes (mesures et hypothèses de modélisation), de limitations des modèles et de procédures de détermination des paramètres. D'autre part, on a essayé de tirer de ces confrontations calculs-mesures sur ouvrages-types des enseignements et des critères de validation pour de futures modélisations. Les benchmarks apparaissent alors à la fois comme un outil de validation des modèles numériques et comme un outil d'apprentissage de la modélisation appliquée aux ouvrages du génie civil

Modélisation des sols et des ouvrages avec le modèle Cam-Clay modifié

International audienceA data base on confrontation of finite elements calculations and in situ measurements was developed with the Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC). This base called MOMIS gathers more than 160 cards concerning of the ground works and the underground works. Its constitution rests on a technological survey in the field of modeling by finite elements. Each card is the result of the analysis of study (paper, communication or report). A specific exploitation of this data base made it possible to draw up an assessment about the use of “Cam-Clay modified” model for the compressible soils: statistical analysis values of the parameters and quantification of the gap between the numerical results and the measurements carried out on the real works.Une base de données sur la confrontation « calculs par éléments finis—mesures in situ » a été développée au Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC). Cette base appelée MOMIS regroupe plus de 160 fiches concernant des ouvrages en terre et des ouvrages souterrains. Sa constitution repose sur une veille technologique dans le domaine de la modélisation par les éléments finis. Chaque fiche est le fruit de l'analyse d'une publication (article, communication ou rapport). Une exploitation particulière de cette base a permis de dresser un bilan quant à l'emploi du modèle de comportement « Cam-Clay modifié » pour les sols compressibles: analyse statistique des valeurs des paramètres et quantification des écarts entre les résultats numériques obtenus et les mesures réalisées sur les ouvrages réels

Contribution à l'étude du comportement des pieux sous chargements cycliques axiaux

Dans le cadre du Projet National SOLCYP, le présent travail avait pour but d'étudier la réponse des pieux sous chargements axiaux pour les phases avant, pendant et après cycles. Pour atteindre cet objectif, une étude expérimentale étendue a donc été réalisée par le moyen de deux compagnes d'essais de chargements cycliques sur différents types de pieux instrumentées (battus, forés, vissés) dans deux sites expérimentaux : le site de Merville dans l'argile surconsolidée des Flandres et le site de Loon-Plage près de Dunkerque dans les sables denses des Flandres. Les essais cycliques comportaient des essais en compression, en traction et alternés avec des séries de cycles à forte amplitude conduisant à la rupture cyclique et des séries d'amplitude modérée à très grands nombres de cycles (N>5 000 cycles).L'interprétation de ces essais a englobé, d'une part, une analyse globale du comportement des pieux sous chargements cycliques notamment (i) la réduction de la capacité du pieu; (ii) le nombre de cycles que le pieu peut support avant la rupture (iii) l'évolution du déplacement en tête des pieux (rigidité cyclique). D'autre part, elle a intégré une étude locale en particulier sur la dégradation du frottement latéral et l'évolution de la résistance de pointe du pieu. Cette thèse, basée sur l'étude expérimentale, a permis la formulation des conclusions pratiques sur le comportement des pieux sous chargements cycliques axiaux et a proposé des perspectives pour bien cerner cette problématiqueAs part of the French National research project SOLCYP, the purpose of this work was study the behavior of the piles under axial loadings for the phases before, during and after cycles.To achieve this objective, an extensive series of static and cyclic axial pile load tests have been carried out in two experimental sites of the North of France: the overconsolidated Flandrian clays (Merville experimental site) and in dense Flandrian sands (Loon-Plage experimental site). Tests were performed on driven closed-ended pipe piles, bored piles and screwed. All piles were instrumented with retrievable extensometers for measuring the load distribution along the pile wall.Cyclic load tests were composed of series of cycles of constant load amplitude. A large range of load histories were applied including series of small amplitude cycles and great number of cycles (N > 5000) and series of large amplitude cycles leading to cyclic failure after a small number of cycles..A large volume of data has been interpreted to describe the effects of axial cyclic loads on the behavior of the piles. The interpretation of these tests included, on the one hand, a global analysis focusing on (i) the potential reduction on the ultimate axial capacity; (ii) the number of load cycles of a given load that the pile can sustain before cyclic failure and (iii) the evolution of displacements of the pile head during cyclic loading (pile stiffness). In addition, it integrated a local study in particular on shaft friction degradation along the pile wall and evolution of the resistance of point of the pile.This thesis, based on the experimental study, allowed the formulation of the practical conclusions on the behavior of the piles under axial cyclic loadings and proposed prospects for determining these problems wellPARIS-EST-Université (770839901) / SudocSudocFranceF

Contribution à l'étude du comportement des ouvrages de soutènement en sol renforcé, soumis à des charges d'exploitation ferroviaire (charges dynamiques et cycliques)

PARIS-AgroParisTech Centre Paris (751052302) / SudocSudocFranceF

A database for case histories and numerical modelling

Session 05: Case Histories of Retaining Structures and Deep ExcavationsInternational audienceThis paper deals with a bibliographic database dedicated to the comparison between numerical results and in situ measurements for geotechnical structures. This database, called MOMIS, has been developed by LCPC and ECN for several years. To date, it comprises a total of 416 case histories. The generation of MOMIS has relied on a technologic watch in the field of numerical modelling. The database can be used to highlight modelling principles (in order to provide a guide for good modelling practice to users) and deviations between results given by numerical models and values measured on actual geotechnical structures. It also reflects the evolution of the accuracy of numerical computations

MOMIS : base de données sur la confrontation modèles numériques d'ouvrages - mesures in situ. Applications aux rideaux de palplanches

International audienceAprès deux articles sur les remblais et les ouvrages souterrains publiés dans des numéros précédents du BLPC, cet article décrit la partie de la base de données MOMIS (Modèle numérique d’Ouvrage et Mesures In Situ) consacrée aux rideaux de palplanches. Au total, la base MOMIS comprend actuellement près de 500 références présentant des comparaisons entre calculs numériques et mesures sur des ouvrages réels. Comme pour les autres ouvrages, l’exploitation des 66 références concernant les rideaux de palplanches a permis de mettre en évidence quelques principes de modélisation ainsi que de quantifier les écarts entre les résultats des modèles et les mesures réalisées sur les ouvrages réels. En particulier, le concours international de prévisions de Hochstetten [1994] a été une source d’enseignements très précieux

Étude expérimentale de la loi d écoulement de matériaux anisotropes transverses

L anisotropie est une caractéristique du comportement mécanique des sols dont l existence est bien connue dans le cas des sols surconsolidés ou déposés par couches au cours de leur formation. Généralement cette caractéristique est négligée dans les projets et ignorée lors des études en laboratoire. L hypothèse du comportement isotrope des sols est ainsi très largement utilisée en pratique pour des raisons de simplification des calculs et de facilité de dimensionnement des ouvrages. L emploi des lois de comportement isotrope pour un matériau anisotrope ou la non prise en compte de l anisotropie dans les calculs des massif de sols entraîne une mauvaise appréciation de la stabilité des ouvrages en service. Une démarche d observation et de mise en évidence de l anisotropie a donc été mise en œuvre durant ce travail afin de cerner l influence de ce phénomène. Nous avons étudié à ces fins deux types principaux d anisotropie des sols : 1) l anisotropie induite, cas des sols homogènes ayant un comportement anisotrope, due à des surcharges historiques, 2) l anisotropie inhérente, cas de l anisotropie structurelle des sols. Nous avons suivi un programme expérimental s appuyant sur une étude en laboratoire d éprouvettes de sol reconstitué qui n étaient pas destinées à simuler un sol naturel précis mais à présenter une forte anisotropie afin que l on puisse l observer sans équivoque. Nous avons voulu simplement créer un comportement de référence pour les sols anisotropes et étudier leur comportement anisotrope. Le travail a consisté à étudier en laboratoire le comportement de sols à anisotropie matérielle ou de chargement sous chemins de sollicitation triaxiaux pour caractériser : 1) l évolution du domaine élastique des petites aux grandes déformations, 2) l apparition de la plasticité et lors de l atteinte de la surface de charge, 3) la loi d écoulement expérimentale. La forme de la surface de charge et l influence de l anisotropie transverse sur la loi d écoulement sont en effet des éléments importants du comportement du sol à proximité des ouvrages de génie civil tels que les parois de soutènement, les fondations ou les tunnels. Une des retombées du travail expérimental a été de tester des modèles de comportement utilisés classiquement pour ces types de sollicitations, dans les outils de calcul comme la modélisation des ouvrages par éléments finis.Anisotropy is a mechanical characteristic of soil behaviour; this characteristic is widely admitted in case of overconsolidated or layer deposited soils. This feature is generally overlooked in projects and ignored in laboratory studies. The assumption of isotropic behavior of soils is widely used in practice in order to simplify calculations and ease of design of geotechnical structures. Use of isotropic behavior laws for anisotropic material or not taking account of anisotropy in the calculations result in poor assessment of structures stability. An approach for observe and underscore the anisotropy has been implemented during this work to identify the influence of this phenomenon. We studied for this purpose two main types of soil anisotropy: 1) induced anisotropy, case of "homogeneous" soil with anisotropic behavior due to historical loads, 2) inherent anisotropy, case of soil with structural anisotropy. We followed an experimental program based on a laboratory study of soil samples that were not reconstituted to simulate a natural soil accurately but to have a marked anisotropy so that we can observe unequivocal. We just wanted to create a behavior of reference for anisotropic soil and study their anisotropic behavior. The works of this thesis consist of studying in laboratory the behaviour of two types of anisotropy (inherent and induced) of soils under various loads in order to characterize: 1) the variation of the elasticity parameters of soils according to type of load at small strains, 2) the evolution of elastic domain from small to high strains level, 3) the apparition of plastic deformations and the yield surface, 4) the experimental flow rules. Obtained results showed that the transverse anisotropy influence significantly on the behaviour of soil near the civil engineering works such as diaphragm wall, deep foundations or tunnels. The perspective of this experimental work is to improve constitutive models for soils in numerical modelling tools such as finite element method used for design of civil engineering works.MARNE-LA-VALLEE-ENPC-BIBL. (774682303) / SudocSudocFranceF

Improved analytical solutions for the response of underground excavations in rock masses satisfying the generalized Hoek-Brown failure criterion

Analytical solutions for tunnel design are widely used in practical engineering, as they allow a quick analysis of design issues such as estimation of support requirement. In recent years, several papers analyzing the behavior of rock masses that obey the conventional or generalized Hoek-Brown criterion have been published. This article presents a complementary analysis that includes a new normalization of the generalized Hoek-Brown failure criterion, complete solutions for associated and non-associated flow rules, with some new closed-form solutions in the latter case, and in-depth considerations regarding intermediate stresses and edge effects. The results obtained show full agreement with existing solutions in the literature, when possible, and with numerical finite element models in cases that had not been treated previously. (C) 2015 Elsevier Ltd. All rights reserved

Improved analytical solutions for the response of underground excavations in rock masses satisfying the generalized Hoek–Brown failure criterion

Analytical solutions for tunnel design are widely used in practical engineering, as they allow a quick analysis of design issues such as estimation of support requirement. In recent years, several papers analyzing the behavior of rock masses that obey the conventional or generalized Hoek–Brown criterion have been published. This article presents a complementary analysis that includes a new normalization of the generalized Hoek–Brown failure criterion, complete solutions for associated and non-associated flow rules, with some new closed-form solutions in the latter case, and in-depth considerations regarding intermediate stresses and edge effects. The results obtained show full agreement with existing solutions in the literature, when possible, and with numerical finite element models in cases that had not been treated previously