INTERPRÉTATION DES ESSAIS

Dans le chapitre 1, nous avons vu les différents aspects qui caractérisent le comportement mécanique des argiles raides de l’Aisne. 2) A long terme, les argiles raides présentent un comportement visqueux très marqué. Sous charge constante et en condition non drainée, les déformations évoluent (essais de fluage). Sous déformation constante, le déviateur diminue avant de se stabiliser à une valeur non nulle (relaxation). Les déformations différées sont aussi essentiellement irréversibles. Le caractère viscoplastique du comportement de ces argiles doit donc également être pris en compte. 4)Nous avons également vu qu’au cours d’un essai triaxial à vitesse de déformation constante, même dans le cas d’une vitesse de chargement très grande (supérieure à 2mm/min), le déviateur ne peut pas dépasser un certain seuil appelé seuil de rupture. Après ce seuil, le déviateur diminue progressivement au fur et à mesure que la déformation évolue. De même pour un seuil de déviateur élevé, il y a rupture au cours du fluage. La rupture macroscopique au cours des essais devra être considérée. Un modèle de comportement pour ces matériaux doit nécessairement prendre en compte les deux aspects précédents, en y intégrant la rupture (plasticité) et le comportement différé (viscoplasticité). C’est ce que nous allons essayer de réaliser grâce à l’interprétation des essais et la présentation du modèle rhéologique viscoplastique avec rupture. -dans la première partie, nous présentons le modèle rhéologique viscoplastique avec rupture, en commençant par le cas unidimensionnel avant de le généraliser au cas tridimensionnel -dans la deuxième et la troisième partie, nous déterminons les paramètres moyens du comportement instantané et différé sur la base de certains essais réalisés dont une synthèse a été donnée dans le chapitre.

 MODÈLE VISCOPLASTIQUE AVEC RUPTURE

Les argiles raides sont généralement des milieux poreux, très souvent saturés. Pour celles de l’Aisne, les mesures effectuées [Rousset, 1989] montrent que la valeur moyenne du degré de saturation est de 95% pour l’horizon Callovo-Oxfordien, et 80% pour le Toarcien-Domérien. En toute généralité, les lois de comportement devraient donc être choisies dans le cadre de la théorie des milieux poreux [Coussy, 1991], Cette approche pour ces matériaux reste difficile en raison de la multiplicité des phénomènes expérimentaux à prendre en compte comme nous venons de le souligner (plasticité, fluage, rupture…). De plus, nous nous intéressons dans ce travail aux argiles raides, c’est-à-dire des argiles peu poreuses, de porosité inférieure à 20% (chapitre 1). Ainsi, en conditions isothermes, le rôle joué par l’eau dans le comportement mécanique instantané ou à long terme de ces argiles peut être considéré comme secondaire (chapitre 1 sur la comparaison entre le fluage drainé et non-drainé). La complexité d’un modèle à retenir pour le calcul des structures dépend très fortement de la nature de la structure étudiée, ainsi que des phénomènes auxquels on s’intéresse en priorité (stabilité, comportement à long terme,…). Dans le cas des argiles raides, on s’intéresse aux ouvrages souterrains qui, réalisés dans ces matériaux, présentent des effets différés se traduisant par l’augmentation de la convergence et de la pression de soutènement au cours du temps [Bernaud&Rousset, 1993]. -un groupe élastoplastique schématisé par le modèle de Saint-Venant constitué d’un ressort en série avec un patin plastique pour rendre compte du comportement instantané.

Pour des vitesses de sollicitation importantes ( e —» °o cas 1 et 2), la contrainte augmente rapidement jusqu’à la valeur à la rupture 2C et reste constante. Pour des valeurs modérées (cas 3) ou faibles, le seuil de rupture n’est jamais atteint, l’effort a évolue asymptotiquement vers une valeur comprise entre 2C et 2Ci- Dans le cas particulier où la vitesse est nulle (cas 4), on obtient la réponse parfaitement plastique de seuil 2 C¡. Ainsi le modèle rend bien compte des phénomènes expérimentaux observés lors des essais à différentes vitesses de déformation présentés dans le précédent chapitre. On peut rendre compte de la chute du déviateur après le pic (rupture fragile) observée en laboratoire par un écrouissage isotrope et négatif au niveau du patin plastique (figure 2.3). Le plus simple est de considérer que la cohésion à court terme varie linéairement de C à C0 en fonction d’une déformation plastique moyenne à préciser. On rajoute ainsi trois paramètres au modèle unidimensionnel : C0 et deux valeurs de la déformation. La partition du tenseur de déformation sous la forme précédente est proposée par [Lemaître&Chaboche, 1988], pour modéliser le couplage entre la plasticité et la viscoplasticité et qui rend compte pour un acier des déformations rapides pendant la mise en charge, en même temps que des déformations lentes pendant le fluage. Les déformations plastique et viscoplastique obéissant à des lois plastique et viscoplastique classique. Par ailleurs, ces auteurs montrent dans le cadre des matériaux standards généralisés [Halphen&Nguyen Quoc, 1975], que cette décomposition s’interprète de façon satisfaisante dans le cadre de la thermodynamique.