La mécanique dissipative des géo-matériaux granulaires et ses applications pratiques en Génie Civil

L’article, résultant d’un travail de long terme sur la physique des géo-matériaux granulaires et la pratique du génie civil de grandes infrastructures, synthétise une vision nouvelle du comportement mécanique de ces matériaux, à partir d’approches dissipatives micromécaniques originales. Après le contexte et les hypothèses-clé, il présente les aspects essentiels des structures dissipatives induites par la friction de contact élémentaire, associée à des spécificités de mécanique statistique dans ces matériaux en mouvement quasi-statique, et leur expression multi-échelle par des relations tensorielles fortes : les équations de la dissipation d’énergie résultant de la friction. Sur cette base, est ensuite établi un large ensemble de propriétés pratiques d’usage général en génie civil, incluant : le critère de rupture, le couplage résistance au cisaillement/variations de volume, la compaction cyclique, l’équilibre géostatique « au repos »… Bien que l’essentiel de l’article soit focalisé sur les caractères induits par la friction de contact, une dernière section présente d’autres propriétés-clé induites par la rupture des granulats, autre processus dissipatif après la friction de contact. Ces propriétés incluent des incidences explicites sur les effets d’échelle dans le comportement structural d’ouvrages, vérifiées sur de grands ouvrages.

Caractérisation des massifs rocheux pour le dimensionnement de pieux forés en mer

Les pieux forés et cimentés sont une solution envisagée comme fondations de structures marines dans les roches tendres à dures rencontrées au large des côtes françaises. Le dimensionnement des pieux au rocher est un exercice délicat. L’exécution de séries d’essais de cisaillement d’interface à rigidité constante (dits essais CNS) est considérée comme une approche réaliste pour estimer la résistance au cisaillement de l’interface roche-ciment sous chargements statiques et cycliques. Les essais CNS sont conditionnés par deux paramètres clés qui sont liés aux caractéristiques du massif rocheux : la rigidité du massif et la géométrie de l’interface roche-ciment. Cet article propose une approche méthodologique pour estimer ces paramètres.

Résistance au cisaillement des interfaces roche / coulis représentatives de pieux offshore

Dans le cadre des projets éoliens offshore, la conception optimisée des fondations de type monopieux forés dans des massifs rocheux carbonatés demande une estimation réaliste de la résistance au cisaillement mobilisable. Dans cette optique, une campagne d’essais de cisaillement d’interface roche / coulis est conduite sur la machine BCR3D qui permet, en particulier, d’appliquer une condition de rigidité imposée sur la normale à l’interface, condition jugée représentative de ce qui se passe au droit du pieu. On présente dans une première partie le dispositif expérimental, la préparation des éprouvettes d’essai et le choix des paramètres expérimentaux. Puis, au travers de différents résultats expérimentaux, on montre l’importance de la rigidité normale dans le développement de la résistance au cisaillement. Dans un second temps, on met en évidence que la rugosité, son évolution sous chargement et le contraste de propriétés mécaniques entre une roche (calcaire tendre ou calcarénite) et le coulis conditionnent le frottement mobilisable. L’élément commun à toutes les observations est la dilatation empêchée de l’interface et l’évolution associée de la contrainte normale à l’interface.

Influence des interactions entre écrans de soutènement sur le calcul de la butée

La mobilisation de la butée devant un écran implique un volume de sol important, sur une distance plus grande que la fiche et qui dépend des paramètres du calcul. L’article passe en revue les méthodes de calcul utilisées pour évaluer la butée, en insistant sur la distance nécessaire au libre développement du mécanisme de butée. Il évalue ensuite de différentes façons l’effet de l’interaction entre deux écrans placés face à face de part et d’autre d’une excavation. La méthode recommandée pour calculer la butée mobilisable consiste à faire un calcul en éléments finis avec des valeurs réduites des paramètres de résistance au cisaillement dans la zone où se développera la butée. Cette démarche permet de déterminer des facteurs correctifs à appliquer au calcul de la butée d’un écran isolé en fonction du rapport de la distance entre écrans à leur fiche.

Etude sur la déformabilité de la nappe

Cet article vise à explorer la déformabilité d’une nappe plane découpée par un motif. Ce dernier lui donne la capacité de subir des déformations, d’acquérir de la souplesse tout en conservant un continu de matière, et d’évoluer d’une surface plane à une surface complexe –voire à double courbure. Les notions de surface, de surface développable, et de nappe architecturale forment les bases de l’étude du motif et de son fonctionnement. L’étude du fonctionnement d’une poutre entre deux appuis permet de simplifier notre approche, notamment dans l’analyse de ses déformations, de sa résistance au cisaillement, et de l’influence du matériau choisi pour composer cette nappe. Nous verrons dans cet article comment le motif que nous proposons d’étudier permet la double courbure, en quoi il est résistant et souple à la fois, en étudiant notamment les blocages internes de la nappe. La comparaison entre différents motifs nous permettra de mieux le comprendre et l’appréhender. Cette étude participe également au développement d’un pavillon architectural à échelle 1.