Comité Français des Barrages et Réservoirs

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Caractérisation du critère de rupture pour un remblai non saturé en condition normale d’exploitation


Olivier BORY, Jean-Jacques FRY (EDF CIH), Salima BOUCHEMELLA (Univ. Le Havre Normandie - LOMC, Univ. Mohamed Cherif Messaadia), Said TAIBI (Univ. Le Havre Normandie - LOMC) Thierry DUBREUCQ (IFSTTAR), Jean-Marie FLEUREAU (Univ. Paris-Saclay – Centrale Supélec – MSSMat)

Éditeur : Comité Français des Barrages et Réservoirs - CFBR - ISBN 979-10-96371-09-9

Colloque : Justification des barrages : état de l’art et perspectives - Chambéry, France
Année d’édition 2019

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Title : Characterization of the failure criterion of unsaturated embankment for steady-state condition

Résumé
Les calculs de stabilité des barrages en remblai sont couramment menés en contraintes effectives avec les résistances mesurées sur les sols constitutifs du remblai parfaitement saturés. De nombreux remblais depuis leur mise en eau ont des piézométries rabattues par le filtre central et des déplacements stabilisés. Cette situation pérenne laisse à penser que la marge de sécurité est suffisante. Pourtant, certains d’entre eux ont des facteurs de sécurité inférieurs au seuil pratiqué actuellement pour le régime permanent. La question que pose ce paradoxe (la conjonction d’un bon comportement et d’un facteur de sécurité inférieur aux normes actuelles) est de savoir si le bon comportement ne provient pas de la non saturation, qui apporterait une cohésion capillaire stabilisatrice. Pour répondre à cette question, il est fait appel à de récentes recherches sur les sols non saturés. Trois modèles décrivant un sol non saturé sont présentés. Ils sont tous basés sur l’application du principe des contraintes effectives dans le domaine de la non saturation. Il s’agit, dans l’ordre chronologique d’apparition, du modèle présenté par Taibi dans sa thèse (1994), encadrée par les professeurs Biarez et Fleureau, du modèle de Lu (2014) qui s’appuie sur les travaux de Van Genuchten et du modèle récemment publié par T. Dubreucq dans le rapport de l’ANR TerreDurable (2019). Ces trois modèles sont ensuite appliqués à une étude de cas. Il s’agit de caractériser le remblai d’un canal en sol fin. Chaque modèle permet alors de déterminer un domaine possible de cohésion capillaire dans le matériau. Les résultats des trois modèles sont présentés et comparés entre eux. Ensuite la variabilité du sol en place, mesurée par les reconnaissances, est analysée. Elle est prise en compte par la connaissance des fourchettes de propriétés physiques (limites d’Atterberg, densité, teneur en eau). Enfin des propositions pour le choix de la valeur caractérisque de la cohésion ouvrent des prespectives d’application de ces approches pour les futures études de stabilité des remblais à réévaluer.

Abstract
Stability analyses of embankment dams are commonly carried out under effective stress with the strengths measured on perfectly saturated soils. Many embankments since their impounding have piezometric heads folded down by the central filter and stabilized displacements. This long-term situation suggests that the margin of safety is sufficient. However, some of them have safety factors below the current steady state threshold, F=1.5. The question raised by this paradox (the combination of good behaviour and a safety factor below current standards) is whether good behaviour does not come from unsaturation, which would provide stabilizing capillary cohesion. To answer this question, recent research on unsaturated soils is used. Three models describing unsaturated soil are presented. They are all based on the application of the principle of effective stress in the field of unsaturation. These are, in chronological order of appearance, the model presented by Taibi in his PhD thesis (1994), supervised by Professors Biarez and Fleureau, Lu’s model (2014) which builds upon generalizes Van Genuchten’s work and the model recently published by T. Dubreucq in the ANR TerreDurable report (2019). These three models are then applied to a case study. This involves characterizing the embankment of a canal in fine soil. Each model then determines a possible range of capillary cohesion in the material. The results of the three models are presented and compared with each other. Then the variability of the soil in place, measured by investigations, is analysed. It is taken into account by knowing the ranges of physical properties (Atterberg limits, density, water content). Finally, proposals for the choice of the characteristic value of cohesion open up prospects for the application of these approaches for future stability studies of existing embankments.

Citation
BORY, FRY & Al. Caractérisation du critère de rupture pour un remblai non saturé en condition normale d’exploitation. In Colloque Justification des barrages : Etat de l’art et Perspectives. Chambéry : CFBR - 27,28 novembre 2019. ISBN 979-10-96371-09-9. doi : 10.24346/cfbr_colloque2019_c26


Voir aussi : Colloque Justification des barrages : état de l’art et perspectives

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