Mots clés : Effondrement, Milieux granulaires, Granularité, Milieu granulaire modèle, Imbibition, Limite de liquidité.

RÉSUMÉ : Les matériaux granulaires sont très répandus dans notre environnement (sables, graviers, grains de blé …) et entrent dans de nombreux secteurs industriels (produits

pharmaceutiques, poudres, …). Ils sont le plus souvent sensibles à l’humidité qui leur procure une cohésion apparente. En géomécanique environnementale, les variations de teneur en eau d’un

sol peuvent nuire à la stabilité des ouvrages (ruptures de digues, effondrements de parois de galeries, …). L’étude de ce type d’instabilités repose souvent sur des observations de terrain et sur

des modélisations empiriques. On propose dans cette étude une méthodologie expérimentale d’identification, d’analyse et de modélisation du phénomène de l’effondrement de milieux

granulaires sous l’effet d’imbibition. La première étape, présentée ci-dessous, comporte l’approche globale, le dispositif et le protocole expérimentaux, ainsi que les premiers résultats qui

montrent que la teneur en eau déclenchant l’effondrement est proche de la limite de liquidité du milieu.

Fatima Zahra EL KORCHI1-2, Doctorante (fatima-zahra.el-korchi@univ-montp2.fr),

Frédéric JAMIN1, Moulay Saïd EL YOUSSOUFI 1, Lkhadir LAKHAL2, Mohamed ELOMARI2, Lyesse LALOUI3

1LMGC-UM2, 2UCAM Maroc, 3EPFL Suisse

LABEX

NUMEV Solutions

Numériques Matérielles et

Modélisation pour l’Environnement et

le Vivant

Effondrement de milieux granulaires lors d’imbibition d’eau

Déformations axiale et radiale au cours d’imbibition des BV D=100-200µm(Compacités c=57% et c=59%)

Dispersion de la teneur en eau en hauteur de l’échantillon au cours de l’imbibition des BV 100-200µm (c=57%)

4,73%

10,9%

17,21%

10,86%

20,53%

21,15%

17,34%

21,18%

21,93%

23,42%

22,25%

23,02%

9,43 16,17 19,23 22,20

w(%)

Avant effondrement Effondrement

23,60%

22,70%

23,70%

24,38

4,73 %

4,73 %

4,73%

5,00

Conclusion :-au sens des limites d’Atterberg , le passage du comportement plastique au comportement liquide des milieux granulaires se manifeste par un effondrement (sous son propre poids). -comme pour la déformation, l’effondrement dépend de l’état de densité et de la granularité de l’échantillon.

Perspective : modélisation et simulation numérique de l’effondrement.

Matériaux utilisés Dispositifs expérimentaux

2-Dispositifs et protocole expérimentaux

Expériences à l’échelle macroscopique

étude numérique

Expériences à l’échelle locale

Validation

Dispositif « macro »

Forc

e

Perte de volume d’eau

Forc

e

Distance

s

e

Expérimentation

Simulation numérique

Dispositif « micro »

Teneur en eau d’effondrement pour deux compacités Répartition de l’eau dans l’échantillon

Détermination des masses volumiques spécifiques

Répétabilité des résultats

ü  Billes de verre D= 0-50µm: wl=(23.20±0,4)%

weff=23,30%

ü  Billes de verre D= 400-500µm: weff=25,20%

Procédure de détermination des masses volumiques spécifiques des billes de verre

Echantillon de billes de verre avec capteurs

axiaux LVDT

Echantillon de billes de verre avec capteurs

axiaux et radial LVDT

Détermination de la limite de liquidité Imbibition

Cellule triaxiale Bishop Wesley pour sols non saturés Pénétromètre à cône (NF 94-052-1)

Protocole expérimental

Positionnement NUMEV : Axe 4 « Systèmes - Modèles et Mesures »

Teneur en eau de liquidité

Variation de l’enfoncement du cône à différentes teneurs en eau des BV D=100-200µm

Comparaison de différentes granularités de billes de verre

Déformations axiale et radiale au cours de l’imbibition des BV D=0-50µm, D=100-200µm et D=400-500µm (c=59%)

Matériau de base : billes de verre

D=0-50µm D=100-200µm D=400-500µm

BV D=0-50µm: ρs*=2450 kg/m3 (±5 kg/m3 )

BV D=100-200µm: ρs*=2477 kg/m3 (±2 kg/m3 )

BV D=400-500µm: ρs*=2490kg/m3 (±3 kg/m3 )

3-Effet de la teneur en eau sur l’effondrement d’échantillon

1-Approche globale

ü  Billes de verre D= 100-200µm: wl=(24.15±0,4)%

weff=24,05%