Thèse préparée par Hiba El Arja

Université Paris-Est, école doctorale Sciences, Ingénierie et Environnement

Directeur de thèse : Emmanuel Bourgeois

La modélisation numérique du comportement du massif des sols autour des grandes excavations donne souvent des déplacements du terrain en arrière de l’écran différents des valeurs mesurées : les calculs fournissent un soulèvement du sol derrière l’écran au lieu d’un tassement, surtout pour les premières phases d’excavation. Partant de l’hypothèse que ce manque de représentativité des calculs est principalement due à l’utilisation d’un modèle de comportement inapproprié, on propose de mettre au point un modèle de comportement adapté à la modélisation du comportement du sol lors des excavations et de l’implanter dans un code de calcul par éléments finis industriel.

Après une étude bibliographique, on a retenu un modèle qui combine une partie élastique linéaire isotrope, avec un modèle de plasticité comportant un écrouissage isotrope qui dépend de la déformation déviatorique plastique et de l’état caractéristique. La règle d’écoulement est spécifiquement formulée pour conduire à un comportement contractant du sol, de manière à limiter les soulèvements générés par le déchargement élastique. La partie plastique est basée sur le modèle MODSOL qui a été développé pour la modélisation du comportement des sables sous chargement monotone (Shahrour et Chehade, 1992 ; Chehade, 1991).

Le modèle a été implémenté dans le code de calcul par éléments finis CESAR. L’intégration pseudo-analytique (avec une feuille Excel) des équations du modèle pour trois essais (triaxial drainé, triaxial non drainé et œdométriques monotone) permet de valider la programmation.

Pour rendre compte de la différence de résistance du sol en extension et en compression, on a amélioré la formulation du modèle pour introduire l’angle de Lode ; cette version modifiée a également été introduite dans CESAR.

La suite du travail consiste à tester la loi sur des essais triaxiaux cycliques et des essais œdométriques cycliques, en utilisant des essais effectués à l’IFSTTAR dans le cadre du projet du Grand Paris Express, et à mettre en œuvre le modèle pour modéliser un ouvrage réel instrumenté.

Chemin de contrainte au cours d’un essai de cisaillement triaxial non drainé avec le modèle proposé.