Experimental and Numerical studies of granular platforms reinforced by geosynthetics laid over soft subgrade soil

Etudes expérimentale et numérique des plateformes granulaires renforcées par géosynthétiques sur sol mou La mauvaise qualité de la couche de fondation est un défi important dans la construction de routes non revêtues. Les géosynthétiques (GSY) sont des solutions innovantes développés à partir des années 70. Selon le type de GSY utilisé, ils peuvent assurer un ou plusieurs rôles, notamment la séparation, le renforcement par les effets membrane et la stabilisation par l'imbrication des grains de sol dans les ouverture de la géogrille et/ou le frottement à l'interface sol-GSY. Il existe dans la littérature peu de méthodes de dimensionnement pour quantifier ces mécanismes, et elles présentent des limites en raison de leur calibration sur des paramètres spécifiques aux GSY et au sol utilisé et, parfois, dans des conditions de charge statique plutôt que cyclique. La complexité des mécanismes et le nombre importants de paramètres qui interviennent dans leur mise en place requirent une analyse plus poussée dans ce domaine.Pour répondre à ce problème persistant, une série d'études expérimentales et numériques a été menée. Le volet expérimental a étudié la performance du renforcement sous des charges cycliques verticales et de circulation en testant deux GTX tissés avec deux rigidités de traction différentes et deux épaisseurs de plateformes granulaires. En parallèle à l'expérimentation, un modèle numérique couplant couplant la méthode des éléments discrets et la méthode des éléments finis (à l'aide du logiciel SDEC) a été utilisé. Ce modèle visait à mettre en évidence l'impact du GSY et des paramètres du sol sur le rôle du renforcement et à fournir des données sur des phénomènes difficiles à mesurer expérimentalement.Les plots expérimentaux sont formés d'une couche de sol de fondation avec un CBR d'environ 1 %, recouverte par une plateforme granulaire compactée d'une épaisseur de 300 mm ou 500 mm. Le GTX est placé à l'interface entre la couche de fondation et la couche de base. Les résultats ont montré que, sous des charges verticales cycliques, le GTX n’apportaient pas de gain d’efficacité des plateformes de 500 mm d’épaisseur. Pour une plateforme de 300 mm d’épaisseur, les deux GTXs ont réduit de manière significative le tassement par rapport à une plateforme non renforcée de la même épaisseur (300 mm) et à une plateforme plus épaisse (500 mm). L'amélioration la plus importante a été observée avec le GTX le plus rigide. Trois essais ont été réalisés avec une charge de trafic appliquée par le Simulateur Accélérateur de Trafic (SAT). Il a été démontré que la charge de circulation exerçait une plus grande déformation dans la plateforme par rapport à la charge verticale, mais il était difficile d'arriver à une conclusion définitive sur la comparaison entre une plateforme renforcée et non renforcée.Dans le modèle numérique, une loi de comportement (1D) a été intégrée prenant en compte les variations du module de réaction du sol pendant les phases de chargement et de déchargement ainsi qu’avec les cycles, et décrivant la transition d'un comportement plastique à un comportement quasi-élastique du sol compressible. Par ailleurs, la plateforme granulaire purement frottant a montré son incapacité à supporter la charge cyclique verticale appliquée sur une plaque circulaire placée au centre du modèle. Cette limitation « numérique » a nécessité l’ajout d’une cohésion entre les particules de sol. Une fois calibré, le modèle numérique s'est avéré capable de reproduire le comportement des plates-formes renforcées par GSYs sur sol mou au cours du premier cycle et au fur et à mesure des cycles. Initialement, les efforts de frottement dépassaient l'effet membrane, mais à mesure que la déflexion augmentait avec les cycles, l'effet membrane devenait plus important. En plus, une étude paramétrique sur la compressibilité de la couche de fondation, la rigidité du GSY, le frottement à l’interface sol granulaire-GTX et les paramètres mécaniques de la couche a permis de mettre en évidence l’influence de ces différents paramètres sur les mécanismes.