Concevoir des infrastructures pérennes en zone sismique

Les paramètres mécaniques à déterminer dans le cadre de la caractérisation d’un sol sous sollicitations sismiques sont le module de cisaillement qui représente la rigidité en cisaillement du sol, et l'amortissement du matériau qui correspond à l’énergie dissipée par le sol au cours des cycles. Ces propriétés dynamiques peuvent être déterminées directement par des essais de laboratoire ou estimées de manière indirecte par corrélation à partir d’essais in-situ.

L’équipe du laboratoire géo-mécanique d’Antea Group répond à cette problématique en mettant en oeuvre deux équipements dédiés : un dispositif d’essai triaxial cyclique et une colonne résonnante. Ces appareils permettent d’étudier et de caractériser le comportement des sols sous sollicitations dynamiques et les phénomènes associés tels que la liquéfaction, et de déterminer aisément les paramètres de sol nécessaires pour des projets importants tels que la construction de barrages, tunnels, fondations, etc.

L’amélioration de la résilience de la Guadeloupe face aux sécheresses récurrentes et la sécurisation de l’approvisionnement en eau par irrigation des activités agricoles sur l’archipel passent par la construction de barrages en terre. Des matériaux locaux appartenant à la catégorie des sols résiduels tropicaux sont utilisés pour ces aménagements (argile, terre ou enrochement). Compte tenu du fort aléa sismique relevé dans cette partie des Antilles françaises, lié au mouvement de la plaque de l’Atlantique sous la plaque des Caraïbes, la stabilité des ouvrages sous sollicitations sismiques est un impératif de sécurité pour les populations vivant à l’aval de ces retenues. Maîtriser la sécurité tout en conservant des coûts de construction compétitifs implique une amélioration de la connaissance du comportement des sols (sols de fondation et corps du remblai) sous sollicitations dynamiques.

Dans le cadre de travaux de thèse, une campagne étendue d’essais d’identification et de caractérisation mécanique sous sollicitations monotones et cycliques a été réalisée sur un sol résiduel tropical compacté, prélevé sur une des zones d’emprunt d’un barrage en terre en construction en Guadeloupe.

Lors de cette étude, une base de données expérimentale a été constituée. Elle a permis une meilleure compréhension du comportement mécanique du sol. A partir de ces essais cycliques, l’évolution du module de cisaillement et de l’amortissement pour une large gamme de déformations en cisaillement a pu être déterminée. Les résultats obtenus alimenteront les paramètres d’entrée des modèles de comportement utilisés lors des simulations numériques du barrage sous sollicitations sismiques, permettant ainsi d’affiner la capacité prédictive de ces simulations.

Ce sujet a fait l’objet, au sein du laboratoire d’essais géomécaniques, d’une thèse de doctorat, soutenue par Lila Mouali, intitulée « Etude expérimentale et numérique du comportement hydromécanique des sols résiduels tropicaux : application à la modélisation sismique des barrages en remblai aux Antilles ».

Thèse de Lila Mouali

Article de synthèse "Caractérisation dynamique des sols résiduels tropicaux compactés"