Geogrid-reinforced layer approach using DEM modeling

Approche MED du renforcement des sols granulaires par géogrilles Le travail de thèse porte sur la modélisation numérique par la méthode des éléments discrets (MED) du renforcement des sols granulaires par des géogrilles. L'objectif principal de ces travaux est d'améliorer la compréhension des mécanismes d'interaction entre la géogrille et les matériaux granulaires, en particulier ceux liés aux micro-mécanismes. En perspective, ces travaux peuvent contribuer au développement et à l'optimisation de nouveaux produits pour des applications spécifiques. Les géogrilles, en tant qu'éléments de renforcement des couches granulaires ont, par le passé, démontré leur efficacité à travers le monde. Dans de nombreux cas, ces structures apportent une solution le plus souvent économique, sûre et respectueuse de l'environnement. Cependant, le développement et l'optimisation de cette solution doivent tenir compte du comportement d'interaction complexe entre le renforcement et le matériau granulaire. Ainsi, l'utilisation de méthodes numériques capables de reproduire le comportement mécanique de la géogrille (étirement, flexion, cisaillement et torsion) et le comportement du sol à l'échelle du grain au voisinage de la géogrille (effet de roulement, de frottement et de butée) peut contribuer grandement à une meilleure compréhension de l'interaction sol-géogrille. Les modèles numériques basés sur la MED offre cette possibilité tout en ne nécessitant qu'un nombre relativement restreint de paramètres. Toutefois, la mise au point d'un modèle numérique de géogrilles représentatif des produits actuels reste une demande non satisfaite. Cette thèse comprend une nouvelle proposition de modélisation des géogrilles par la méthode des éléments discrets, basée sur l'utilisation d'éléments déformables. Les développements numériques ont été réalisés à partir du code open source YADE. Ils avaient pour objectif la définition d'une géométrie de géogrille générique constituée de brins de forme aplatie, comme c'est généralement le cas dans la pratique. Des simulations numériques d'essais d'extraction de géogrilles ont permis d'analyser le comportement d'interaction entre la grille et le sol granulaire et d'étudier la mobilisation progressive des forces de tension dans le renforcement. Des échantillons numériques comportant des particules sphériques ou non sphériques (clumps constitués de plusieurs sphères imbriquées) de différentes tailles ont été utilisés. Les résultats obtenus montrent que la forme des particules et leur taille relative (comparativement à la taille des ouvertures de la géogrille) ont une influence significative sur la mobilisation et l'intensité des forces d'extraction. Il a également été possible de vérifier que les efforts mobilisés dans les brins transversaux de la géogrille au cours des tests d'extraction sont nettement inférieurs à ceux des brins longitudinaux, mais qu'ils ne sont pas négligeables. Bien que la détermination des paramètres de contact reste une difficulté pour des applications à des cas réels, le modèle numérique discret semble être un outil pertinent et très prometteur pour l'étude de l'interaction entre tout type de géogrille et matériaux granulaires.