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Technical Committee 202 /
Comité technique 202
Tableau 4. Pression mesurée après un chargement cyclique pour
une charge statique de 200 kN (
i
=
F
= 200 kN).
Contrainte (kPa)
1
3
4
5
6
7
Sans GSY
101 63
-
69
85 102
GTX
sous ballast
76 63
64 125 85
82
GGR
sous ballast
79 51
56 113 94
80
GGR
sous ballast
102 63
62
90
88
96
A l’inverse,
le Tableau 3 montre que
l’augmentation de
contrainte dans les cas précités est la même quelque soit le
capteur. Ainsi, en
l’absence de chargement, le sol est confiné
entre les colonnes par le biais d’une tension
développée dans les
géosynthétiques mettant en évidence un effet membrane.
1.3
Conclusion
Les tests réalisés ont montré l’efficacité des géotextiles pour
gommer les points durs engendrés par les colonnes de soil-
mixing. Cette efficacité dépend bien entendu du type de
renforcement (et association) mis en œuvre et sa loca
lisation
dans la structure.
2 MODÉLISATION NUMÉRIQUE
Dans ces travaux, la modélisation numérique a été réalisée à
l’aide du logiciel GEFDyn (Aubry, Chouvet, Modaressi and
Modaressi, 1986). Ce modèle, aux éléments finis, prend en
compte les caractéristiques du sol dans une large gamme de
déformation, permet de représenter les déformations
irréversibles
et permet de gérer jusqu’à quatre lois de
comportement élastoplastiques avec quatre mécanismes
différents (3 déviatoriques et un volumétrique).
Le logiciel GEFDyn permet de modéliser la voie en
représentation 2,5D avec un chargement sous différents chemins
de contraintes (Saez, 2009). La superstructure est composée de
rails, semelle sous rail, traverses ; la structure est constituée du
ballast, de la couche intermédiaire et du sol support. Le rail est
modélisé par un élément poutre, tandis que les autres éléments
sont constitués par des éléments quadrilatéraux. Dans un
premier temps, le comportement des matériaux est modélisé par
une loi élastique linéaire. Les paramètres utilisés pour les
différents éléments de structure sont repris dans le Tableau 5.
Tableau 5. Paramètres de modélisation (e, épaisseur de la couche)
E
MPa
ρ
kN/m
3
e
mm
Rail
210.10
3
0.3 7850 -
Patin
40 0.25 900 90
Traverse
30.10 0.25 2400 210
Ballast
130 0.2 1700 250
Couche Intermédiaire
180 0.3 2135 400
Sol
12.5 0.4 1800 8140
Colonne
*
0.2 1800 2160
Le tronçon de voie modélisé est long de 26 m, pour une
profondeur de 9 m (Figure 3). La charge roulante est modélisée
par un chargement quasi statique (F=100 kN à 15 km/h)
appliqué sur le rail. Ce convoi simule
le passage d’un engin
Suisse EMW permettant de mesurer la raideur de la voie.
Ainsi dans le but d’étudier numériquement l’influence des
colonnes sur la voie, trois paramètres ont été étudiés :
L’espacement entre
colonnes, leur profondeur et les propriétés
mécaniques de la colonne de soil-mixing.
Figure 3. Maillage du tronçon de voie par élément fini, une colonne
toutes les deux traverses. (Colonne : Ø400, profondeur 2.16m)
Pour représenter l’impact des colonnes sur la voie, il a été
décidé de tracer la déflexion du rail sous charge roulante en
fonction de sa position (x).
2.1
Résultat et analyse
La Figure 4 présente la déflexion du rail sous circulation pour
différents espacements entre colonnes. Dans le cas présenté, la
rigidité de la colonne est cent fois supérieure à celle du sol
(
E
col
/E
sol
=100
).
Figure 4. Déflexion du rail sous circulation, pour différents espacements
entre colonnes (x, position de la charge)
La comparaison entre le cas avec une colonne toutes les deux
ou trois traverses et le cas sans colonne montre que ces types de
renforcement n’apporte pas de point dur
sous la voie. Le signal
est quasiment identique par contre, la déflexion du rail se trouve
largement diminuée pour un tronçon renforcé
d’
une colonne
toutes les deux ou trois traverses. Les variations présentes sur ce
graphique, par exemple sur la courbe 0col-A-ACI sont dues à la
présence des traverses. Pour les cas avec une colonne toutes les
quatre ou six traverses, des pics apparaissent. Ceux-ci sont dus à
la présence des colonnes de soil-mixing sous la voie. Donc
lorsque les colonnes sont trop éloignées, l’effet de groupe
disparaît et des points durs apparaissent occasionnant des
variations de déflexion importantes.
Dans le cadre de cette étude, les simulations numériques
réalisées
ont également fait apparaître l’influence de la prise du
ciment sur le comportement des colonnes et donc sur la réponse
de la voie. De précédents articles mettent en évidence la relation
entre le module de Young et la résistance à la compression
simple (Tan, Goh and Yong 2002 ; Ajorloo 2010). La résistance
du mélange sol/ciment dépendant principalement de la
proportion de ciment et de ses caractéristiques chimiques, nous
avons réalisé différents tests afin de déterminer le ratio optimum
entre le module de sol et celui de la colonne et de déterminer
l’impact sur la réponse de la voie.
Ainsi, les cinq configurations
de renforcement ont été testées avec des ratios de module
compris entre 1 et 1 000.
