Détermination des paramètres d’un modèle hyperbolique et simulation numérique du comportement du matériau analogique de Schneebeli

Abstract

Ce document présente une étude du comportement des sols et des matières granulaires et une caractérisation du matériau analogique de Schneebeli. Une modélisation de l’essai triaxial est réalisée par le logiciel Plaxis 2D Version 8.2 avec l’utilisation d’une loi de comportement hyperbolique HSM (Hardening Soil Model) implémentée dans le code de calcul par éléments finis Plaxis. Ce modèle de sol avec écrouissage qui dérive du modèle hyperbolique de Duncan et Chang avec une amélioration de la formulation hyperbolique en un modèle élasto-plastique propose une synthèse de différents modèles et permet de prendre en compte la non linéarité du sol et particulièrement la dilatance avant rupture. Il fait intervenir trois paramètres de type module élastique et un paramètre de puissance m pour caractériser la dépendance de la raideur avec la contrainte. La transformation de l’équation hyperbolique reliant le déviateur de contrainte et la déformation axiale en une relation linéaire a permis la détermination du module d’élasticité Ei, de la valeur asymptotique de la contrainte déviatorique (σ1-σ3)ult ainsi que du rapport de rupture Rf. La détermination du paramètre de puissance m est également présentée. Les résultats expérimentaux des courbes déviatoriques et volumiques issus d’essais effectués précédemment par N. Dolzhenko avec le matériau analogique de Schneebeli ont été confrontés aux résultats de la simulation numérique de cette étude obtenus par le logiciel Plaxis 2D Version 8.2.

Mots-clés: Modélisation, Plaxis, Essai triaxial, Modèle hyperbolique, Matériau analogique

English Title:  Determination of parameters for a hyperbolic model and numerical simulation of behavior of an analog Schneebeli material

English Abstract

This work is a study of soils behavior and granular materials and a characterization of Schneebeli analogical material. A numerical modeling of triaxial test is performed through the software Plaxis 2D Version 8.2, using HSM (hardening soil model) hyperbolic model which is integrated on Plaxis based on the finite elements theory. This hardening soil model, coming from hyperbolic model of Duncan and Chang, with an improvement of hyperbolic formulation into an elasto- plastic model proposes a synthesis of different models and makes it possible to take into account the non linearity of the soil and especially the dilatance before failure. It involves three parameters of the elastic modulus and a power parameter m to characterize the dependence of the stiffness on the stress. The representation of stresses deviator vs axial strains gives rise to a linear variation instead of hyperbolic one, which allow the determination of the elastic modulus Ei, the asymptotic value of stresses deviator ( σ1 –σ3)ult and the failure ratio Rf. The determination of the power parameter m is also presented. The experimental results of the deviatoric and volumic curves previously conducted by N. Dolzhenko with Schneebeli analogical material, have been compared with the numerical simulation results of this study.

Keywords: Modeling, Plaxis, Triaxial test, Hyperbolic model, Analogical material