Experimental study of mechanical behaviour of a three dimensionnal geotextile
Étude du comportement mécanique du geotextile tridimensionnel alvéolaire Armater
Résumé
The geocell Armater has been developped at the end of the seventies. It consist in an honeycomb structure obtained by altemate linking done by stitching strips of polyester non woven material. Once deployed, each cell has an hexagonal shape. The idea is to create a wall made of a continuous pile of layers of geocells, stapled to each other on the outer face of the wall by vertical strips of non woven geotextile.
The aims of the research made on this concept of wall, were to study the local and global behaviour in order to develop a design method. To explain the effect of geocells as a reinforcing structure and the confinement mechanism, tests using large scale and small scale specimens were carried out. The tests have pointed out the importance of the slendemess of cells and the anisotropic behaviour of shearing resistance.
The second step of this work was to develop theoretical models of stability analysis. A general finite difference software which considered the discontinuity and standard method which considered an equivalent homogeneous material were compared.
The both analysis have been validated on stress and displacement measurements of a real scale trial wall about 55 meters long. The results obtained during experimentation and tests on medium scale models, validate the modelling developed. The methods used have shown to be effective analysis method for wall reinforced with geocells, their main interest was to take into account the deformability of the whole structure.
The aims of the research made on this concept of wall, were to study the local and global behaviour in order to develop a design method. To explain the effect of geocells as a reinforcing structure and the confinement mechanism, tests using large scale and small scale specimens were carried out. The tests have pointed out the importance of the slendemess of cells and the anisotropic behaviour of shearing resistance.
The second step of this work was to develop theoretical models of stability analysis. A general finite difference software which considered the discontinuity and standard method which considered an equivalent homogeneous material were compared.
The both analysis have been validated on stress and displacement measurements of a real scale trial wall about 55 meters long. The results obtained during experimentation and tests on medium scale models, validate the modelling developed. The methods used have shown to be effective analysis method for wall reinforced with geocells, their main interest was to take into account the deformability of the whole structure.
Le géotextile Armater a été mis au point il y a environ dix ans. Il s'agit d'une nappe alvéolaire obtenue en cousant ou collant des bandes de géotextile non tissé aiguilleté entre elles. Les alvéoles sont de forme hexagonale. L'idée est de constituer un massif de sol renforcé par un empilement de lits d'alvéoles où la connexion verticale des lits est réalisée au moyen de bandes de textiles agrafées aux pointes des alvéoles.
Le travail de recherche sur ce nouveau concept de mur a consisté à étudier le comportement local et global, afin d'en développer une méthode de dimensionnement.. Nous avons dans un premier temps par un programme expérimental exhaustif mis en évidence le comportement mécanique du géosynthétique alvéolaire et tenté de le comprendre. Dans un deuxième temps nous avons développé des modèles théoriques permettant de proposer une méthode rationnelle de dimensionnement que nous avons validé sur des ouvrages réels. Nous avons utilisé deux approches différentes : approche par un calcul à la rupture utilisant la méthode des deux blocs et approche en déformations en différences finies.
Le mémoire a été structuré en quatre parties exposées ci-dessous :
- en premier lieu, une étude bibliographique rappelle les hypothèses et les méthodes habituelles de caractérisation des géotextiles, du sol ainsi que l'interaction sol-géotextile.
- la deuxième partie s'attache à mettre en évidence le fonctionnement mécanique du complexe au niveau d'une alvéole. Plusieurs séries d'essais locaux ont été réalisées afin de comprendre le fonctionnement de ce produit dans différentes configurations.
- la troisième partie présente les différentes méthodes de calcul analytiques (intégrant les modèles mis au point dans la deuxième et la troisième partie) ou numériques mis au point durant ce travail, ainsi qu'une étude de l'influence des paramètres géométriques (longueur, hauteur) ou mécanique (comportement des matériaux). Ces modèles n'utilisent pour ce travail que des chemins de chargement monotones croissant.
- la quatrième partie confronte les résultats d'expérimentations sur un ouvrage réel instrumenté et des modèles de taille réduite avec ceux des calculs de modélisation.
Les apports du travail présenté ci-dessus qui nous semblent les plus intéressants sont les suivants. En premier lieu, une meilleure connaissance du fonctionnement du phénomène de confinement. A l'égard de ce mode de fonctionnement, le rapport côté sur hauteur joue un rôle important. Après avoir montré la capacité des logiciels à représenter le complexe sur divers chemin de sollicitation au niveau local nous avons développé deux méthodes de dimensionnement du massif en sol renforcé. Ces méthodes permettent de modéliser l'hétérogénéité du comportement des matériaux et la géométrie complexe des ouvrages.
Le travail de recherche sur ce nouveau concept de mur a consisté à étudier le comportement local et global, afin d'en développer une méthode de dimensionnement.. Nous avons dans un premier temps par un programme expérimental exhaustif mis en évidence le comportement mécanique du géosynthétique alvéolaire et tenté de le comprendre. Dans un deuxième temps nous avons développé des modèles théoriques permettant de proposer une méthode rationnelle de dimensionnement que nous avons validé sur des ouvrages réels. Nous avons utilisé deux approches différentes : approche par un calcul à la rupture utilisant la méthode des deux blocs et approche en déformations en différences finies.
Le mémoire a été structuré en quatre parties exposées ci-dessous :
- en premier lieu, une étude bibliographique rappelle les hypothèses et les méthodes habituelles de caractérisation des géotextiles, du sol ainsi que l'interaction sol-géotextile.
- la deuxième partie s'attache à mettre en évidence le fonctionnement mécanique du complexe au niveau d'une alvéole. Plusieurs séries d'essais locaux ont été réalisées afin de comprendre le fonctionnement de ce produit dans différentes configurations.
- la troisième partie présente les différentes méthodes de calcul analytiques (intégrant les modèles mis au point dans la deuxième et la troisième partie) ou numériques mis au point durant ce travail, ainsi qu'une étude de l'influence des paramètres géométriques (longueur, hauteur) ou mécanique (comportement des matériaux). Ces modèles n'utilisent pour ce travail que des chemins de chargement monotones croissant.
- la quatrième partie confronte les résultats d'expérimentations sur un ouvrage réel instrumenté et des modèles de taille réduite avec ceux des calculs de modélisation.
Les apports du travail présenté ci-dessus qui nous semblent les plus intéressants sont les suivants. En premier lieu, une meilleure connaissance du fonctionnement du phénomène de confinement. A l'égard de ce mode de fonctionnement, le rapport côté sur hauteur joue un rôle important. Après avoir montré la capacité des logiciels à représenter le complexe sur divers chemin de sollicitation au niveau local nous avons développé deux méthodes de dimensionnement du massif en sol renforcé. Ces méthodes permettent de modéliser l'hétérogénéité du comportement des matériaux et la géométrie complexe des ouvrages.
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