ue : approche multi-échelle et multi-physique du
Post on 04-Nov-2021
15 Views
Preview:
TRANSCRIPT
M. HATTAB
+33 (0)387547230 mahdia.hattab@univ-lorraine.fr
UMR-7239
1
MASTER GENIE CIVIL PARCOURS CMGS
UE : Approche Multi-échelle et Multi-physique du comportement des argiles
2
1. Introduction générale 1.1. Les argiles définitions et propriétés
1.2. Structure minéralogique
1.3. L’essai triaxial pour l’étude du comportement mécanique
2. Mécanismes de déformation dans les argiles saturées remaniées
reconsolidées – Comportement macroscopique 2.1. Notions de base et principe de l’essai triaxial
2.2. Comportement sur chemins isotropes
2.3. Comportement normalement consolidé – notion de l’état de plasticité parfaite
2.4. Comportement surconsolidé
3. Les modèles élastoplastiques de Cam-clay – notion d’état critique
4. Mécanismes de déformation et état microstructural 4.1. Phénomène d’orientation des particules sur chemin triaxial
4.2. Microstucture et état critique
4.3. Influence de la minéralogie dans le comportement des argiles – Etude des mélanges
argileux
5. TP : Essai triaxial
6. Ecriture de la loi de Cam-clay original sur matlab
Sommaire
3
1. Définition – propriétés
Différentes définitions possibles selon la discipline
Une appellation générique, qui désigne selon la discipline un ensemble d’espèces minérales (physico-chimie, cosmétique), une famille de roche (mécanique des roches) ou alors une classe granulométrique (mécanique des sols).
Matériaux différents avec un point commun :
Contenir des minéraux argileux
minéraux argileux : silicates hydratés généralement des silicates d’aluminium avec une structure feuilletée
4
1. Définition – propriétés
Les sols argileux : Exemples
Sol argileux de Sarthe Sédiment marin du golfe de Guinée par 1000 m de
profondeur
5
1. Définition – propriétés
Les argiles de laboratoire : Exemple
Kaolinite jaune (K13) Identification de 96% de kaolinite pure par analyse au DRX
Sous forme de boue Après consolidation unidimensionnelle
6
2. Structure minéralogique des argiles
Couche tétraédrique Couche octaédrique
Le feuillet élémentaire
Structure « feuilletée » - Empilement de feuillets élémentaires (10-9 mm ) constitués de deux couches :
2iS O 3 ( )Al OH
Si Al
Si
Al liaison O forte
7
2. Structure minéralogique des argiles
Le feuillet élémentaire Si
Al
Al
Si
Liaison O forte
7,5 A°
8
2. Structure minéralogique des argiles
Exemple la Kaolinite
Si
Al
Si
Al
liaison O forte
liaison H faible La particule particule
Feuillet
1 à 2 mm
0,5 mm
1 µm
9
2. Structure minéralogique des argiles
Exemple la Kaolinite : microstructure
texture du matériau
Vues de face
Vues de bord
Thèse de Soumia Bouziri (2007)
10
2. Structure minéralogique des argiles Exemple montmorillonite ou
smectite
La particule
Si
Al
Si
Si
Al
Si
liaison H très faible
(H2O)
Propriétés :
Liaison H très faible d’où la propriété très forte de gonflement par insertion de molécule d’eau
11
2. Structure minéralogique des argiles
Exemple la Montmorillonite : microstructure
Structure à l’aspect alvéolé
Thèse de Tammam Hammad (2010)
12
2. Structure minéralogique des argiles
Argiles et microstructure - observations par MEB
Cas du kaolin P300
Cas du Greek Clay (montmorillonite)
Thèse de Tammam Hammad (2010)
13
2. Structure minéralogique des argiles
14
2. Structure minéralogique des argiles
Les propriétés d’état (physique) des argiles sont directement liées aux propriétés minéralogiques (corrélations par Biarez et Favre, 1975-1977)
Edge view
Face view
15
Kaolin P300 (about 95% of kaolinite)
Hattab M, Bouziri S, Fleureau J-M, Canadian Geotechnical Journal (2010)
Greek Clay (about 97% of ca-Montmorillonite)
%<80mm 100%
%<2mm 80%
wL 170%
wP 60%
gs/gw 2.73
A° 1.31
%<80mm 100%
%<2mm 84%
wL 40%
wP 20%
gs/gw 2.65
A° 0.25
Hammad T, Hattab M, Fleureau J-M, European Journal of Environmental and Civil Engineering (2013)
The clay is marketed by “Dousselin Fontaines sur Saône (Rhône, France)”
in the form of dry powder
The clay is taken from Milos Island in the
Aegean Sea.
EXEMPLES
16
Exemple du sédiment marin du golfe de guinée (collaboration avec ECP-MSSMAT dans le cadre du projet IFREMER (2005)
argile de couleur gris foncé avec débris coquillés
Photo MEB de l’argile GoG
Smectite
Sphéroïdes de pyrite framboïdale
Fraction argileuse 40 à 60%
Kaolinites 50%
Smectites 15 à 25%
Matières organiques 6%
Teneur en carbonates 5 à 15%
Carotte de 17 m prélevée par 700 m de profondeur Fournie par FUGRO-
FRANCE
Hattab M, Hammad T, Fleureau J-M, Hicher P-Y, Géotechnique (2012)
17
Exemple du sédiment marin du golfe de guinée
wL: 160 à 110% et wP: 90 à 30%
gs=26,5 kN/m3 et gw=10,2 kN/m3
w : de 100 % à 180% (en surface)
18
Exemple du sédiment marin du golfe de guinée
wL: 160 à 110% et wP: 90 à 30%
gs=26,5 kN/m3 et gw=10,2 kN/m3
w : de 100 % à 180% (en surface)
19
3. L’essai triaxial pour l’étude du comportement
mécanique
3.1 Etude sur les argiles de laboratoire remaniée saturée reconsolidée
Onedimensional compression (initial state)
Consolidomètre à double drainage
35 mm
35 mm
35 mm
'
vσ =120 kPa
Cylindrical specimen of saturated clay for triaxial tests
Thèse de Lamine IGHIL-AMEUR (2015)
20
3. L’essai triaxial pour l’étude du comportement
mécanique
Avec comme état initial du matériau
35 mm
35 mm
35 mm
'
vσ =120 kPa
Cylindrical specimen of saturated clay for triaxial tests
’3’3
’1
x
y
z
’3’3’3’3’3’3
’1’1
x
y
z
x
y
z
Axisymmetric triaxial loading
2 3' '
top related