Travaux de recherche effectués

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Figure 14. Evaluation de la déformation d'une nappe mise à la verticale et soumise à son poids propre en fonction de la densité de remplissage [RAC 02].

Disposée sur un plan métallique pouvant s’incliner jusqu’à la verticale, la nappe a été ainsi soumise à différents efforts fonction de l’angle d’inclinaison et son propre poids. Dans chaque cas, elle présentait de très faibles déformations verticales pour des états de densité de remplissage élevés. Cette expérimentation a aussi fait l’objet d’une modélisation avec le logiciel FLAC2D qui, en plus d’aboutir aux mêmes conclusions, identifiait parallèlement de très faibles contraintes au niveau des liaisons intercellulaires (cf. figure 15). Il est ressorti de ces travaux que les liaisons intercellulaires restaient nécessaires pour la mise en œuvre du procédé (remplissage des cellules et compactage) mais qu’elles n’avaient alors plus de rôle mécanique prédominant du fait du mécanisme autobloquant des cellules entre elles. On souligne que cette remarque ne s’applique pas pour les alvéoles situées près du parement avant.

Figure 15 : Répartition des contraintes horizontales σxx dans une nappe géocellulaire remplie de sol, [RAC 02].

1.5.3. Essais de compression verticale sur modèles réduits

1.5.3.1. Evaluation des mécanismes de rupture

Dans une deuxième partie de son approche expérimentale, Racana a mis en avant l’influence des caractéristiques mécaniques du matériau utilisé pour le renforcement sur le comportement global d’un massif à échelle réduite.

Pour ce faire, il a utilisé deux types de renforts ayant un rapport de modules initiaux de 35. Le premier est du papier plutôt rigide ayant une déformation à la rupture d’environ 1,6%. Le second est du polyane plutôt souple avec une déformation à la rupture de 70%.

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L’expérience consiste en un essai de chargement statique sur mur renforcé, comme illustré sur la figure 16. L’analyse des résultats obtenus portait plutôt sur les mécanismes de rupture, qui se sont avérés être tous deux de type coin de Coulomb. A partir de la mesure des efforts et des déplacements verticaux en début d’essai, le rapport des rigidités verticales initiales entre les deux massifs renforcés était de 5.

La première expérimentation a produit une rupture de type fragile, la deuxième n’a pas produit de rupture, mais l’essai a été arrêté après une déformation verticale au droit du parement de l’ouvrage de l’ordre de 20%, alors que la rupture du premier essai s’est effectuée à environ 4% de déformation verticale. Les déformations verticales avant rupture du massif augmentent avec le module initial du renfort. Le comportement ductile du massif renforcé dépend de la rigidité de ces renforts.

Figure 16 : Essai de chargement avec deux matériaux de renforcement différents, instrumentation et résultats des renforts souples, [RAC 02]

Figure 17 : Déplacements verticaux enregistrés au droit du parement du mur pour les deux essais : à gauche renforts rigides, à droite renforts souples [RAC 02].

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1.5.3.2. Comportement élastique suite à de grandes déformations

Une expérimentation similaire effectuée par Reiffsteck sur modèle réduit utilisait comme matériau de renforcement un textile de capacité d’allongement avant rupture de 30%. Sur les quatres essais effectués, un cycle de charge et de décharge a été réalisé au cours de l’expérimentation de l’essai E3.

Les résultats des déplacements enregistrés par les différents capteurs ont notamment mis en évidence les capacités élastiques que conservait l’ouvrage malgré un déplacement imposé important avant la décharge. Les figures suivantes 18 et 19 présentent la disposition des jauges de déformations sur le modèle réduit, ainsi que les déplacements enregistrés pour les jauges B, C, D et E.

Figure 18 : Schéma de l'expérience [REI 96].

Figure 19. Déplacement vertical (gauche) et déplacement horizontal du parement de l'ouvrage (droite) [REI 96].

De même, dans une expérimentation assistée par caméra vidéo, Racana a évalué la déformation de la face avant de son ouvrage en modèle réduit soumis à un effort de compression comme exposé sur la figure 18. A l’issue du chargement de la structure, il a pu observer lors du déchargement de celle-ci une capacité de l’ouvrage en sol renforcé à conserver un comportement élastique malgré de très importantes déformations. La figure 20 détaille ce comportement élastique après déchargement. La surface modélisée en trois dimensions correspond à celle de la face avant de l’ouvrage. On insiste aussi sur le fait que les déplacements de celle-ci ne sont pas à l’échelle et sont amplifiés volontairement pour mieux apprécier ce comportement élastique.

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Figure 20. Evolution des déformations de la face avant de l'ouvrage en modèle réduit [RAC 02].

1.5.4. Potentiel dynamique de M3S®

Les expérimentations précédentes issues de Reifsteck et Racana ont permis, entre autres, d’apprécier le caractère souple et déformable d’une structure alvéolaire tridimensionnelle. Grâce à l’allure des courbes contraintes-déformations obtenues durant les expérimentations, les auteurs ont pu observer un point important lorsqu’ils ont effectué une phase de décharge après avoir imposé à l’ouvrage de grandes déformations : c’était la capacité de celui-ci à revenir partiellement à sa position initiale. Ainsi, malgré d’importants déplacements relevés sur la face avant de l’ouvrage, ce dernier conservait encore une part d’élasticité qui tendait à réduire ces déplacements résiduels.

Une autre remarque, plus directe cette fois, portait sur la capacité de l’ouvrage à se déformer de manière importante avant rupture en raison de la grande capacité de déformation du renforcement. Ce phénomène caractérisant le système M3S® comme un ouvrage « souple » laissait penser aux auteurs une importante capacité d’absorption d’énergie.

Enfin, les capacités d’un ouvrage de type M3S® en termes d’atténuation acoustique [CSTB acoustique 97], comparé à un ouvrage plus rigide de type béton, a aussi mis en avant cette capacité d’amortissement dynamique d’ondes sonores, et donc de transferts d’énergie.

En raison de ces différents phénomènes, il a été soulevé d’importantes interrogations quant au potentiel dynamique d’un ouvrage en sol renforcé par géotextile de type M3S®. A l’époque, ces remarques ont néanmoins été mises de côté en raison d’une priorité donnée à la validation du comportement statique de ces ouvrages. Récemment, notamment motivée par ces remarques en suspens, Sol-Solution a ainsi cherché, aux travers de nouveaux travaux, à évaluer le potentiel d’une structure comme M3S® soumis à des sollicitations dynamiques. Dans le cadre de cette démarche, il s’est aussi posé la question du rôle du parement. En effet, jusqu’à présent dans le cadre d’une étude statique, le parement joue essentiellement un rôle « d’habillage » de l’ouvrage M3S®, permettant notamment d’éviter une exposition directe au soleil du matériau géotextile plutôt sensible aux ultra- violets. Envisager un tel ouvrage soumis à des sollicitations dynamiques laisse à penser que le parement jouera sans nul doute un rôle mécanique prépondérant dans la réponse dynamique de celui-ci car il sera l’intermédiaire entre ces sollicitations (chocs ou explosions) et le cœur de l’ouvrage en sol renforcé par géotextile.

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