Modélisations des glissements de terrain comme un problème de bifurcation - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2005

Modelling of landslides as a bifurcation problem

Modélisations des glissements de terrain comme un problème de bifurcation

Résumé

Natural disasters are becoming increasingly more frequent and are causing both human suffering as well as hampering economic development. The forecast of these risks, notably with regard to catastrophic landslides, is consequently an essential need. In this context, the numerical modelling must be pertinent and capable of predicting real phenomena. Nowadays, some landslides with low (less than 14°) to very low (less than 8°) slope angles, where the failure is often of the diffuse type, can be explained using neither classical empirical methods nor traditional limit analyses (plasticity theories). New approaches are necessary in order to account for these mechanisms of landslides. The Hill's sufficient condition of stability based on the sign of second order work seems to be a pertinent criterion to analyze these diffuse modes of failure.

This thesis is dedicated on the one hand to the analysis and the implementation of Hill's stability criterion into two finite element codes (LAGAMINE and PLAXIS) and, on the other hand, to their application to the numerical modelling of non-linear boundary problems, more specifically landslides.

The second order work analyses conducted with the incrementally non-linear constitutive models show that certain soils exhibit a large domain of potential instability strictly inside the plasticity limit criterion. These conclusions are corroborated by the experimental results.

In this work, we show, by analytical and numerical approaches within the context of the elastoplastic theory, that Hill's criterion is always fulfilled before the so-called plastic limit condition (Mohr-Coulomb's criterion) and the plastic strain localization criterion (i.e. Rice's criterion).

Using Hill's stability condition, we analyze the landslide that occurred on the Trévoux hillside after an intense rainfall period in 1983. This modelling was undertaken by unsaturated hydro-mechanical coupling.

The same approach was taken for the analysis of the catastrophic massive landslide that occurred at Las Colinas (El Salvador) under earthquake shaking in 2001, by using the pseudo-static method for the definition of the loading.
Les catastrophes naturelles sont de plus en plus fréquentes et sont à l'origine de conséquences socio-économiques souvent graves et coûteuses. La prévision de ces risques, notamment en ce qui concerne les glissements de terrain, est dès lors indispensable. Dans cette problématique, la modélisation numérique doit être pertinente et prédictive. Actuellement, les glissements sous une faible pente (inférieure à 14°) voire très faible (inférieure à 8°), où la rupture est souvent de type diffuse, ne peuvent être expliqués ni par les méthodes empiriques classiques ni par l'analyse limite traditionnelle (théorie de plasticité). De nouvelles approches sont donc nécessaires pour rendre compte de ces mécanismes de glissement. La condition suffisante de stabilité de Hill (1958) basée sur le signe du travail du second ordre pourrait être un critère pertinent pour analyser ces modes de rupture diffus.

Ce travail de thèse porte d'une part sur l'analyse et l'implémentation du critère de stabilité de Hill dans deux codes de calculs par éléments finis (LAGAMINE et PLAXIS) et d'autre part sur leur application, dans le cadre des modélisations numériques de problèmes aux limites non linéaires, aux glissements de terrain.

L'étude du travail du second ordre, menée sur des modèles de comportement incrémentaux non linéaires, montre que certains sols exhibent de larges domaines potentiellement instables à l'intérieur strict du critère limite de plasticité. Ces analyses sont corroborées par les résultats expérimentaux.

Nous montrons, dans ces travaux, par des approches analytique et numérique dans le cadre de la théorie de l'élasto-plasticité, que le critère de Hill est toujours vérifié avant la condition limite de plasticité (critère de Mohr-Coulomb) et le critère de localisation de déformation (critère de Rice).

L'utilisation du critère de Hill nous permet d'analyser le glissement de la côtière de Trévoux après une période de fortes précipitations en 1983. Ces travaux de modélisations ont été menés dans le cadre d'un couplage hydromécanique en milieu non saturé.

La même démarche a été menée pour l'analyse du glissement catastrophique du versant de Las Colinas (El Salvador) provoqué par un séisme en 2001. La définition du chargement considéré est basée sur une méthode de type pseudo-statique.
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Dates et versions

tel-00085919 , version 1 (17-07-2006)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00085919 , version 1

Citer

Dat Vu Khoa Huynh. Modélisations des glissements de terrain comme un problème de bifurcation. Sciences de l'ingénieur [physics]. Institut National Polytechnique de Grenoble - INPG, 2005. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00085919⟩

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