Caractérisation de la contrainte effective des milieux granulaires non-saturés sous chargement statique et cyclique

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Le développement et l'exploitation de l'énergie hydro-électrique au Québec et au Canada posent de nombreux défis aux ingénieurs civils. En particulier, le comportement des géomatériaux (sols, roches, bétons) doit être caractérisé et modélisé dans le cadre du dimensionnement et de la vérification des ouvrages. La problématique de la non-saturation est présente sur la plupart des chantiers de barrages et dans les fondations des structures, sans toutefois être prise en compte de façon adéquate. L'institut de recherche d'Hydro-Québec (IREQ) développe depuis 2008 un laboratoire virtuel de simulation des écoulements et du comportement hydro-mécanique des sols (SIMSOLS). Le laboratoire virtuel permet de recréer des environnements en réalité virtuelle en s'appuyant sur la théorie des éléments discrets. Les simulations numériques donnent accès à de nombreuses données à l'échelle de la particule, comme par exemple les efforts inter-granulaires. Les résultats de simulation obtenus à ce jour démontrent un potentiel élevé de cet outil de simulation en matière de compréhension des phénomènes physiques étudiés. Le projet proposé vise notamment à mettre à jour SIMSOLS en y introduisant les effets capillaires à l'échelle des contacts entre les grains, pour permettre de modéliser, à l'échelle d'un échantillon, les variations de comportement liées à la saturation partielle. Une campagne d'essais expérimentaux sera réalisée à l'Université de Sherbrooke (UdeS), en s'appuyant sur des appareils à la pointe de la technologie : oedomètre non saturé, appareil triaxial dynamique non saturé et simulateur sismique. L'objet des recherches expérimentales est la mise en évidence d'une contrainte inter-granulaire, ou contrainte effective, régnant dans un sol granulaire idéalisé. De plus, les données de laboratoire, obtenus à l'échelle macroscopique, seront utilisées pour la validation de l'outil numérique SIMSOLS en conditions non saturées, sous sollicitations statiques et dynamiques.