1098
Proceedings of the 18
th
International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Paris 2013
La résolution numérique de ces équations associe la méthode
des éléments finis pour discrétiser l'espace et un schéma
d'intégration implicite pour discrétiser le temps.
En ajoutant les équations d’équilibre mécanique et les
équations qui gouvernent l’écoulement de l’eau et de l’air dans
le sol, on obtient un système d’équations décrivant le couplage
hydromécanique du système « squelette solide - eau - air ».
En passant par un principe variationnel adapté, on arrive à la
forme en éléments finis de ces équations :
a
aa
ww
w
ww
a ua
w uw
a
w
a a
a
au
au
wa
w ww
wu
ua
uw
QΔt HKΔt HK
QΔt HK
ΔF HC HC
ΔH
ΔH
ΔU
Δt K E Δt K C C
C Δt K C C
C
C
R
où R est la matrice de rigidité,
t est l’incrément de temps, E
a
est le module de compressibilité de l’air, H
w
et H
a
sont les
vecteurs des valeurs de la charge hydraulique et de la charge
d’air, respectivement, K
w
et K
a
sont les matrices de
perméabilité, C
uw
, C
ua
, C
wu
, C
ww
, C
wa
et C
au
sont des matrices de
couplage,
F est le vecteur des forces appliquées, Q
w
est le flux
de l’eau et Q
a
le flux d’air, S
r
est le degré de saturation et S
ru
le
degré de saturation résiduel,
a
est le poids volumique de l’air, e
l’indice des vides et D et E sont des constantes.
La modélisation proprement dite est faite en utilisant le
logiciel de calcul en éléments finis CESAR-LCPC.
1.2
Essai expérimental et résultats numériques
Dans le but d’étudier les transferts hydriques dans les remblais
en sols argileux, une expérimentation a été réalisée au Centre
d’Expérimentation Routière de Rouen (CER) en collaboration
avec l’IFSTTAR, les Laboratoires Régionaux des Ponts et
Chaussées d’Aix en Provence et de Toulouse et l’École
Universitaire d’Ingénieurs de Lille (EUDIL).
L’argile de Bavent, utilisée pour la construction de ce
remblai expérimental, provient d’une carrière de brique de la
région de Rouen. Ce matériau a été sélectionné pour trois
motifs :
– son utilisation en remblai courant est possible selon les
critères du Guide des Terrassements Routiers (GTR) qui fixe les
règles de choix et de mise en œuvre des matériaux de remblais
routiers en France ;
– une quantité suffisante de ce matériau est disponible en place.
C’est un matériau gonflant.
L’argile de Bavent se présente sous forme d’un mélange à
deux couleurs, beige et grise. Un ensemble d’essais
d’identification a été effectué dans plusieurs laboratoires
impliqués dans l’action de recherche. Les limites de consistance
de ce matériau obtenues dans ces laboratoires sont rassemblées
dans le tableau 1.
La figure 1 montre la courbe granulométrique de l’argile de
Bavent (Alshihabi, 2001). Elle est composée de plus de 85%
d’éléments fins (D<80µm). Selon les valeurs des limites de
consistance du tableau 1, ce sol peut être classé comme une
argile moyennement plastique (A2) ou plastique (A3) selon la
classification du Guide des Terrassements Routiers.
La figure 2 montre les résultats d’un essai Proctor normal
réalisé au CER de Rouen. La masse volumique sèche à
l’optimum Proctor normal vaut
dOPN
= 1,71 t/m
3
. Elle
correspond à une teneur en eau optimale de w
OPN
= 19,6%.
La figure 3 montre les dimensions des deux parties du
remblai. La figure 4 montre la mise en œuvre des deux parties
du remblai. Le compactage a été assuré par deux méthodes
(pilonneuse et marteau électrique) pour garantir le même
compactage au milieu et proche des parois.
Tableau 1. Caractéristiques physiques de l’argile de Bavent déterminées
dans divers laboratoires
w
P
(%)
w
L
(%)
I
P
(%)
Argile grise
24
53
29
LRPC Aix en
Provence
Argile beige
23
46
23
CER (Rouen)
18
44
26
Laboratoire de Mécanique de
Lille (EUDIL)
28
44
16
IFSTTAR
22
48,4
26,4
Figure 1. Courbe granulométrique de l’argile de Bavent
(Alshihabi, 2002)
Figure 2. Courbe Proctor normal de l’argile de Bavent
4 m
1,5 m
0,9 m
1 m
Remblai
d’essai
Remblai
témoin
Figure 3. Dimensions du remblai R1
