EXTENSION THERMOMÉCANIQUE

Les modèles Cam clay sont des modèles de comportement plastiques très souvent utilisés pour caractériser les sols. On présente dans une première partie une extension de ce modèle au comportement thermomécanique, en suivant le formalisme rigoureux présenté au chapitre 2. On verra que la loi ainsi obtenue ne s’ajuste pas parfaitement sur les résultats expérimentaux. La raison de ce désaccord est évidente : le modèle Cam clay est un modèle simple comportant peu de paramètres qui ne peut rendre compte de toutes les particularités d’un matériau donné. Nous n’avons cependant pas cherché à améliorer la loi de comportement ainsi obtenue car les résultats obtenus avec le modèle Cam clay sont suffisamment précis pour la suite de ce travail. On trouvera en bibliographie plusieurs modèles de comportement plastique avec un écrouissage thermique permettant un meilleur ajustement des essais de laboratoire. Le modèle proposé par (Hueckel et Borsetto 1990) est très proche du modèle que l’on présente ici mais il comporte beaucoup plus de paramètres car la loi d’écrouissage est ajustée avec des polynômes de degré deux ou trois. Le modèle proposé par (Laloui 1993) est de type viscoplastique avec un critère plastique multimécanisme (Aubry et al. 1985). Des paramètres adaptés à l’argile de Boom sont publiés pour ces deux modèles (Modaressi et al. 1991) et (Baldi et al. 1991).

Les argiles non saturées sont également concernées par un écrouissage thermique (Saix 1991). On trouvera dans (Gens 1993) une extension thermomécanique du modèle proposé par (Alonso et al. 1990). Cette extension prend en considération un écrouissage thermique du matériau. Les modèles comportant un écrouissage thermique sont donc généralement complexes et difficiles à calibrer pour un matériau donné. C’est un parti pris de cette étude que de privilégier la simplicité du modèle au détriment d’un ajustement imparfait de la loi de comportement sur les résultats d’essais de laboratoire. Il ne s’agit cependant pas d’une manifestation d’une méfiance vis-à-vis de la qualité et de l’intérêt de ces mesures. Cette démarche se comprend lorsque l’on cherche à analyser le comportement d’un ouvrage fait dans des matériaux imposés par la nature. Les mesures inexpliquées sont rarement le fait d’un raffinement insuffisant de la loi de comportement, leur origine provient le plus souvent d’un nombre insuffisant de données expérimentales d’une autre nature, que ce soit la géométrie, l’état initial, la qualité de la mesure in situ… Dans ces conditions, les modèles simples présentent l’avantage de faciliter l’analyse de résultats et de les rendre plus intelligibles en laissant de côté des phénomènes de second ordre.

Extension thermomécanique du modèle plastique Cam clay

Les concepts de l’élastoplasticité ont été développés à l’origine pour décrire le comportement des métaux. Ces concepts s’appliquent de la même façon pour les sols, l’interprétation des essais en terme de seuil de plasticité et de développement de déformations irréversibles étant commune à ces deux classes de matériaux. Dans les deux cas, la réponse du matériau est raide et essentiellement réversible lorsque les variations de contraintes restent en deçà d’une surface de plasticité, tandis qu’une variation de contraintes traversant cette surface donne une réponse moins raide et des déformations irréversibles. Dans les sols cependant, la transition entre élasticité et plasticité est moins marquée que pour les métaux et la caractérisation des surfaces de plasticité est moins précise. D’autre part, le comportement déviatorique des sols évolue fortement en fonction de la contrainte effective moyenne. Enfin, la partie élastique est fortement non-linéaire. Ces différences conduisent souvent à des modèles plus complexes que pour les métaux tout en s’insérant dans un même cadre élastoplastique. Le modèle de Cam clay est un modèle simple qui reproduit l’essentiel des caractéristiques du comportement plastique des argiles avec un minimum de paramètres.