Université Aboubekr BelkaidFaculté de Technologie

Département de Génie CivilLaboratoire: Risk Assesment

Thèse de Doctorat en Sciences

MODÉLISATION NUMÉRIQUE DE L'ESSAI PRESSIOMÉTRIQUE ET CALCUL

DES FONDATIONS SUPERFICIELLES SUR PENTE

DJEDID Abdelkader Professeur

Présenté par : OUABEL Houari

ZADJAOUI Abdeldjalil Professeur

BENCHOUK Assia MCA

BOUROKBA MERABENT Souad Amel . MCA

HOUMADI Youcef Professeur

Tlemcen le : 12/11/2020

Belkaid, TlemcenFaculté de Technologie

Département de Génie CivilAssesment and Management

Thèse de Doctorat en Sciences

MODÉLISATION NUMÉRIQUE DE L'ESSAI PRESSIOMÉTRIQUE ET CALCUL

DES FONDATIONS SUPERFICIELLES SUR PENTE

Université de Tlemcen Président

OUABEL Houari

Université de Tlemcen Directeur de thèse

Université de Tlemcen Co-Directeur de thèse

USTO- Oran Examinatrice 1

Centre UBB Témouchent Examinateur 2

Tlemcen le : 12/11/2020 1

INTRODUCTION

Massif horizontal

Théorique

NTRODUCTION GÉNÉRALE

Capacité portante

d’une fondation

superficielle

EmpiriqueNumérique

Massif horizontal

2

PROBLÉMATIQUEPROBLÉMATIQUE

Genèse d’une pente

Capacité portante

d’une fondation

superficielle

pente

Coefficient Etat initiale des Coefficient

réducteurs des contraintes

3

PROBLÉMATIQUEPROBLÉMATIQUE

Cadre générale

Capacité portante

Cadre générale du travail du recherche

Modélisation numérique

Essai préssiometrique

4

OBJECTIFS

Modélisation de la procédure de la

• Analyse numérique

• Analyse paramétrique

Modélisation de l’essai

pressiométrique

• Procédure tassement • Procédure

d’excavation • Procédure de

surconsolidation

procédure de la genèse de la pente

BJECTIFS

Modélisation de la procédure de la

Procédure tassement Procédure d’excavation Procédure de surconsolidation

procédure de la genèse de la pente • Analyse

numérique • Analyse

paramétrique

Modélisation du comportement

d’une fondation et estimation de la CP estimation de la CP

5

PLAN DE PRÉSENTATION

Partie I: Analyse bibliographique et état de l’art • Interprétation théorique de l’essai pressiométrique • Différentes approches pour l’évaluation de la capacité

portante CP • Détermination de l’état de contrainte initiale sur une pente • Détermination de l’état de contrainte initiale sur une pente

Partie II: Analyse numérique • Simulations numériques de différentes procédures de la

genèse d’une pente • Modélisation numérique de l’essai pressiométrique • Simulation du comportement d’une fondation superficielle et

estimation numérique de la capacité portante estimation numérique de la capacité portante

Partie III: Analyse paramétrique • Paramètres géotechniques (la pression limite et la capacité

portante).• Paramètres géométriques (la pression limite et la capacité

portante).

PRÉSENTATION

Partie I: Analyse bibliographique et état de l’art Interprétation théorique de l’essai pressiométrique Différentes approches pour l’évaluation de la capacité

Détermination de l’état de contrainte initiale sur une pente Détermination de l’état de contrainte initiale sur une pente

Partie II: Analyse numérique Simulations numériques de différentes procédures de la

Modélisation numérique de l’essai pressiométrique Simulation du comportement d’une fondation superficielle et estimation numérique de la capacité portante estimation numérique de la capacité portante

Partie III: Analyse paramétrique Paramètres géotechniques (la pression limite et la capacité

Paramètres géométriques (la pression limite et la capacité

6

PARTIE

ANALYSE BIBLIOGRAPHIQUE ET ÉTAT DE L’ART

ARTIE 1

ANALYSE BIBLIOGRAPHIQUE ET ÉTAT DE L’ART

7

Louis Ménard (1933 – 1978)

ESSAI PRESSIOMÉTRIQUE : ANALYSE BIBLIOGRAPHIQUE SSAI PRESSIOMÉTRIQUE : ANALYSE BIBLIOGRAPHIQUE

Michel Gambin

8

CAPACITÉ PORTANTE -ANALYSE BIBLIOGRAPHIQUE

• Théoriques

• Empiriques

• Numériques

γγ

NB

qNcNq qc2

max++=

Terzaghi (1943)

ANALYSE BIBLIOGRAPHIQUE

Terzaghi (1943)

• Nγ=0,5tanφ((Kpγ/cos2 φ))-1)

Meyerhof (1963)

• Nγ=(Nq-1)tan(1,4φ)

γCaquot et Kérisel (1966)

• Nγ=cos(π/4-φ/2)/(2sin2 (π/4+φ/2) ) [kp-sin(π/4-φ/2) ]

Brinch-Hansan (1970)

• Nγ=1,8(Nq-1)tanφ

Vesic (1973)

• Nγ=2(Nq+1)tanφ

Sanglerat et costet (1983)

• Nγ=(Nq-1)tan(1,4φ)

9

DIFFÉRENTS MÉCANISMES POUR LA GENÈSE D’UNE PENTE DIFFÉRENTS MÉCANISMES POUR LA GENÈSE D’UNE PENTE

10

PARTIE

ANALYSE NUMERIQUE

ARTIE II

ANALYSE NUMERIQUE

11

CODE DE CALCUL

Interface Plaxis 3D tunnel

ODE DE CALCUL

12

Modélisation numérique .

MODÉLISATION NUMÉRIQUE ODÉLISATION NUMÉRIQUE

13

Site 01 Site 02

Pa

ram

ètre

s

Arg

ile

limo

ne

use

Arg

ile

limo

ne

use

CARACTÉRISTIQUES GÉOTECHNIQUES

Pa

ram

ètre

s

limo

ne

use

limo

ne

use

Distance - -

Mo

hr-C

ou

lom

b

γ (kN/m3) 16 16

E (MPa) 2 10

v 0.3 0,3

φ 20° 27°

C (kPa) 15 20

Co

ulo

mb C (kPa) 15 20

ψ 00 00

Ca

m-C

lay

λ 0,155 0,036

k 0,052 0,012

M 0.70 1.07

e0 0.680 0.795

pco 0 0

Site 02 Site 03

Qu

ate

rna

ire

Mo

lasse

Ma

rne

ARACTÉRISTIQUES GÉOTECHNIQUES

Qu

ate

rna

ire

0-6 6-11.5 11.5-40

19 17 22

100 100 350

0.25 0.25 0.3

27.50 32.50 300

10 0 150

14

10 0 150

00 00 00

- 0.042 0.040

- 0.005 0.028

1.09 1.30 1.2

- 0.540 0.960

- 5.14 4.86

LES TROIS SITESES TROIS SITES

15

ETAT DE CONTRAINTES INITIALES DANS UNE PENTE

Procédure du tassement

Procédure de surconsolidation

TAT DE CONTRAINTES INITIALES DANS UNE PENTE

Procédure d'excavation 16

EVOLUTION DES DÉFORMATIONS ET CONTRAINTES SUR PENTE

Mo

hr-C

ou

lom

bC

am-C

lay

VOLUTION DES DÉFORMATIONS ET CONTRAINTES SUR PENTE

17

EVOLUTION DES CONTRAINTES DANS LE PLAN (p, q)

Pro

cédu

re d

u tassem

ent

Pro

cédu

re d

'excavation

Pro

cédu

re de

surco

nso

lidatio

n

VOLUTION DES CONTRAINTES DANS LE PLAN (p, q)

18

SIMULATION DE L’ESSAI PRESSIOMÉTRIQUEHypothèses de base1) Les simulations sont réalisées en petites2) L'essai est analysé en conditions drainées3) Le mode de déformation de la sonde pressiométrique

IMULATION DE L’ESSAI PRESSIOMÉTRIQUE

déformations,drainées (en contraintes effectives)

pressiométrique est la déformation plane.

19

DÉPLACEMENTS HORIZONTAUX AUTOUR DE LA SONDE ÉPLACEMENTS HORIZONTAUX AUTOUR DE LA SONDE

20

DÉPLACEMENTS HORIZONTAUX AU TOUR DE LA SONDE ÉPLACEMENTS HORIZONTAUX AU TOUR DE LA SONDE

21

COURBES PRESSIOMÉTRIQUES

Massif h

orizo

ntal

Massif h

orizo

ntal

Massif en

pen

te M

assif en p

ente

Mohr-Coulomb

OURBES PRESSIOMÉTRIQUES

Cam-Clay22

COURBES PRESSIOMÉTRIQUES POUR Y=6M

Courbe préssiometrique

OURBES PRESSIOMÉTRIQUES POUR Y=6M

23

préssiometrique pour y=6m

COURBES PRESSIOMÉTRIQUES PROCÉDURES DE GENÈSE DE LA PENTE

Mohr-Coulomb

OURBES PRESSIOMÉTRIQUES – DIFFÉRENTES PROCÉDURES DE GENÈSE DE LA PENTE

Cam-Clay24

CARACTÉRISTIQUES PRESSIOMÈTRIQUES

Profil de la pression limite

ARACTÉRISTIQUES PRESSIOMÈTRIQUES

Profil du module pressiométrique25

DÉFORMATIONS ET CONTRAINTES AUTOUR DE LA SONDE PRESSIOMÉTRIQUE

ÉFORMATIONS ET CONTRAINTES AUTOUR DE LA SONDE PRESSIOMÉTRIQUE

26

ESSAI PRESSIOMÉTRIQUE

Massif h

orizo

ntal

Massif h

orizo

ntal

Massif en

pen

te M

assif en p

ente

Effet de la cohésion

SSAI PRESSIOMÉTRIQUE - ETUDE PARAMÉTRIQUE

Effet de l'angle de frottement 27

ESSAI PRESSIOMÉTRIQUE

Massif h

orizo

ntal

Massif h

orizo

ntal

Massif en

pen

te M

assif en p

ente

Effet de la rigidité

SSAI PRESSIOMÉTRIQUE - ETUDE PARAMÉTRIQUE

Effet du coefficient de Poisson 28

COMPORTEMENT NUMÉRIQUE D’UNE FONDATION SUPERFICIELLE OMPORTEMENT NUMÉRIQUE D’UNE FONDATION SUPERFICIELLE

29

MÉCANISME DE RUPTURE NUMÉRIQUE D’UNE FONDATION

Massif en pente d/B=0

Massif en pente d/B=7Massif en pente d/B=7

Massif horizontal

ÉCANISME DE RUPTURE NUMÉRIQUE D’UNE FONDATION

30

COURBES DE L’ÉVOLUTION DE LA CAPACITÉ PORTANTE

Mohr-Coulomb

OURBES DE L’ÉVOLUTION DE LA CAPACITÉ PORTANTE

Cam-Clay31

Capacité portante procédure de la genèse de la pente

Mohr-Coulomb

Capacité portante procédure de la genèse de la pente

Cam-Clay32

EVOLUTION DES COEFFICIENTS RÉDUCTEURS

Fascicule 62

DTU 1988

VOLUTION DES COEFFICIENTS RÉDUCTEURS

Fascicule 62

Bakir ,1993

Fascicule 62

DTU 1988

33

EVOLUTION DES FACTEURS DE PORTANCES

Type de sol Expression de

Argile et limons A, craies A

Capacité portanteMassif horizontal

Argile et limons A, craies A

Argile et limons B

Argile C

Capacité portanteMassif horizontalMassif en pente

Pression limiteMassif horizontalMassif en pente

(Kp)numérique Massif horizontalMassif en pente

(Kp)Fasicule62

VOLUTION DES FACTEURS DE PORTANCES

Expression de Semelle carrée

Semelle filante

1,30 1,10

Mohr-Coulomb Cam-Clay

Massif horizontal 1580 220

1,30 1,10

1,50 1,22

1,80 1,40

Massif horizontal 1580 2201188 172

Massif horizontal 316 250345 240

Massif horizontal 2,50 0,441,72 0,361,22 1,22 34

PARTIE

ANALYSE PARAMETRIQUE

ARTIE III

ANALYSE PARAMETRIQUE

35

CAPACITÉ PORTANTE -

Massif h

orizo

ntal

Massif h

orizo

ntal

Massif en

pen

te

Effet de la cohésion

Massif en

pen

te

ETUDE PARAMÉTRIQUE

Effet de l’angle de frottement 36

CAPACITÉ PORTANTE -

Massif h

orizo

ntal

Massif h

orizo

ntal

Massif en

pen

te M

assif en p

ente

Effet de la rigidité

-ETUDE PARAMÉTRIQUE

Effet du coefficient de Poisson 37

CONCLUSION GÉNÉRALE

LES PRINCIPAUX RÉSULTATS ISSUS DE CETTE ÉTUDE

� LES SIMULATIONS NUMÉRIQUES RÉALISÉES

L’HISTORIQUE DES SOLLICITATIONS SUBIES

INITIAL À CONSIDÉRER DANS LE CADRE

GÉOTECHNIQUE DOIT ÊTRE CLAIREMENT DÉFINIGÉOTECHNIQUE DOIT ÊTRE CLAIREMENT DÉFINI

SOLLICITATIONS.

� POUR UN ESSAI EN PENTE LA DISTANCE VERTICALE

DE L'ESSAI À LA SURFACE LIBRE DU MASSIF

DIFFÉRENTE DE CELLE CORRESPONDANT À

AU SEIN D'UN MASSIF À SURFACE HORIZONTALE

� CONCERNANT LA CAPACITÉ PORTANTE D’UNE� CONCERNANT LA CAPACITÉ PORTANTE D’UNE

A DONNÉ UNE BONNE CAPACITÉ PORTANTE. L’DE LA MAJORITÉ DES COEFFICIENTS RÉDUCTEURS

COMPLEXES. DES FORMULATIONS ONT

RÉDUCTEURS.

GÉNÉRALE

ÉTUDE SONT ÉNUMÉRÉS COMME SUIT:

RÉALISÉES PERMETTENT DE TRADUIRE L'INFLUENCE DE

PAR UN SOL SUR SON COMPORTEMENT. L'ÉTAT

CADRE DE LA MODÉLISATION D'UN PROBLÈME

DÉFINI ET PREND EN COMPTE L'HISTOIRE DESDÉFINI ET PREND EN COMPTE L'HISTOIRE DES

VERTICALE SÉPARANT LA POSITION DE RÉALISATION

MASSIF, LA PRESSION LIMITE OBTENUE EST PEU

L'ESSAI RÉALISÉ À UNE PROFONDEUR DONNÉE

HORIZONTALE.

UNE FONDATION SUR UNE PENTE, LE MODÈLE M-C

38

UNE FONDATION SUR UNE PENTE, LE MODÈLE M-CL’ÉTUDE A PERMIS DE CONFIRMER LES VALEURS

RÉDUCTEURS POUR CERTAINS CHARGEMENT

ÉTÉ PROPOSÉES POUR LES COEFFICIENTS

PERSPECTIVES

� ESTIMATION NUMÉRIQUE DU TASSEMENT D’UNE

PRESSIOMÉTRIQUE.

� CONTRIBUTION DE LA PRESSION LIMITE DANS LA

POUR LES TUNNELS.

� MODÉLISATION NUMÉRIQUE DU COUPLAGE HYDROMÉCANIQUE

� ANALYSE SÉISMIQUE DE LA CAPACITÉ PORTANTE

NUMÉRIQUE).

� ANALYSE PROBABILISTE DES CARACTÉRISTIQUES

PORTANTE.

� ETUDE COMPARATIVE ENTRE ESSAI PRESSIOMÉTRIQUE

L’ESTIMATION DE LA CAPACITÉ PORTANTE SUR UNE

� RÉALISATION D’UN CODE DE CALCUL SPÉCIFIQUE

(SURTOUT ESSAI PRESSIOMÉTRIQUE).

� TRACER UNE CARTE PRESSIOMÉTRIQUE POUR

ERSPECTIVES

UNE FONDATION SUPERFICIELLE AVEC LA MÉTHODE

LA DÉTERMINATION DU CHOIX DE SOUTÈNEMENT

HYDROMÉCANIQUE DE L’ESSAI PRESSIOMÉTRIQUE.

PORTANTE À PARTIR DES ESSAIS IN SITU (APPROCHE

CARACTÉRISTIQUES PRESSIOMÉTRIQUES ET LA CAPACITÉ

39

PRESSIOMÉTRIQUE ET PÉNÉTROMÈTRE STATIQUE DANS

UNE PENTE.

SPÉCIFIQUE POUR LA MODÉLISATION DES ESSAIS IN SITU

L’OUEST D’ALGÉRIE A MOYEN TERME.

Merci pour votre attention Merci pour votre attention

40