Comportement mécanique des sols granulaires et critères de stabilité : application à l’érosion interne

L’objectif de cette thèse est de comprendre le phénomène de suffusion (érosion interne) dans ses processus et ses conséquences sur le comportement mécanique des sols à faible cohésion par l’établissement d’une relation directe ou indirecte entre la stabilité interne de ces matériaux et leur critère de rupture. L’érosion interne vue essentiellement sous l’angle de la suffusion a été analysée par des modélisations numériques et des essais expérimentaux. Les principaux essais utilisés sont : - Ecoulements d’eau à travers un matériau granulaire dans une colonne. - Essais de cisaillement triaxial non drainés. Pour la modélisation numérique, PFC3D a été utilisé pour les simulations d’essais triaxiaux et la prise en charge du couplage fluide solide a été possible grâce à une option de type CFD (Coupling Fluid Dynamique). Ce code DEM a permis le développement d’une nouvelle méthode de génération d’échantillon granulaire à partir de sa courbe granulométrique et de sa porosité cibles. L’évolution des porosités, celle des courbes granulométriques et de l’état de stabilité interne avant et après écoulement ont été identifiées comme indicateur du niveau de suffusion. Les critères de stabilité de Kenney & Lau et de Kezdi ont permis d’apprécier la stabilité interne des échantillons. Les conséquences de la suffusion se sont manifestées par : Une diminution de l’angle de frottement interne dans le cas d’une suffusion interne; une augmentation de l’angle de frottement dans le cas d’une suffusion externe. Les comparaisons des résultats expérimentaux et numériques tant pour les écoulements que pour les essais triaxiaux ont présenté de bonnes concordances. Enfin, une proposition d’un nouveau critère de stabilité interne est établie, elle est déduite de l’analyse des relations entre le comportement mécanique et la stabilité interne, notamment la contractance du matériau.