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Thèse Année : 2007

Etude de la rétention d'eau et de la consolidation des sols dans un cadre thermo-hydro-mécanique

Simon Salager
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 892306

Résumé

This work is concerned with the study of water retention and consolidation of unsaturated soils in a thermo-hydro-mechanical framework. It is organized into two parts which deal respectively with deformation and temperature effects on hydric behaviour, and suction and temperature effects on mechanical behaviour. In the first part, we point out the relevance of the characteristic surface concept for soils as opposed to the retention curve, which has limited modelling power in the case of deformable media. The characteristic surface concept is experimentally illustrated for the example of a clayey silty sand. Its modelling is based on a large sample of experimental investigations with about 240 measurements of the triplet void ratio, water content, suction. In addition, a thermo-hydric behaviour model is proposed in order to determine the characteristic surface and the retention curve for a given temperature. This model is validated for the case of two materials : a ceramic and a clayey silty sand through direct testing, and for other materials on the basis of an analysis of the literature. Finally, we present an application to the determination of the permeability of unsaturated soils taking into account deformation and temperature. In the second part, temperature and suction effects on the mechanical behaviour are studied through consolidation tests on "Sion" silt. These tests are performed for different temperatures and suctions. For each test, swelling and compression indexes, as well as the preconsolidation pressure are measured. The influence of temperature and suction on these essential parameters of mechanical behaviour is determined. Finally, we propose a theoretical model which account for preconsolidation pressure as a function of temperature and suction.
Ce mémoire est consacré à l'étude de la rétention d'eau et de la consolidation des sols non saturés dans un cadre thermo-hydro-mécanique. Il est organisé en deux parties qui concernent respectivement "l'effet de la déformation et de la température sur le comportement hydrique" et "l'effet de la température et de la succion sur le comportement mécanique" de sols non saturés. Dans la première partie, on montre la pertinence du concept de surface caractéristique d'un sol par opposition à la courbe de rétention dont la portée s'avère limitée dans le cas de milieux très déformables. Ce concept est illustré expérimentalement dans le cas d'un sable limoneux argileux. La modélisation mathématique de la surface caractéristique s'appuie sur une importante campagne expérimentale comprenant la mesure d'environ 240 triplets (indice des vides, teneur en eau, succion). Par ailleurs, un modèle de comportement thermo-hydrique est proposé afin de déterminer la surface caractéristique et la courbe de rétention à une température donnée. Ce modèle est validé dans le cas de deux matériaux (une céramique à base de terre cuite et un sable limoneux argileux) testés par l'auteur ainsi que dans le cas d'autres matériaux de la littérature. Enfin, on présente une application à la détermination de la perméabilité des sols non saturés prenant en compte la déformation et la température. Dans la deuxième partie, l'effet de la température et de la succion sur le comportement mécanique est examiné à partir d'essais de consolidation du limon de Sion. Ces essais sont réalisés à différents niveaux de température et de succion. Pour chacun de ces essais, les indices de gonflement et de compression ainsi que la contrainte de préconsolidation sont mesurés. On détermine ainsi l'influence de la température et de la succion sur ces paramètres essentiels du comportement mécanique. Enfin, on propose une fonction d'approximation modélisant l'évolution de la contrainte de préconsolidation en fonction de la température et de la succion.
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tel-00567000 , version 1 (17-02-2011)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00567000 , version 1

Citer

Simon Salager. Etude de la rétention d'eau et de la consolidation des sols dans un cadre thermo-hydro-mécanique. Sciences de l'ingénieur [physics]. Université Montpellier 2, sciences et techniques du Languedoc, 2007. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00567000⟩
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