Modélisation avancée par eléments discrets du renforcement des sols par les racines végétales

Abstract

ette thèse porte sur la modélisation avancée du renforcement des sols par les racines végétales au moyen de la méthode des éléments discrets (MED). L'objectif principal est d’apporter plus de compréhension sur l'impact des racines sur la résistance au cisaillement des sols, un paramètre déterminant pour le renforcement des sols et la stabilité des pentes. Le travail s'articule autour de deux volets principaux. Dans un premier temps, un modèle numérique de l’essai de cisaillement direct à la boite de Casa grande est élaboré. Ce modèle a été utilisé par la suite pour l’analyse de la résistance au cisaillement des sables sans racines. Une attention particulière a été attribuée à l’effet du préchargement sur la résistance au cisaillement du sable ainsi que sa déformation au cours du cisaillement. Les résultats obtenus ont montré le préchargement a un effet sur l'angle de frottement interne et la cohésion apparente. Dans un second temps, le renforcement des sols par les racines végétales a été étudié en modélisant les interactions racines-sol dans un cadre similaire. À travers des simulations 2D, l'effet de différents paramètres tels que la densité racinaire, la distribution et l'orientation des racines sur la résistance au cisaillement des sols a été analysée. Les ré- sultats obtenus ont montré que les racines augmentent de manière significative la résistance au cisaillement particulièrement pour les grandes déformations d’une part, d’autre part la présence des racines entraine une augmentation de la dilatance lors du cisaillement. La visualisation de l’échantillon au cours du cisaillement a indiqué que la présence des racines produit un élargissement de la bande de cisaillement. L’orientation des racines a aussi un effet sur la résistance au cisaillement, il a été démontré que les racines sont plus efficaces lorsqu'elles sont orientées dans la direction où elles sont soumises à la traction pendant le cisaillement. Une attention particulière a été accordée aux effets de la proximité des racines par rapport aux parois de la boîte de cisaillement. Il a été démontré que cette proximité influence la distribution des forces et la déformation du sol et peut donc avoir un impact significatif sur les résultats des essais de cisaillement numériques et physiques sur des échantillons enracinés.