Grouted soil mechanical behovior
Comportement mécanique des sols injectés
Résumé
This study aims at determining the improvement of the mechanical properties of soils injected with microfine cement grouts in comparison with those of the uncemented natural soils. We are more especially interested in the behavior of such grouted soils in the very small and small strain domain. An experimental device based on shear wave propagation, the “bender elements” transducers, was set up in a conventional triaxial cell. The evolution of the shear elastic modulus $G_{\max}$ is then examined for drained isotropic and deviatoric stress paths for uncemented sands and grouted soil samples. We show the effect of the cementation on the values of the shear modulus for different cement contents of the grout and different soils (Fontainebleau sand, alluvial deposits from Paris). We also construct a strain hardening elastic plastic model which interest is to better represent the non linearity in the behavior of soils. This model is implemented in a finite element software and required the identification of 7 material parameters by means of laboratory experiments. Finally, another objective of this study is to interpret pressuremeter tests carried out before and after grouting in the site. The parameters of the elastic perfectly plastic model, with a small strain or a large strain assumption, are identified by inverse analysis. We also develop a semi-analytical relationship of the pressuremeter curve with a post-peak strain softening elastic plastic model. We show the effect of a gradual decrease either of the frictional angle or of the cohesion, after the maximal strength is reached, on the pressuremeter curve.
Ce travail de recherche porte sur la détermination de l’amélioration des propriétés mécaniques des sols injectés par des coulis de ciment ultra-fin par rapport à celles des sols vierges de tout traitement. On s’intéresse plus particulièrement au comportement de ces matériaux dans le domaine des très petites et petites déformations. Un dispositif expérimental par propagation d’ondes de cisaillement, les « bender elements », a été installé dans une cellule triaxiale conventionnelle. Il a permis de suivre l’évolution du module de cisaillement $G_{\max}$ d’échantillons de sols vierges ou injectés en laboratoire sur des chemins de compression isotrope ou de cisaillement drainés. On montre ainsi l’effet de la cimentation sur les valeurs de ce module pour différentes teneurs en ciment du coulis et différents sols (sable de Fontainebleau, alluvions anciennes de la région parisienne). On élabore également un modèle de comportement élastique plastique écrouissable dont l’intérêt par rapport au modèle élastique plastique parfait est de mieux représenter la non linéarité du comportement. Implanté dans un code de calcul par éléments finis, ce modèle requiert l’identification de sept paramètres au moyen d’essais de laboratoire. Enfin, un autre objectif du travail de recherche est l’interprétation des essais pressiométriques réalisés in situ, avant et après injection. On s’attache en particulier à l’identification, par analyse inverse, des paramètres du modèle élastique plastique parfait, avec l’hypothèse des petites ou des grandes déformations. On développe aussi une expression semi-analytique de la courbe pressiométrique pour un modèle élastique plastique avec radoucissement post-pic. On montre alors l’influence d’une diminution, après que la résistance maximale soit atteinte, de l’angle de frottement interne ou de la cohésion sur la courbe pressiométrique.
