Soil behavior under artificial liquefaction, soil improvement at risk of liquefaction
Comportement des sols sous liquéfaction artificielle, amélioration des sols à risques liquefiable
Résumé
Soil liquefaction has caused and is still at the origin of significant damage to infrastructure and construction building. Therefore, this phenomenon has been a topic of many studies in recent decades. However, some results remain controversial and insufficient, in particular the influence of fine particles on liquefaction as well as methods of improving soils subject to liquefaction. To better understand these problems, liquefaction has been studied on various reference materials such as Fontainebleau and Hostun sands, Arvel illite and the Duchesse Anne dike soil located at Saint-Benoît-des-ondes.Undrained triaxial tests were conducted on clean sand to investigate several influence factors acting on sand liquefaction, such as relative density, confining pressure and overconsolidation ratio. The results show that these factors have a significant influence on the liquefaction of sand. In addition, we also find that Fontainebleau sand is more sensitive to liquefaction than Hostun sand. The influences of plastic and non-plastic fines on the liquefaction of sand are studied following two approaches based on void ratio and the intergranular void ratio. The results based on the samples with the same initial void ratio show that the resistance to static liquefaction of the sand decreases to a certain percentage of fines, then it goes up when we continue to add fines. Moreover, the results based on the intergranular void ratio show that the resistance to static and cyclic liquefaction always increases with increasing fines content. The cyclic triaxial tests were carried out on the Fontainebleau sand to study the influence of factors on the cyclic liquefaction of sand such as the cyclic stress ratio, the confining pressure, the initial void ratio and the frequency. The results show a significant influence of all these factors on the cyclic liquefaction of sand. Series of laboratory and field tests were conducted on the soil below Duchesse Anne dike to evaluate the liquefaction potential of the silt. The method developed with the cyclic pressuremeter proved to be particularly useful for evaluating the cyclic shear ratio curves as a function of the number of cycles. Finally, this work presents the influence of the degree of saturation as well as the cement content on the liquefaction of the sand. A small amount of cement was found to greatly increase the liquefaction resistance of the sand. Besides, the low degree of saturation increases the liquefaction resistance of the sand as well
La liquéfaction des sols a provoqué et provoque des dégâts importants sur les infrastructures et les constructions. Ce phénomène a, pour ces raisons, fait l’objet de nombreuses études au cours des dernières décennies. Cependant, certains résultats restent controversés et insuffisants, en particulier l’influence des particules fines sur la liquéfaction ainsi que des méthodes d’amélioration des sols présentant des risques de liquéfaction. Pour mieux comprendre ces problèmes, nous avons étudié le phénomène de liquéfaction avec divers matériaux de référence tels que le sable de Fontainebleau, le sable d’Hostun et l'illite Arvel et un sol naturel provenant de la digue de la Duchesse Anne à Saint-Benoît-des-ondes. Des essais triaxiaux non drainés ont été effectués sur le sable propre pour étudier les facteurs d'influence du déclenchement de la liquéfaction du sable, tels que la densité relative, la pression de confinement et le rapport de surconsolidation. Les résultats confirment que ces facteurs ont une influence significative sur la liquéfaction du sable. En outre, nous constatons également que le sable de Fontainebleau est plus sensible à la liquéfaction que le sable d’Hostun. L'influence des fines plastiques et non plastiques sur la liquéfaction du sable est étudiée selon deux approches basées soit sur l’indice des vides globales, soit sur l’indice des vides inter-grains. Les résultats basés sur les échantillons au même l’indice des vides initial montrent que la résistance à la liquéfaction statique du sable diminue jusqu’à un certain pourcentage de fines, puis remonte lorsqu’on continue à ajouter les fines. Par ailleurs, les résultats basés sur l’indice des vides inter-grains montrent que la résistance à la liquéfaction statique ainsi que cyclique augmente toujours avec l’augmentation de la quantité de fines. Les essais triaxiaux cycliques ont été menés sur le sable de Fontainebleau afin d'étudier l'influence de facteurs sur la liquéfaction cyclique du sable tels que le taux de cisaillement cyclique, la pression de confinement, l’indice des vides initial et la fréquence. Les résultats confirment une influence importante de tous ces facteurs sur la liquéfaction cyclique de sable et une interprétation est proposée. Des séries d’essais au laboratoire et en place ont été réalisés sur le sol de la digue Duchesse Anne afin d’évaluer le potentiel de liquéfaction du limon vasard. La méthode développée au pressiomètre cyclique a montré toute sa pertinence pour évaluer les courbes rapport de cisaillement cyclique en fonction du nombre de cycles. Enfin, ce travail présente l’influence du degré de saturation ainsi que de la teneur en ciment ajoutée sur la liquéfaction du sable. On trouve qu’une petite quantité de ciment ajoutée augmente considérablement la résistance à la liquéfaction du sable. Parallèlement, un faible degré de saturation augmente la résistance à la liquéfaction du sable également
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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