Étude de différentes méthodes en laboratoire pour déterminer le module résilient

Abstract

Les chaussées routières, essentielles pour le développement économique et social, sont soumises à des sollicitations variées, notamment répétées, qui peuvent causer des dégradations progressives des matériaux constituant les différentes couches de la chaussée, affectant directement la durabilité, la performance et les coûts d’entretien. Cependant, afin d’optimiser la conception des chaussées et garantir leur performance à long terme sous des charges répétées, il est crucial d’évaluer la capacité des matériaux constitutifs des différentes couches de la chaussée à résister aux déformations sous des sollicitations cycliques. Dans ce cadre, il est donc indispensable de déterminer le module résilient, un paramètre fondamental en mécanique des sols, qui permet de caractériser la capacité des sols à résister aux déformations sous des sollicitations cycliques et qui est indispensable pour le dimensionnement des chaussées. Dans le cadre de ce travail de fin d’études, une étude approfondie a été réalisée afin de déterminer le module résilient par différentes méthodes sur un sol composite constitué de 80% de sable de Boncelles et de 20% de limon de Soignies. Cette étude a été réalisée en trois principales parties. Dans la première partie du travail, la mise en contexte de l’étude est présentée, en précisant la problématique et les enjeux associés. Cette section inclut également une revue de la littérature détaillant les différentes méthodes et techniques utilisées pour déterminer le module résilient des sols, ainsi que les modèles théoriques existants. L’état de l’art permet de situer l’étude dans son cadre scientifique, en mettant en évidence les approches classiques et récentes pour évaluer ce paramètre. Dans la deuxième partie, l’approche méthodologique est développée en deux volets. Le premier porte sur les travaux expérimentaux, qui justifient le choix du matériau étudié et décrivent en détail les essais réalisés, notamment les essais CBR cycliques et triaxiaux cycliques. Le second volet concerne la modélisation numérique réalisée avec le logiciel Lagamine, intégrant deux lois de comportement mécanique : élastique linéaire et élastique non linéaire. Cette modélisation vise à simuler les réponses du sol et à compléter les données issues des essais en laboratoire. La troisième partie de ce travail est consacrée à l’analyse et à la confrontation des résultats expérimentaux et numériques. Elle permet de valider les méthodes utilisées, d’affiner les modèles théoriques existants et, si nécessaire, de proposer des optimisations pour une meilleure estimation du module résilient dans des contextes géotechniques similaires.

Road pavements, essential for economic and social development, are subjected to a variety of stresses, particularly repeated stresses, which can cause progressive deterioration of the materials making up the various pavement layers, directly affecting durability, performance and maintenance costs. However, in order to optimize pavement design and guarantee long-term performance under repeated loads, it is crucial to assess the ability of the materials making up the various pavement layers to resist deformation under cyclic loading. In this context, it is essential to determine the resilient modulus, a fundamental parameter in soil mechanics, which characterizes the capacity of soils to resist deformation under cyclic loading and is indispensable for pavement design. As part of this end-of-study project, an in-depth study was carried out to determine the resilient modulus using various methods on a composite soil made up of 80% Soignie sand and 20% Boncelles silt.This study was carried out in three main parts. In the first part of the work, the context of the study is presented, specifying the problem and the associated issues. This section also includes a literature review detailing the various methods and techniques used to determine the resilient modulus of soils, as well as existing theoretical models. The state of the art situates the study within its scientific framework, highlighting both traditional and recent approaches to assessing this parameter. In the second part, the methodological approach is developed in two parts. The first deals with the experimental work, which justifies the choice of the material studied and describes in detail the tests carried out, in particular the cyclic CBR and cyclic triaxial tests. The second part concerns the numerical modelling carried out using Lagamine software, integrating two mechanical behaviour laws : elastic and elasto-plastic. The aim of this modelling is to simulate the responses of the soil and to supplement the data from the laboratory tests. The third part of this work is devoted to analysing and comparing the experimental and numerical results. This enables the methods used to be validated, the existing theoretical models to be refined and, if necessary, optimisations to be proposed for a better estimate of the resilient modulus in similar geotechnical contexts.