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Étude micromécanique de la transition des régimes hydriques dans les sols granulaires partiellement saturés

Thèse par Nabil Younes (nabil.younes@univ-lr.fr)

Mots clés : DEM, LBM, micromécanique, cycles séchage/mouillage, courbe de rétention.

Résumé : Les digues en remblai jouent un rôle crucial dans la protection des communautés côtières contre les inondations. En général, elles sont construites à partir de matériaux granulaires compactés et se trouvent souvent dans des conditions de saturation partielle, ce qui confère à leurs matériaux une certaine cohésion bénéfique pour leur résistance mécanique. Cependant, lorsque ces matériaux granulaires, situés à la surface de la digue, sont exposés à des cycles de séchage et de mouillage, typiquement provoqués par la variation de pression entre l'amont et l'aval de la digue, elles peuvent devenir vulnérables. Ces fluctuations sont généralement causées par plusieurs facteurs, notamment des précipitations intenses et des canicules, les cycles de marées hautes et marées basses ou les tempêtes. Ces phénomènes deviennent, malheureusement, de plus en plus fréquents dans un contexte de changement climatique. Plus précisément, ce travail de thèse est consacré à l’étude microstructurale des matériaux non-saturés pour des degrés de saturation variables. Pour ce faire, nous proposons un couplage entre la méthode aux éléments discrets dite DEM pour simuler le squelette solide en forme de particules sphériques et la méthode de Boltzmann sur réseau dite LBM afin de modéliser les ponts capillaires eau-air entre les particules solides. Grâce à cette modélisation à pointe de l'état de l'art, nous pourrons mettre en évidence les mécaniques complexes à l'œuvre dans les matériaux granulaires partiellement saturés.

Contact : antoine.wautier@inrae.fr, pierre.philippe@inrae.fr ou nadia.benahmed@inrae.fr

L'évolution de la force capillaire Ff [mN] en fonction du volume d'eau (μL) / Nabil Younes

Les évolutions (a) de la contrainte capillaire moyenne p ^cap [kPa] et (b) de la succion s [kPa] en fonction du degré de saturation Sr [%] / Nabil Younes