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Proceedings of the 18
th
International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Paris 2013
L’essai de chargement a été réalisé 90 jours après
l’installation de la colonne, avec des paliers de chargement de
50 kN maintenus pendant 30 min. La courbe de chargement
obtenue est présentée sur la Figure 1. Le chargement a été arrêté
pour une charge maximale de 400 kN, lorsque le tassement de la
tête de la colonne a dépassé 40 mm (1/10ième du diamètre).
0
10
20
30
40
50
0
100 200 300 400
Charge en tête Q (KN)
Tassement s (mm)
Figure 1. Courbe de chargement sur colonne de soil-mixing.
Après 180 jours, l’excavation de la colonne testée a permis
de distinguer une partie supérieure (de 0 à 2,5 m) constituée de
limon traité et une partie inférieure composée de sable traité.
Une zone de transition faite d’un mélange de limon et de sable
traité a été observée entre 2,5 et 3,5 m. Des fragments de la
colonne ont été prélevés, carottés en laboratoire, et soumis à des
essais mécaniques pour déterminer la résistance et le module de
déformation du matériau constitutif de la colonne (Tableau 2).
Tableau 2. Résultats des essais en laboratoire sur les éprouvettes
provenant de la colonne excavée.
Nature
Limon
traité (1)
Transition
(2)
Sable
traité (3)
Profondeur (m)
0,5 - 2,5
2,5 – 3,5
3,5 - 5,0
Résistance Rc (MPa)
3,7
7,6
11,9
Module local E
50
(MPa)
1280 Rc
1280 Rc
1280 Rc
Angle de frottement (°)
42
42
42
Cohésion (kPa)
700
1700
2800
Vers 1 m de profondeur, la colonne de limon traité apparaît
particulièrement fissurée et fracturée (Figure 2), ce qui fait
suggérer que la rupture s’est produite au sein du matériau
constitutif de la colonne. Ce constat est conforté par le fait que
la portance de la colonne (estimée à partir des résultats des
essais pressiométriques) était a priori supérieure à sa résistance
interne (estimée à partir des résultats des essais sur les
éprouvettes carottées).
Figure 2. Excavation de la colonne après l’essai de chargement.
3
MODÉLISATION DE L’ESSAI DE CHARGEMENT :
MODÈLES ÉLÉMENTS FINIS
Le résultat de l’essai de chargement est utilisé comme référence
pour l’évaluation de quatre modèles numériques dont trois basés
sur un traitement complet en éléments finis. Ces modèles sont
construits selon la coupe schématique suivante (Figure 3) et sur
la base des paramètres donnés dans les Tableaux 1 et 2.
2,0 m
1,0 m
1,5 m
0,5 m
1
3
Remblai
Limons
sableux
Sable
graveleux
Q
Transition
2
Φ = 400 mm
Figure 3. Coupe de calcul retenue
3.1
Modèle 1 (logiciel GEFDyn)
Ce modèle est bâti à l’aide du logiciel éléments finis GEFDyn.
Il s’agit d’un modèle tridimensionnel où la colonne est
modélisée par des éléments volumiques à 8 nœuds formant un
quart de cylindre de 400 mm de diamètre et 5 m de long, noyé
dans un milieu continu de 20 m de profondeur. Des éléments
d’interface ont été introduits entre la structure de la colonne et
les éléments de sol.
Le modèle de comportement choisi est un modèle linéaire
élastique parfaitement plastique avec un critère de rupture de
Mohr Coulomb (noté MC par la suite) pour les différents
matériaux (sol et colonne). La loi de l’interface est celle
d’Aguiar et al (2011) dont la formulation est basée sur les
mêmes hypothèses de comportement que le modèle dit de
Hujeux (1985) qui se révèle très adapté au comportement non
linéaire des sols. La richesse de ce type de modèle réside dans la
possibilité, en fonction des paramètres de la surface de charge et
du type d’écrouissage, de modéliser des comportements qui
peuvent aller du simple « élastique parfaitement plastique » à un
comportement élasto-plastique à écrouissage déviatorique et
volumique. Pour le présent calcul, les paramètres de l’interface
sont choisis de manière à représenter une surface de charge de
Mohr Coulomb avec un comportement élastique parfaitement
plastique. L’angle de frottement à l’interface a été choisi égal à
celui du sol environnant. Cela est justifié par le mode de
réalisation de la colonne (malaxage local) qui produit une
interface rugueuse mobilisant ainsi un mécanisme de rupture
mettant en jeu la résistance intrinsèque du sol (Figure 4).
Zone de limon
traité fissurée et
fracturée vers 1 m
de profondeur
Figure 4. Etat de la surface d’un tronçon de colonne excavée
