Modélisation numérique bidimensionnelle de murs en Terre Armée

Abstract

Afin de s’affranchir de nouvelles étapes dans l’optimisation des méthodes de conception des murs en Terre Armée, une modélisation numérique précise est mise en œuvre. Cette approche utilise des paramètres déterminés à partir d’études expérimentales.

Un mur en Terre Armée est modélisé et étudié de deux points de vue: l’état limite de service “ELS” et l’état limite ultime “ELU”. La construction du mur est simulée en plusieurs étapes et les paramètres d’interface sol/armature sont déduits des essais d’extraction. Une étude paramétrique est mise en place et permet de mettre en évidence l’influence de plusieurs paramètres.

Les résultats de cette modélisation montre que l’utilisation de bandes géosynthétiques deux fois plus larges que les armatures métalliques conduit à plus de déformation du mur, mais également à un facteur de sécurité plus élevé. Une étude paramétrique portant sur les paramètres géomécaniques a permis de mettre en évidence les paramètres les plus importants pour la modélisation de ce type de murs qui sont: l’angle de frottement et la cohésion du sol, la raideur de cisaillement à l’interface et le module élastique de l’armature. Il est également montré que pour la construction du mur qui implique des conditions de chargement statique, le modèle CJS2 qui tient compte de la non-linéarité du sol et de la dilatance avant la rupture induit des forces de tractions légèrement supérieures par rapport aux modèles de type Mohr Coulomb et Duncan-Chang.

In order to make new steps in the optimisation of the design method of the Mechanically Stabilized Earth (MSE) wall, accurate numerical modeling was carried out using experimental parameters.

A reference MSE wall is modeled from two points of view: serviceability limit state “SLS” and ultimate limit state “ULS”. The construction of the wall is simulated in several stages and the soil/interface parameters are back analysed from pullout tests. An extensive parametric study is set up and permits to highlight the influence of several parameters.

The modeling results show that the use of geosynthetic straps twice as wide than metallic strips induces more deformation of the wall but a higher safety factor. To design theses walls the important parameters are: the soil friction, the cohesion, the interface shear stiffness and the strip elastic modulus.

It is also shown that for wall construction that involves static loading conditions, the CJS2 model which takes into account of the soil non-linearity and dilatancy before failure induces slightly higher strip tensile forces than Mohr Coulomb and modified Duncan-Chang models.

Keywords:

• Numerical modelling
• Mechanically Stabilised Earth (MSE) structures
• deformation and stability
• geosynthetic and metallic reinforcements
• experimental parameters
• soil constitutive models.

Mots-cles:

• Modélisation numérique
• Terre Armée
• déformation et stabilité de structures
• paramètres expérimentaux
• renforcements métalliques et géosynthétiques
• modèles de comportement des sols.