Étude du comportement statique et dynamique des sols en utilisant la vitesse de propagation des ondes de cisaillement

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La détermination des paramètres nécessaires à l'étude du comportement statique ou dynamique des sols ou des d'ouvrages en remblai demeure relativement difficile. Ceci est associé en partie à la difficulté de mesurer de manière directe les propriétés mécaniques du sol dans les vraies conditions du terrain (état de contraintes et état de densité). Les paramètres utilisés dans la modélisation des problèmes géotechniques (statique et dynamique) sont souvent établis à partir de données de forages ou sondages (N: essai de pénétration standard (SPT) ou qc: essai au cône de pénétration (CPT)). Ces paramètres peuvent être altérés par l'action de pénétration et/ou par la présence de cailloux ou de blocs. De plus, les paramètres établis par ce type d'essais ne représentent souvent qu'un volume limité autour du trou de forage ou de sondage. L'altération des paramètres mesurés dans les sols amène des difficultés aux ingénieurs et une certaine subjectivité dans la conception et le dimensionnement des ouvrages. Une de ces difficultés est l'établissement des paramètres pour l'évaluation du potentiel de liquéfaction, exigée depuis la nouvelle édition du Code National du Bâtiment (CNB 2005). Ce type d'analyse peut avoir un impact important sur divers projets au niveau de la faisabilité et du coût relié au traitement du sol et au choix du type fondation. De la même manière, les paramètres nécessaires à la conception ou au dimensionnement des fondations ou des structures en remblai (routes, digues et barrages), sont souvent établis à partir de forages ou sondages (N ou qc). Il existe aujourd'hui des méthodes émergentes (Ex. Multi-Modal-Analysis-of-Surface -Waves, MMASW) qui permettent de mesure sans-intrusions (dans les vraies conditions du terrain) la vitesse de propagation des ondes de cisaillement, Vs. Ces méthodes constituent des alternatives prometteuses aux méthodes conventionnelles surtout qu’il est possible de mesurer Vs au laboratoire (contrairement à N et qc) dans des conditions contrôlées (P-RAT) et d’établir des relations reliant Vs aux conditions du sol. Les objectifs de recherche de la présente demande sont l’étude du comportement dynamique des sols granulaires et l’établissement de relations entre Vs et 1) la résistance à la liquéfaction et 2) les paramètres de déformation en compression (E) et en cisaillement (G) de ces sols. La recherche proposée vise à examiner, à l’aide de données issues d’essais expérimentaux en laboratoire et de simulations, l’effet des propriétés comme la granulométrie, la densité, l’état des contraintes, etc. sur la mesure de Vs, la déformabilité (E, G) des sols granulaires et leurs résistance à la liquéfaction. L’influence de la fréquence sur la résistance à la liquéfaction et l’irrégularité des cycles qui affectent le dépôt de sol au cours d’un tremblement de terre et qui est traduit dans la pratique par un nombre de cycles réguliers équivalents sont aussi des éléments à examiner dans cette recherche. Un des objectifs à long terme de cette recherche et de valider ou de contribuer au développement de méthodes de calcul plus fiables et des critères de liquéfaction compatibles avec la séismicité de l’Est de l’Amérique du Nord et donc des méthodes de calcul plus précises, plus sécuritaires et plus économiques.