Comportement du RG : déformation et répartition de charge

charge

Les distributions de la déformation le long de la nappe de renforcement déterminées par

l’analyse photogrammétrique pour les Tests 4, 5 et 6 sont respectivement présentées sur les

Figure 4.13, Figure 4.14 et Figure 4.15. Pour les Tests 5 et 6, on constate que les déformations

aux bords de la cavité sont généralement plus importantes que celles obtenues au centre,

même après l’application d’une surcharge en surface (Q1 et Q2).

Par contre, la déformation du RG dans le Test 4 dont le remblai granulaire à une épaisseur

plus faible que celles des remblais des Tests 5 et 6, est avant même l’application du

chargement en surface approximativement constante sur toute la largeur de la cavité. Ce

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phénomène s’explique par le glissement de la nappe de renforcement dans les zones d’ancrage

(déformations et déplacements non nuls de part et d’autre de la cavité, cf. Figure 4.13) où la

contrainte de confinement est très faible (faibles hauteurs de remblai) et ne peut pas équilibrer

efficacement la sollicitation provenant de la charge transmise au RG par le sol situé au-dessus

de la cavité. Dans ce cas, l’application d’une surcharge en surface de la couche granulaire

implique une augmentation du glissement et donc de la flèche verticale du RG. La charge

étant centrée sur la cavité induit une augmentation des contraintes verticales dans la partie

centrale du RG et donc une augmentation des déformations du RG dans cette zone. La force

de traction dans le RG atteint donc une valeur maximale au centre de la trappe et diminue

progressivement vers les bords. Les mécanismes de transfert de charge sont donc fortement

affectés par l’intensité de la surcharge en surface et par la valeur de la hauteur du remblai (peu

d’influence de la surcharge pour les Tests 5 et 6).

Figure 4.13. Evolution de la répartition de déformation du RG avec le chargement en surface pour le Test 4 de H/B = 0,25.

Figure 4.14. Evolution de la répartition de déformation du RG avec le chargement en surface pour le Test 5 de H/B = 0,5.

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Figure 4.15. Evolution de la répartition de déformation du RG avec le chargement en surface pour le Test 6 de H/B = 0,75.

Avant chargement, les Figures 4.16 à 4.18 montrent que la répartition de la charge sur le

RG au-dessus de la cavité se rapproche d’une distribution dite « parabolique inversée » ou

« triangulaire inversée ». Cette répartition des contraintes plus importantes au voisinage des

bords de la cavité traduit un mécanisme de report de charge vers les zones stables et justifie la

répartition des déformations obtenues précédemment pour les remblais granulaires tel que

H/B = 0,5 et 0,75 (à savoir des déformations plus élevées au droit des bords de la cavité). Des

conclusions similaires ont été obtenues lors d’expérimentations en vraie grandeur réalisées sur

des cavités circulaires et par des travaux numériques aux éléments discrets (Villard et al.,

2016). Néanmoins la plupart des méthodes analytiques utilisées pour le dimensionnement des

RG sur cavités (méthodes RAFAEL (Blivet et al. 2000), BS8006 (2010) et EBGEO (2011)),

sont formulées avec l’hypothèse d’une distribution uniforme de la charge.

Comme on peut le constater sur la Figure 4.16, la surcharge appliquée à la surface de la

couche de sol du Test 4 (H/B =0,25) perturbe fortement la forme de la distribution de la

charge agissant sur le RG. Après chargement, la partie centrale de la nappe au-dessus de la

cavité est la plus sollicitée. Ceci s’explique aisément par la faible épaisseur de la couche de

sol qui ne permet pas une diffusion suffisante de la charge localisée appliquée au centre du

dispositif d’essai.

La deuxième surcharge appliquée a en revanche très peu d’influence et semble être

redirigée en totalité de part et d’autre de la cavité. Ceci peut être lié à des mécanismes

d’interaction complexes liés au glissement du RG dans les zones d’ancrage, à la déformation

importante de la couche granulaire et à l’inversion de la forme de la répartition de la charge

agissant sur la RG suite à l’application de la première surcharge.

Après application des surcharges Q1 et Q2 à la surface du sol pour les tests 5 et 6, on

constate (Figure 4.17 et Figure 4.18) que la forme de la répartition de la charge agissant sur le

RG est peu affectée (légère augmentation de la contrainte au centre et aux bords de la trappe).

Ceci est lié à une diffusion régulière sur le RG de la surcharge appliquée en surface qui est

rendue possible par une hauteur de la couche de sol suffisante.

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Figure 4.16. Evolution de la répartition de charge sur le RG au-dessus de la cavité avec le chargement pour le Test 4 (H/B =0,25)

Figure 4.17. Evolution de la répartition de charge sur le RG au-dessus de la cavité avec le chargement pour le Test 5 (H/B =0,5)

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Figure 4.18. Evolution de la répartition de charge sur le RG au-dessus de la cavité avec le chargement pour le Test 6 (H/B =0,75)

A partir des déplacements obtenus en différents points du RG par photogrammétrie, il est

possible de calculer les déformations et les efforts de tension au voisinage de la cavité et d’en

déduire précisément la charge Q qui s’applique sur le RG (calculée expérimentalement sur la

largeur de la cuve (0,4 m) par : Q = 0.4 (𝑇

+ 𝑇

)). Ainsi, nous définissons le coefficient

(SRR) traduisant le taux de chargement du RG, comme le rapport entre la charge totale Q

agissant sur le RG au-dessus de la trappe et la totalité des charges appliquées (poids E du sol

au-dessus de la cavité et charges éventuelles de surface Q1 et Q2). Plus la valeur de SRR est

faible, plus l’effet de report de charge est important. La valeur de SRR varie entre 0 et 1, une

valeur de SRR égale à 1 implique un report de charge nul.

𝑆𝑅𝑅 = 𝑄/(𝐸 + 𝑄1 + 𝑄2) Eq. 4-1

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La Figure 4.19 montre logiquement que SRR diminue avec l’augmentation de la hauteur

du remblai, un effet de voûte plus important est observé pour les couches de sol les plus

épaisses. Les contraintes initiales agissant sur le RG sont réduites à 70%, 45% et 35% pour les

Tests non surchargés 4, 5 et 6 respectivement. Les mécanismes de reports de charge semblent

être conservés pour les tests 5 et 6 après application des surcharges. Pour le test 4, la

diminution de SRR avec l’augmentation de la surcharge est en lien avec les résultats de la

Figure 4.16 qui font état de mécanismes complexes liés à l’inversion de la forme de la

distribution de contrainte sur le RG.

Un point remarquable qu’il faut souligner, est que les valeurs de SSR pour les tests 4-6

(avec renforcement) sont approximativement égales au rapport maximal de réduction de

charge p/p0 des Tests 1-3 non renforcés (Figure 4.3). Cette observation conduit à conclure

que le RG à un effet bénéfique sur la conservation des mécanismes de transfert de charge et ce

malgré les déplacements du RG après effondrement de la couche de sol plus importants que

ceux de la trappe lors de l’obtention du rapport maximal de réduction de charge p/p0.

Les Tests 4-6 effectués sur le sol granulaire valident le processus expérimental utilisé qui

permet d’obtenir une déformation réaliste et de définir une géométrie de la distribution de

charge sur le RG qui semble pertinente.