La modélisation des sols argileux est essentielle pour évaluer l’impact des fibres de palmier sur les caractéristiques géomécaniques des sols d’Igana. Les résultats montrent une amélioration significative de la résistance en compression et en cisaillement, validée par des essais physiques et mécaniques.
Modélisation numérique
Configuration géométrique du modèle
[img_1]
Figure 29 : Boite de cisaillement
[img_2]
Figure 28 : Modélisation plaxis de la boite de cisaillement
Caracteristique des matériaux a-) Propriétés du sol
Tableau 24 : Propriété du sol
| Tableau 24 : Propriété du sol | |||
|---|---|---|---|
| Paramètres | Nom | Argile 0% de fibre | Unité |
| Modèle du comportement | Model | M-C | – |
| Type de comportement | Type | Non-drainé | – |
| Poids volumique sec | γ unsat | 17,47 | KN/m3 |
| Poids volumique saturé | γ sat | 13,25 | KN/m3 |
| Module de young | E ref | 0,000701 | KN/m2 |
| Coefficient de poisson | ν | 0,33 | – |
| Cohésion | C ref | 44,771 | KN/m2 |
| Angle de frottement | φ | 3,016 | O |
| Angle de distance | ψ | 0,00 | O |
b-Propriété des fibres
Tableau 25: Propriété des fibres
| Tableau 25: Propriété des fibres | |||
|---|---|---|---|
| Paramètres | Nom | Fibre de palmier | Unité |
| Modèle de comportement | Model | Elastoplastic | – |
| Rigidité normal | EA | 3,9 | N |
| Poids volumique | γ fibre | 1400 | KN/m3 |
| Module d’élasticité | E | 13008±692.67 | MPa |
| Longueur des fibres | L | 60 | mm |
| Le diamètre | D | (0,413-0,493) | mm |
Generation du maillage
[img_3]
Figure 30 : Maillage de la modélisation de la boite de cisaillement
[img_4]
Figure 31 : Information générale sur le maillage Plaxis 2D
La couche de sol a été modélisée par un maillage fin, à élément triangulaire de 15 nœuds, donnant un nombre total de 530 éléments et 4487 points de contraintes (figure31)
1-5-3-Condition initiale
Pour le calcul des contraintes initiales, il faut désactiver l’élément structural dans le sol. On génère alors les contraintes effectives initiales en prenant les valeurs de k0 par défaut. On garde le coefficient du poids de sol à l’unité, ce qui correspond à une application totale de la gravité.
[img_5]
Figure 32 : contrainte effective
[img_6]
Figure 33 : Modélisation de la boite de cisaillement sans fibre
[img_7]
Figure 34 : Modélisation de la boite de cisaillement avec fibre
Les étapes de calculs
Le calcul est exécuté en utilisant le type de calcul multi-phases du logiciel PLAXIS, avec deux étapes distinctes
[img_8]
Étape 01 : l’application des contraintes normales (= 50; 100 ; 200 et 400 KPa sans fibre avec un déplacement de 1,5 mm)
Figure 35 : Les phases de calculs
Étape 02 : l’application des contraintes normales (= 50; 100 ; 200 et 400 KPa avec les fibres poser verticalement avec un déplacement de 1,5 mm)
[img_9]
Figure 36 : Phase de calcul
Les résultats obtenus
Exemple : les calculs du modèle de 400 KPa
sols sans fibre a-) Les déformations
On s’intéressera à deux types de déformation : déformation de forme de déformation interne telle que :
- Déformation totale.
- Déformation au niveau de l’interface :
L’évolution de la zone plastique par rapport au cisaillement.
La courbe de contrainte tangentielle- contrainte normale (courbe intrinsèque).
L’évolution de la contrainte de cisaillement en fonction de déplacement imposé.
1-Deformation totale
Le maillage déformé typique à chaque valeur de contrainte normale sur cette figure, les déplacements sont représentés à une échelle de (5/10).
[img_10]
Le graphe du maillage déformé quand les contraintes dues aux déplacements imposées, atteignent la valeur de 1,81 mm pour 400 KPa
Figure 37 : Déformation du maillage
2-Plan de cisaillement au niveau de l’interface
La figure 38 montre la distribution des déplacements totaux (Utot) au niveau d’interface.
[img_11]
Figure 38 : Cisaillement à l’interface
La figure 39 montre la distribution des contraintes de cisaillement (Utot) au niveau d’interface
[img_12]
Figure 39 : Contrainte de cisaillement
Les résultats de la modélisation numérique sont montrés sur la (figure38), en comparaison avec les mesures obtenus expérimentalement. On constate d’après cette figure que les résultats de la modélisation numérique sont compatibles par rapport aux résultats expérimentaux.
Sol renforcé : Direction verticale a-) Les déformations
Le maillage déformé typique à chaque valeur de contrainte normale sur cette figure, les déplacements sont représentés à une échelle de (5/10). Le graphe du maillage déformé quand les contraintes dues aux déplacements imposées, atteignent la valeur de 1,76 mm pour 400 KPa
[img_13]
Figure 40 : Déformation du maillage avec fibre
Plan de cisaillement au niveau de l’interface
[img_14]
Figure 41 : Cisaillement à l’interface
La figure 42 montre la distribution des contraintes de cisaillement (Utot) au niveau d’interface
[img_15]
Figure 42 : Contrainte de cisaillement
Pour la direction optimale des fibres, on observe que la direction verticale donne des meilleures caractéristiques mécaniques (combinaison de : contraintes de cisaillement, angle du frottement et la cohésion), par contre en laboratoire la direction aléatoire est la meilleure direction ; dans notre travail on ne peut pas faire une modélisation numérique de cette direction puisqu’on trouve des résultats illogiques (problème de position des fibres d’interaction sol fibre …etc.).
Nous pouvons résumer que nous avons effectué un essai principal (Cisaillement à la boite), par la modalisation numérique PLAXIS 2D, dans le but de faire une comparaison entre nos résultats et les résultats de laboratoire.
Le cisaillement est achevé en utilisant le sol argileux sans fibre et avec les fibres dans la direction verticale cependant, nous n’avons pas pu développer un modèle pour la direction aléatoire en raison de position des fibres. Pour le but d’avoir des résultats de la modélisation numérique compatibles par rapport aux résultats expérimentaux.
Conclusion
CONCLUSION
Le présent rapport a examiné l’impact des caractéristiques géo mécaniques des sols argileux d’Igana, stabilisés par des fibres de rachis de palmier. Le premier chapitre a été consacré à une revue bibliographique portant principalement sur les différentes techniques de stabilisation et les recherches antérieures sur les fibres. Ensuite, des essais physiques ont été réalisés sur le sol de base, révélant qu’il s’agit d’un sol argileux-limoneux très plastique de type illite, inactif et inorganique, avec un degré de plasticité et un potentiel de gonflement élevé.
Dans un second temps, des essais mécaniques sur différents mélanges (avec des proportions de 0 à 0,45% de fibres de palmier) ont montré que, quelle que soit la teneur en fibres, un angle de frottement existe. Cependant, la cohésion la plus élevée a été obtenue avec une teneur en fibres de 0,15%, soit une valeur de 93,4 kPa. En ce qui concerne la résistance à la compression, les résultats indiquent une teneur optimale en fibres de palmier de 0,30% pour la compression et pour la flexion, avec des contraintes maximales respectives de 0,025MPa pour la flexion et 0,025MPa pour la compression. De plus pour obtenir une bonne résistance au cisaillement la direction aléatoire des fibres est la meilleur.
En résumé, l’ajout de fibres de palmier entraîne une amélioration des propriétés physiques et mécaniques des sols. Cependant, cela ouvre la voie à plusieurs perspectives, notamment l’étude de l’effet des longueurs de fibres de palmier leur direction dans les mélanges, l’impact du traitement préalable des fibres avant leur incorporation dans le sol argileux, et une étude approfondie de la composition minéralogique de l’argile d’Igana pour justifier son utilisation en tant que matériau composite.