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«Étude de phénomènes de liquéfaction»

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  1. Laboratoire de Mécanique des Sols, Structures, Matériaux «Étude de phénomènes de liquéfaction» Modélisation numérique des inclusions rigides comme solution aux problèmes de liquéfaction Fernando LOPEZ-CABALLERO

  2. Problèmes liés aux séismes • Projet Européen NEMISREF : • New Methods for Mitigation of Seismic Risk of Existing Foundations • Partenaires : • Soletanche Bachy - FRANCE • Institute of Geology and Mineral Exploration – GREECE • Stamatopoulos & Associates – GREECE • University of Bristol - UK • University of Cambridge – UK • Aristotle University of Thessaloniki – GREECE • Laboratorio Nacional de Engenharia Civil – PORTUGAL • Universitatea Tehnica de Constructii Bucuresti - ROMANIA • ECP MSSMat - OR : • Milieux poreux et ouvrages géotechniques • Ondes en milieux hétérogènes et aléatoires

  3. Problèmes liés aux séismes • Réponse des ouvrages : Interaction Sol-Structure Stabilité des ouvrages de soutènement Liquéfaction de sols Rocher Sol

  4. Plan général • Quelques définitions de la mécanique des sols. • Validation du modèle numérique par rapport aux modèles physiques (essais en centrifugeuse) • Calage des paramètres du modèle • Validation des paramètres du modèle numérique • Solution aux problèmes de liquéfaction (étude numérique) • Cas de référence • Utilisation des inclusions verticales (étude paramétrique)

  5. Quelques définitions de la mécanique des sols • Propagation du séisme dans le sol • Hypothèses Vs, ρ, G, D Sol Rocher

  6. Quelques définitions de la mécanique des sols • Propagation du séisme dans le sol • Chargement sismique

  7. t = Gmaxg G(g) et D(g) t g Quelques définitions de la mécanique des sols • Comportement non-linéaire des sols : t = G(g) g • Chargement cyclique

  8. Quelques définitions de la mécanique des sols • Comportement non-linéaire des sols : t = G(g) g • Variation du module & amortissement

  9. Définition de la liquéfaction • Chargement sismique • Variation de la pression interstitielle dans les sables ’ = T – I ·U U  ’  0 http://www.ce.washington.edu/~liquefaction/html/main.html

  10. Quelques définitions de la mécanique des sols • LIQUEFACTION - Problèmes sur le terrain

  11. Quelques définitions de la mécanique des sols • LIQUEFACTION - Problèmes sur le terrain

  12. Plan général • Quelques définitions de la mécanique des sols. • Validation du modèle numérique par rapport aux modèles physiques (essais en centrifugeuse) • Calage des paramètres du modèle • Validation des paramètres du modèle numérique • Solution aux problèmes de liquéfaction (étude numérique) • Cas de référence • Utilisation des inclusions verticales (étude paramétrique)

  13. Validation du modèle numérique • Calage des paramètres pour le sol • Essai en centrifugeuse au Schofield Centrifuge Centre de l’Université de Cambridge : (Teymur, 2002)

  14. Validation du modèle numérique • Modèle numérique utilisé 4 m h = 10 m 6 m • Comportement des sols : modèle élastoplastique de l’ECP ; • Modèle EF, 2D couplé en déformations planes (Gefdyn) ; • Analyse dans le domaine temporel.

  15. Validation du modèle numérique • Modèle numérique utilisé • Courbes G/Gmax- et D-:

  16. Validation du modèle numérique • Calage des paramètres • Pression Interstitielle et Accélération :

  17. Plan général • Quelques définitions de la mécanique des sols. • Validation du modèle numérique par rapport aux modèles physiques (essais en centrifugeuse) • Calage des paramètres du modèle • Validation des paramètres du modèle numérique • Solution aux problèmes de liquéfaction (étude numérique) • Cas de référence • Utilisation des inclusions verticales (étude paramétrique)

  18. Validation du modèle numérique • Validation des paramètres du modèle numérique • Essai en centrifugeuse au Schofield Centrifuge Centre de l’Université de Cambridge :

  19. Cas de Référence – Profil liquéfiable • Validation du modèle numérique • Essai en centrifugeuse au Schofield Centrifuge Centre de l’Université de Cambridge :

  20. Validation du modèle numérique • Validation des paramètres du modèle numérique • Essai en centrifugeuse au Schofield Centrifuge Centre de l’Université de Cambridge :

  21. Validation du modèle numérique • Validation des paramètres du modèle numérique • Maillage utilisé : h = 15.8m h = 50.0m

  22. Validation du modèle numérique • Validation des paramètres du modèle numérique • Accélération : Mesuré Simulation

  23. Validation du modèle numérique • Validation des paramètres du modèle numérique Mesuré Simulation • Pression Interstitielle :

  24. Plan général • Quelques définitions de la mécanique des sols. • Validation du modèle numérique par rapport aux modèles physiques (essais en centrifugeuse) • Calage des paramètres • Validation des paramètres du modèle numérique • Solution aux problèmes de liquéfaction (étude numérique) • Cas de référence • Utilisation des inclusions verticales (étude paramétrique)

  25. Solution aux problèmes de liquéfaction • Cas de référence • Profil de sol + fondation : b = 10 m

  26. Solution aux problèmes de liquéfaction • Cas de référence • Variation de la pression interstitielle : Distribution de  Pw à 9s (Séisme Synthétique)

  27. Solution aux problèmes de liquéfaction • Cas de référence • Variation du taux ru pour le modèle sans inclusions : Liquéfaction entre 1m et 3m de profondeur Sans inclusions taux ru (Séisme Synthétique)

  28. Plan général • Quelques définitions de la mécanique des sols. • Validation du modèle numérique par rapport aux modèles physiques (essais en centrifugeuse) • Calage des paramètres • Validation des paramètres du modèle numérique • Solution aux problèmes de liquéfaction (étude numérique) • Cas de référence • Utilisation des inclusions verticales (étude paramétrique)

  29. Solution aux problèmes de liquéfaction • Utilisation des inclusions verticales rigides • Mise en place sur le terrain :

  30. Solution aux problèmes de liquéfaction • Utilisation des inclusions verticales rigides • Étude paramétrique : • Disposition (i.e. solidaires ou séparées de la fondation); • Épaisseur des inclusions : 0.5, 0.8 et 1 m; • Différents coefficients de perméabilité pour les inclusions.

  31. Solution aux problèmes de liquéfaction • Utilisation des inclusions verticales rigides • Disposition (i.e. solidaires ou séparées de la fondation):

  32. Solution aux problèmes de liquéfaction • Utilisation des inclusions verticales rigides • Disposition (i.e. solidaires ou séparées de la fondation):  Pw sous fondation (Séisme synthétique) Inclusions séparéespas d’effet significatif sur la réponse Séparées Solidaires

  33. Solution aux problèmes de liquéfaction • Utilisation des inclusions verticales rigides • Disposition (i.e. solidaires ou séparées de la fondation): Inclusions séparées de la fondation. Distribution de  Pw à 5s (Séisme Synthétique)

  34. Solution aux problèmes de liquéfaction • Utilisation des inclusions verticales rigides • Disposition (i.e. solidaires ou séparées de la fondation): Inclusions Inclusions séparées de la fondation. Déformée du maillage (Séisme Synthétique) (Pas à l’échelle)

  35. Solution aux problèmes de liquéfaction • Utilisation des inclusions verticales rigides • Étude paramétrique : • Disposition (i.e. solidaires ou séparées de la fondation); • Épaisseur des inclusions : 0.5, 0.8 et 1 m; • Différents coefficients de perméabilité pour les inclusions.

  36. Solution aux problèmes de liquéfaction • Utilisation des inclusions verticales rigides • Épaisseur des inclusions : b = 10 m

  37. Solution aux problèmes de liquéfaction • Utilisation des inclusions verticales rigides • Épaisseur des inclusions : 2 inclusions 5x0.5m Distribution de  Pw à 6s (Séisme Synthétique)

  38. Solution aux problèmes de liquéfaction • Utilisation des inclusions verticales rigides • Épaisseur des inclusions :  Pw sous fondation (Séisme synthétique) efficiente pour des épaisseurs d’inclusion plus grandes que 0.8m 2i 5x1m 2i 5x0.8m 2i 5x0.5m

  39. Solution aux problèmes de liquéfaction • Utilisation des inclusions verticales rigides • Épaisseur des inclusions : 2 inclusions 5x1.0m Distribution de  Pw à 6s (Séisme Synthétique)

  40. Solution aux problèmes de liquéfaction • Utilisation des inclusions verticales rigides • Épaisseur des inclusions : Variation de la distorsion induite dans le sol

  41. Solution aux problèmes de liquéfaction • Utilisation des inclusions verticales rigides • Épaisseur des inclusions : Variation de la contrainte de cisaillement induite dans le sol

  42. Solution aux problèmes de liquéfaction • Utilisation des inclusions verticales rigides • Étude paramétrique : • Disposition (i.e. solidaires ou séparées de la fondation); • Épaisseur des inclusions : 0.5, 0.8 et 1 m; • Différents coefficients de perméabilité pour les inclusions.

  43. Solution aux problèmes de liquéfaction • Utilisation des inclusions verticales rigides • Coefficient de perméabilité des inclusions :  Pw sous fondation (Séisme synthétique) Pas d’effet k = 1E-4 m/s k = 

  44. Conclusions • Efficacité des inclusions due principalement au fait de rigidifier le sol plutôt qu’au fait de drainer de l’excès de pression interstitielle ; • Efficacité des inclusions rigides est fonction de leur interaction avec le sol de fondation et dans certaines conditions, elle peut produire des effets négatifs ; • Les inclusions doivent avoir un effet de confinement sur le sol afin d’améliorer sa réponse ; • Prochaine étape : • Validation des inclusions avec modèle en centrifugeuse. • Dimensionnement sur un site réel en Grèce