Généralités sur le comportement des sols et des roches, des joints
Si l'amplitude de ces cycles est élevée, on peut observer l'absence de stabilisation de la réponse cyclique : on n'a plus d'accommodation, mais l'apparition de déchets. A partir de ces caractéristiques communes, il convient de définir les principales différences entre sol et roche. L'état d'endommagement de la roche, à l'échelle d'un massif, est quantifié par le facteur RQD (Rock Quality Designation).
Il est important de prendre en compte le caractère discontinu d'un massif rocheux à l'échelle de l'ouvrage, c'est-à-dire de prendre en compte dans la modélisation d'éventuelles fractures dépassant les limites de représentation de la loi de comportement. La porosité d'une roche est généralement bien inférieure à celle d'un sol, ce qui fait que le couplage hydromécanique dans les roches joue principalement un rôle à long terme. On retrouve les phénomènes de cohésion, de dilatation comme dans le sol, et de plus le caractère unilatéral de la fracture.
Dans Code_Aster nous avons adopté la convention de la mécanique des structures : les contraintes et déformations sont positives en traction, les contraintes de compression ont des valeurs négatives.
Objectifs
Ouvrages géotechniques constitués de géomatériaux comme milieux poreux
Les sols sont avant tout des milieux poreux : leur réponse mécanique est le résultat du comportement du squelette solide combiné à celui de la phase liquide, voire de la phase gazeuse présente dans les porosités du sol, dont l'écoulement est caractérisé par la perméabilité. Dans le cas partiellement saturé, certains modèles sont formulés en contraintes totales, ou en contraintes nettes. Un domaine d'étude pour la vérification d'un ouvrage géotechnique consiste en la vérification de sa capacité portante, notamment sous l'action de chargements monotones, vis-à-vis de diverses formes de rupture, notamment par cisaillement et glissement le long des surfaces de fracture, ou modes de rupture diffuse. dans le volume du sol.
La fracture de liquéfaction se traduit par une pression interstitielle croissante, qui provoque alors une déconsolidation du sol (la pression effective de consolidation du sol se rapproche de zéro), qui perd brutalement sa résistance au cisaillement et donc sa capacité portante, annulant les contraintes effectives. Cela peut se produire dans des conditions de chargement cycliques ou monotones, dans des conditions non drainées, en particulier pour les sables meubles. On distinguera vérification et validation : la vérification s'entend en termes d'équations modélisées et exprimées dans un logiciel tandis que la validation définit la comparaison des résultats du modèle dans un logiciel en référence à des mesures expérimentales, dans des situations cibles représentatives. applications.
Les lois de comportement ci-dessous sont formulées en petites transformations (HPP), mais il est possible avec Code_Aster de les utiliser dans un cadre de grandes transformations (modèles GDEF_LOG pour les grandes déformations plastiques et GROT_GDEP en restant en petites déformations) pour des études en mécanique pure.
La phénoménologie et les modélisations du comportement des sols
Afin de réduire les difficultés liées aux lois de comportement en phase dilatante, qui donnent une perte de solutions uniques, Code_Aster propose également des méthodes de régularisation, notamment pour le premier gradient de dilatation volumique, cf. Les critères de rupture sont écrits selon les grands et contraintes principales mineures, de sorte qu'elles soient indépendantes de la charge intermédiaire. Vue générale Dans le modèle CJS, le rayon de fracture est corrélé à la pente de dilatance maximale.
Le niveau CJS4 (cyclique) n'a pas pu être implémenté : une formulation robuste au moment de l'implémentation dans Code_Aster n'était pas disponible. Il conviendrait de développer le calcul de la densité de puissance dissipée par les mécanismes plastiques. Une surface de charge d'écrouissage (écrouissage négatif et positif, déterminé par une seule variable scalaire) sous forme d'ellipses dans le diagramme des deux premiers invariants de contrainte (.tr VM).
En 2012, une étude de validation indépendante a été réalisée avec l'Université de Liège et le Codex Lagamine : sur l'exemple d'une fondation filante en modélisation mécanique simple, puis HM et également sur l'exemple de la consolidation de colonnes de sol. Ce modèle introduit la dépendance de la zone de chargement en fonction des déformations déviatoriques sans changer la règle du débit volumique de dilatation, ce qui permet une meilleure modélisation des déformations déviatoriques que le modèle Cam-Clay. De plus, ce modèle ne prend pas en compte l’effet de la tension interfaciale en 3D sur la résistance maximale.
La reproduction de la stabilisation volumique observée lors d'essais cycliques en cisaillement pur n'est pas correcte. La complexité de la gestion des mécanismes rend la résolution coûteuse en temps de calcul et donc pénalisante pour les études industrielles. Il est envisagé d'introduire un écoulement élastoplastique en traction avec un léger durcissement isotrope artificiel au lieu de la plasticité parfaite actuellement en place, pour faciliter la convergence des incréments de chargement difficiles.
Vue générale Il s'agit d'un modèle de comportement simple pour lequel restituer les courbes. Perspectives Il conviendrait de développer le calcul de la densité de puissance dissipée par les mécanismes plastiques. Il serait possible de prendre en compte la pression moyenne dans la fonction de charge déviatorique avec un critère 3D de type van Eekelen ou Prévost.
Perspectives Il conviendrait de développer un calcul de la densité de puissance dissipée par les mécanismes plastiques.
L'identification des paramètres de comportement des sols
Paramètres physiques généraux
Paramètres élastiques
Paramètres de comportement non linéaire
La phénoménologie et les modélisations du comportement des roches
Vue générale Il s'agit d'un modèle comportemental simple à utiliser pour le pré-dimensionnement avant d'utiliser des modèles de vérification plus compliqués. Ce modèle peut être utilisé pour la roche, mais sa rhéologie est assez éloignée des résultats expérimentaux. Vue générale Il s'agit d'un modèle comportemental simple à utiliser pour le pré-dimensionnement avant d'utiliser des modèles de vérification plus compliqués.
Ce modèle a une règle de flux déconnectée : un problème incrémental peut avoir des problèmes de convergence. Il s'agit d'un modèle de comportement simple utilisé pour prédimensionner avant d'appliquer des modèles de vérification plus complexes. Perspectives Il conviendrait de développer un calcul de la densité de puissance dissipée par les mécanismes plastiques ainsi que de la déformation plastique volumétrique cumulée.
Manuel d'utilisation Fascicle u2.03 : Thermomécanique. représentant de la Phénoménologie Nom Code_Aster. et type de loi Exécution code_type Aster. élastoplasticité avec écrouissage positif puis négatif. trempe avant le sommet donc. Opinion générale C'est la loi la plus simple de la mécanique des roches, la plus utilisée par les praticiens. Un modèle conceptuel pour le développement de lois de comportement adaptées à la conception d'ouvrages souterrains.
Avis général Ce modèle constitue la loi de comportement de référence, utilisée pour le dimensionnement instantané et différé des ouvrages souterrains. La forme et les paramètres de la surface et des seuils sont basés sur le modèle Hoek & Brown, avec ajout de contraintes intermédiaires, contrôle de la résistance au cisaillement par extension et compression dans l'expression du seuil. Avis général Ce modèle constitue la loi de comportement de référence pour les études de résistance instantanées et différées de conception des ouvrages souterrains.
La dilatance et la viscosité sont essentielles pour décrire le comportement des roches en fonction de la température. Considérant le comportement structurel anisotrope résultant de l’histoire de la formation rocheuse.
L'identification des paramètres de comportement des roches
Code_Aster dispose d'éléments d'extrémité de joint spéciaux pour les études de mécanique pure en 2D et 3D (XXX_JOINT. Il existe également des éléments d'extrémité de joint spéciaux pour les études d'hydromécanique couplée (XXX_JOINT_HYME en 2D et 3D et XXX_JHMS en 2D uniquement) : voir [R3.06.09] et [ R7 .02.15] : représentent le déplacement et la pression du fluide dans le joint, notamment l'écoulement du fluide à l'intérieur (loi cubique, voir [R7.01.25]). ) en 2D, avec support 1D, voir [R PLAN_JHMS, AXIS_JHMS) est destiné à modéliser la discontinuité de déplacement à travers le joint et l'écoulement darcéen le long du joint.
Éléments finis Maillage support Degrés de liberté. pour les maillages linéaires P1 et quadratiques P2, en 2D et 3D. pour les maillages quadratiques en hydromécanique, en 2D et 3D. HEXA20, PENTA15 P2 déplacements des deux murs ; imprimer P2 dans le plan de l'interface. compatible avec les éléments THM du tableau 2D ou avec celui-ci. éléments mécaniques purement 2D si le solide est impénétrable. Les tableaux suivants décrivent les modèles de comportement de joint à attribuer aux interfaces entre milieux continus, modélisés par des éléments de joint finis. Implémentation des joints Code_Aster. joints béton/roche ou béton/béton présentant des aspérités. comportement élastique à très faible déplacement.
Intégration implicite, la matrice tangente est non symétrique. le lissage est géré nativement par la géométrie aplatie des EF d’interface. Paramètres du mot clé XXX_JOINT, XXX_JOINT _HYME SIGMA_MAX. seuil critique de rupture en traction) et paramètre de pénalité de contact KT, KN (rigidités sous contraintes normales et tangentielles). PRES_CLAVAGE, qui identifie la pression du coulis injecté. Mot-clé SCIAGE, qui identifie l'épaisseur de la bande sciée.
18 dans le cas de XXX_JOINT_HYME : comprenant : gradient de pression, débit hydraulique en référence globale, pression du fluide. Amortissement visqueux normal et tangentiel, oui. l'élément de charnière est en phase de compression et éventuellement en phase de traction. l'élastoplasticité de la loi de Mohr-Coulomb, qui concerne uniquement. la loi du flux global découplé. Peut être lié à la Loi de Zone Cohésive Régulée : Loi de Propagation de Fissure par Adoucissement : CZM_LIN_REG ou CZM_EXP_REG, voir [R7.02.11].
OUV_FICT (Paramètre d'ajustement de la loi de Poiseuille si la masse est imperméable pour gérer l'écoulement dans une fissure quasi fermée) Mots clés (contrainte critique de rupture) et (énergie de rupture) pour la loi de zone cohésive. Paramètres Mots clés GC (densité d'énergie critique de surface) et SIGMA_C (contrainte critique) Paramètre de pénalité de contact. Dr.
Il est généralement admis que la limite d'adhésion à l'interface est inférieure ou égale à la valeur de cohésion du matériau le moins résistant en contact avec l'interface.
Les modélisations du comportement des joints
L'identification des paramètres de comportement des joints
