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Journée scientifique et technique CFMS Jeunes - Groupe Jeunes AFPS – 3 avril 2019
Groupe Jeunes
Journée Scientifique et Technique - 3 avril 2019
A la frontière entre géotechnique et parasismique
Ziad KTEICH (TRACTEBEL Engie)
1
-
Journée scientifique et technique CFMS Jeunes - Groupe Jeunes AFPS – 3 avril 2019
Contexte
2
Barrage San Fernando 1971 (Mw=6.6)
Adapazari, Turkey 1999 (Mw=7.4)Séisme de Tohoku, Japan 2011 (Mw=9.0)
• Évaluation de la sureté sismique
• Évaluation du risque de liquefaction des ouvrages
hydrauliques et des sites nucléaires;
• Développement des méthodes intermédiaires :
simple et tient compte des non-linéarités du sol
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Journée scientifique et technique CFMS Jeunes - Groupe Jeunes AFPS – 3 avril 2019
La philosophie des études de
liquéfaction
3
Susceptibilité d’un sol à la liquéfaction
Quantification du risque de
liquéfaction
Evaluation des conséquences:
- stabilité
- Tassements sismo-induits
Traitement de la liquéfaction Fin
Oui
Oui
Non
Non acceptable
Acceptable
Étape 1
Étape 2
Étape 3
Étape 4
(Javelaud, 2016)
-
Journée scientifique et technique CFMS Jeunes - Groupe Jeunes AFPS – 3 avril 2019
Méthodes existantes
4
Risque de liquéfaction
Méthodes intermédiaires
Pours:
- Simplicité (essais in-situ et
de laboratoire)
Contres:
- Limité aux cas 1D surface
libre
- Conservatisme
Méthodes simplifiées Méthodes avancées
E.g. Méthode NCEER
(Youd et al. 2001)
Pours:
- Étude des modèles 2D/3D
- Prise en compte de la montée de
pression interstitielle
- Analyses transitoires
Contres:
- Chères en terme de temps et de
compétences numériques
- Besoin d’une grande campagne de
reconnaissance
E.g. Modèle de Hujeux
E.g. Linéaire équivalent
+ facteur de sécurité
-
Journée scientifique et technique CFMS Jeunes - Groupe Jeunes AFPS – 3 avril 2019
Un petit nombre de
paramètres à caler
Analyse linéaire équivalente
+
Modèle de prediction de la
montée de pression d’eau
• Quel modèle de prédiction à utiliser?
• Quelle est l’influence de cette montée sur
le module de cisaillement?
Risque de liquéfaction
Méthode intermédiaire Prise en compte de la montée
de pression interstitielle
ruγmax (%)
5
Objectif
ou
-
Journée scientifique et technique CFMS Jeunes - Groupe Jeunes AFPS – 3 avril 2019 6
Sable saturé soumis à un
cycle de cisaillement
simple
Forces Inter-granulaires
(rearrangement des particules)
Déformationsvolumiquesplastiques
Δεvp
Drainé
Non drainé
Changement de volume
Montée de pression interstitielle
∆𝒖 = 𝑬𝒓∆𝜺𝒗𝒑
𝑬𝒓 : Module de décharge-recharge
Modèle de montée de pression interstitielle
Modèle de Martin-Finn-Seed (1975)
-
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Modèle de densification
Modèle de Byrne (1991)
9/47
Équation à deux paramètres pour calculer l’incrément de déformation volumique en fonction
de l’historique de déformation et le niveau de distorsion imposée :
𝑵𝟏 𝟔𝟎 ൘𝜺𝒗𝒑
𝟏𝟓𝜸
𝑪𝟏𝒃 𝑪𝟐
𝒃
5
10
20
30
40
5
2.5
1
0.6
0.3
1
0.5
0.2
0.12
0.06
0.4
0.8
2
3.33
6.66
∆𝜺𝒗𝜸
= 𝑪𝟏𝒆−𝑪𝟐
𝜺𝒗𝜸
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Journée scientifique et technique CFMS Jeunes - Groupe Jeunes AFPS – 3 avril 2019
eXtended Equivalent Linear Model
*• Déformations volumiques au cours des
cycles
*• Taux de montée de pression
interstitielle
3• Module de cisaillement et
amortissement effectifs
1• Analyse linéaire harmonique
4• Test de convergence
Algorithme proposé
2• Calcul des distorsions effectives
8
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Journée scientifique et technique CFMS Jeunes - Groupe Jeunes AFPS – 3 avril 2019
▪𝑮′
𝑮𝟎𝒎𝒂𝒙=
𝑮
𝑮𝒎𝒂𝒙(𝜸𝒆𝒇𝒇) (𝟏 − 𝒓𝒖,𝒆𝒇𝒇)
𝟎.𝟓
𝒓𝒖,𝒆𝒇𝒇 = 𝝌 𝒓𝒖,𝒎𝒂𝒙 ; 𝝌 ?
▪ 𝝃 = 𝝃(𝜸𝒆𝒇𝒇)
𝜸𝒆𝒇𝒇 = 𝑹𝜸 𝜸𝒎𝒂𝒙
𝜸𝒆𝒇𝒇 = 𝑹𝜸 𝜸𝒎𝒂𝒙
4• Valeurs effectives du module de cisaillement et
amortissement
(𝟏 − 𝒓𝒖,𝒆𝒇𝒇)𝟎.𝟓
𝐆
𝐆𝐦𝐚𝐱 𝛏
𝛄 (%)𝛄 (%)
Algorithme proposé
9
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Journée scientifique et technique CFMS Jeunes - Groupe Jeunes AFPS – 3 avril 2019
𝒓𝒖,𝒆𝒇𝒇 = 𝝌 𝒓𝒖,𝒎𝒂𝒙
Étude paramétrique sur 𝝌
10
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Journée scientifique et technique CFMS Jeunes - Groupe Jeunes AFPS – 3 avril 2019
(Tokimatsu et al., 2012)
Natural part
Urayasu, Japon durant Tohoku 2011
11
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Journée scientifique et technique CFMS Jeunes - Groupe Jeunes AFPS – 3 avril 2019
▪ SPT (N1)60cs
▪ Propriétés géotechniques
▪ Profils Vs
▪ Coubres de dégradation
Liquefaction No No No No Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes
Distorsion (%)
G/G
max
Données d’entrée des 12 profils étudiés par Ishihara (2011)
12
-
Journée scientifique et technique CFMS Jeunes - Groupe Jeunes AFPS – 3 avril 2019
Location 1. Profil non liquéfié
Nekozane 2
Résultats de la méthode X-ELM
ruγmax (%)Vs (m/s) G/Gmax
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Journée scientifique et technique CFMS Jeunes - Groupe Jeunes AFPS – 3 avril 2019
Résultats de la méthode X-ELM
Location 1. Profil liquéfié
Chidori
ruγmax (%)Vs (m/s) G/Gmax
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Journée scientifique et technique CFMS Jeunes - Groupe Jeunes AFPS – 3 avril 2019
Aratozawa
Dam
Barrage d’Aratozawa durant le séisme Iwate Miyagi 2008
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Dep
th (
m)
ru
Résultats: taux de montée de pression interstitielle
16
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Settlement (cm)
Dep
th (
m)
Résultats: distribution du tassement avec la profondeur
17
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Journée scientifique et technique CFMS Jeunes - Groupe Jeunes AFPS – 3 avril 2019
Conclusions
• Application à des cas documentés (enregistrements d’accélération en
surface libre et en profondeur, valeurs de montée de pression
interstitielle, …)
• Etude de l’efficacité de certains traitements de sol à la liquéfaction
• Application à d’autres cas expérimentaux (ISOLATE)
X-ELM
2D-ELM
Perspectives
Prise en compte de l’influence de la montée de pression interstitielle en
introduisant 𝜒
• Prise en compte de la montée de pression d’eau
• Réponse en termes d’accélérations, de tassements et de montée de pression
interstitielle.
X-ELM
2D-ELM
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•
Merci pour votre attention
• Ziad KTEICH
• Ziad.kteich@tractebel.engie.com
•
mailto:Ziad.kteich@tractebel.engie.com
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