Re-saturation d’échantillons

2.3.1. Eau synthétique

En raison des conditions du transport et du stockage au laboratoire, la teneur en eau du sol a légèrement diminué. Pour cette raison, les échantillons d’argile de Boom nécessitent d’être re- saturés { l’état de contrainte in-situ par la solution synthétique. Les poudres des composants de cette solution sont fournies par EURIDICE. La composition pour un litre de l’eau synthétique est présentée dans le Tableau 2-2.

Tableau 2-2 : Composition de la solution synthétique SBCW pour re-saturer l’argile de Boom (Le, 2008).

Sel NaHCO3 H3BO3 KCl MgCl2 NaF NaCl Na2SO4 CaCO3

Mg/L 1170 43 25 10.3 11 10 0.3 5000

2.3.2. Condition de drainage

La condition de drainage est importante pour bien assurer un essai drainé, surtout pour un essai sur des argiles raides comme l’argile de Boom (très faible perméabilité d’environ 10-12 m/s). Pour une éprouvette oedométrique, sa hauteur est seulement de 20 mm, tandis que son diamètre est de 50 mm. Dans ce cas, le drainage de l’essai oedométrique peut être suffisamment assuré avec le drainage axial correspondant { deux papiers filtres en haut et en bas de l’éprouvette.

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En revanche, pour une éprouvette triaxiale, sa hauteur (76 mm) est importante par rapport à son diamètre (38 mm). Pour améliorer la phase de re-saturation, un papier filtre est roulé autour de l’échantillon (drainage axial et latéral comme montré sur la Figure 2-6). La simulation par un code d’éléments finis sera présentée dans le paragraphe 2.3.3 pour montrer l’effet du drainage latéral dans un essai triaxial.

Figure 2-6 : Préparation du palier filtre enroulé autour d’une éprouvette (D = 38 mm ; H = 76 mm) de l’argile de Boom pour un essai triaxial : (a) avant l’enroulement ; (b) : en fin de l’essai

triaxial.

2.3.3. Simulation de condition de drainage

2.3.3.1. Objectifs

Afin d’évaluer la pression interstitielle au cours d’un essai triaxial avec une vitesse de cisaillement donnée, deux simulations par un code d’éléments finis (code Bil) ont été effectuées. Deux types de drainage sont simulés : (i) drainage axial sans bande de drainage, (ii) drainage axial et latéral avec bande de drainage.

2.3.3.2. Maillage et conditions aux limites

Bil est un programme libre d’accès et protégé par la licence de la GNU General Public License. La source du code peut être téléchargée { l’adresse : http://perso.lcpc.fr/dangla.patrick/bil/.

Bil accepte le fichier de maillage produit par GMSH dont la version > 1.54 (Dangla, 2009). Pour simuler le comportement d’une éprouvette dont le diamètre est de 38 mm et la hauteur est de 76 mm, une géométrie 2D dont la largeur est de 19 mm et la hauteur est de 76 mm a été considérée.

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L’essai simulé est un essai triaxial en condition K0. La déformation latérale au cours de cet essai est nulle. La phase de cisaillement est commencée { partir d’une contrainte de confinement isotrope p’ = 2,4 MPa. La vitesse de cisaillement est contrôlée et égale à la vitesse réellement imposée dans les essais triaxiaux (0,001 mm/min).

Figure 2-7 : Maillage et conditions aux limites dans les deux cas de simulation : (a) drainage axial, (b) drainage axial et latéral.

Deux simulations d’essai triaxial drainé ont été effectuées, correspondant { deux conditions de drainage différentes : (i) drainage axial (en haut et en bas de l’éprouvette), (ii) drainage axial et latéral (en haut, en bas et autour de l’éprouvette). En considérant la symétrie du problème et la condition de drainage, les conditions aux limites sont schématisés sur la Figure 2-7. Pour chaque simulation, deux points (en haut et au milieu de l’éprouvette) ont été choisis pour exploiter les résultats.

2.3.3.3. Paramètres initiaux

Le modèle Cam Clay modifié (MCC) version G constant dans le code Bil a été choisi pour cette simulation. Les paramètres hydromécaniques utilisés dans ce modèle pour l’argile de Boom sont présentés dans le Tableau 2-3. Ces valeurs ont été déterminées par Hong (2013).

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Tableau 2-3 : Paramètres du modèle MCC adoptés.

sol   G M Pc0 0 n k_int (*) eau

2000 kg/m3

0.02

(-) 0.17 (-) MPa 100 0.67 (-) MPa 6 MPa 2.4 0.4737 (-) 10-19 m2 kg/m1000 3

(*) Perméabilité intrinsèque.

2.3.3.4. Résultats de simulation

Les résultats des deux simulations sont présentés dans le plan (p ou p’ - q) (Figure 2-8). La surface de charge et la ligne d’état critique (CSL) sont également tracées. Pour le cas du drainage axial (Figure 2-8a), la courbe pour le point au centre est différente par rapport aux autres courbes à cause d’une pression interstitielle plus importante au centre de l’éprouvette. Comme la condition de drainage est imposée en haut et en bas de l’éprouvette, la courbe (p’ - q) est similaire à la courbe (p - q) pour le point en haut. En revanche, pour le cas du drainage axial et latéral (Figure 2-8b), les courbes (p ou p’ - q) du point en haut et du point au centre de l’éprouvette sont similaires. Cela résulte de la faible pression interstitielle pendant l’essai simulé.

Les distributions de pression d’eau dans l’éprouvette { la fin de la phase de cisaillement (après 540000 s, soit 6,25 jours, avec un déplacement total de 9 mm, soit une déformation axiale finale de 12%) dans les deux cas de simulation sont présentées sur la Figure 2-9a et sur la Figure 2-9b respectivement. Afin de montrer plus clairement l’évolution de la pression d’eau dans les deux cas de simulations, les valeurs de pression d’eau sont tracées en fonction de p (Figure 2-9c). Pour le cas du drainage axial, la pression d’eau au point du centre de l’éprouvette monte très vite jusqu’{ 1,6 MPa après seulement 2 h de cisaillement. Au même point mais pour le cas de drainage latéral et axial, la pression d’eau est d’environ 0,2 MPa seulement. Cette observation montre l’efficacité du drainage latéral avec une vitesse de cisaillement donnée. Comme le modèle utilisé est un modèle simple qui n’est pas forcément réaliste pour simuler le comportement de l’argile de Boom, l’effet du drainage latéral nécessite d’être vérifié par des essais triaxiaux avec les même conditions imposées. Cet aspect sera abordé plus tard dans le chapitre 4.

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Figure 2-8 : Résultats des deux simulations par le code Bil dans le plan (p ou p’, q) : (a) drainage axial ; (b) drainage axial et latéral.

Figure 2-9 : Comparaison de pression interstitielle dans deux simulations: (a) distribution de pression interstitielle avec le drainage axial; (b) distribution de pression interstitielle avec le

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