MATERIAUX GRANULAIRES DU GENIE CIVIL - Avancées récentes dans la physique de leur comportement - Applications pratiques aux ouvrages

Etienne FROSSARD – Expert Senior, COYNE et BELLIER Bureau d’Ingénieurs-Conseils

Mots-clés : Génie Civil, Sols / Roches et Ouvrages, mécanique et physique des géomatériaux, dissipation d’énergie et lois de comportement, hétérogénéité et localisation, micromécanique et mécanique de la rupture, effets d’échelle, résistance au cisaillement, stabilité d’ouvrages.

Contexte

Les ouvrages de Génie Civil mettant en œuvre des volumes importants de remblais granulaires - ouvrages linéaires autoroutiers et ferroviaires, ouvrages maritimes, barrages et digues, etc.- demandent une meilleure maîtrise de ces matériaux, afin de développer des méthodes de conception et de réalisation plus performantes, assorties d’un meilleur contrôle des risques.

L’exposé résume une synthèse développée à Coyne et Bellier, sur le comportement de ces matériaux de remblais, qui a repris des compilations de résultats expérimentaux parfois anciens, en les réinterprétant par rapport aux connaissances actuelles, mettant à jour des éléments nouveaux, reliés à deux processus énergétiques, intervenant seuls ou ensemble: la dissipation d’énergie par friction, et celle due à la rupture des granulats.

Dissipation d’énergie par friction

Une nouvelle approche du sujet a été bâtie sur la physique statistique régissant la dissipation d’énergie par friction, reliant l’échelle micromécanique du contact élémentaire, à celle du continuum équivalent macroscopique. Cette physique s’appuie sur le concept nouveau des “actions intérieures”, formé par le produit des efforts intérieurs et des mouvements intérieurs ; il permet d’élaborer une nouvelle formulation des lois de la friction, particulièrement opérante pour passer de l’échelle microscopique à l’échelle macroscopique. Les lois élémentaires de la friction