L’étude et la modélisation des différents phénomènes qui peuvent se produire dans les milieux divisés, que leur comportement soit plutôt du type fluide ou plutôt du type solide, est l’objectif général de cette opération de recherche. Cette thématique constitue une réorientation forte des travaux précédents. Les anciens travaux concernant la localisation sont en effet arrivés à leur terme. La modélisation de ce phénomène, avec une échelle d’observation et de modélisation du matériau qui est celle du continu, débouche en général sur un problème mal posé (largeur de bande indéfinie) et nécessite le recours à des techniques de régularisation. Une alternative à ces techniques a cependant été proposée (cf. Désoyer & coll., 1998 ; Hanus & coll., 1999 ; Keryvin & coll., 2000) où les modèles de comportement n’ont pas à être enrichi d’une longueur caractéristique, et où la localisation est considérée comme essentiellement et localement dynamique, même dans le cas des chargements réputés ’lents’.

La conception et la mise en œuvre d’un appareil de cisaillement annulaire dont l’architecture est compatible avec le tunnel du scanner à rayons X dont disposait encore récemment le laboratoire, constituaient l’indispensable volet expérimental de cette opération de recherche. Ce dispositif expérimental (essentiellement dû à F. Mazerolle et S. Bonelli, et permettant un confinement radial du milieu granulaire étudié, ce qui est tout à fait original), est désormais réalisé. Il devait être installé dans le tunnel du scanner X, en vue de l’étude du comportement local et ’à cœur’, en termes d’évolution de densité notamment, de milieux granulaires réels (sables secs) ou modèles (billes de verre, graines de moutarde). Des essais complémentaires étaient également prévus à l’UMR 113 (F.Chevoir), dans une enceinte RMN, en vue de préciser la cinématique des grains soumis à cisaillement annulaire, et la mise en commun des interprétations en densité et en vitesse pour un même milieu (graines de moutarde) promettait d’être très instructive ; en, tout état de cause, elle aurait été, à notre connaissance, tout à fait originale. Malheureusement, le scanner X du LMA est désormais hors d’usage, ce qui relativise très largement l’intérêt du dispositif de cisaillement annulaire et, surtout, remet gravement en cause le développement de ce programme expérimental original qui, pourtant, est l’un des piliers de cette OR.

L’étude de l’érosion de la surface d’un sol (de différents types) par un écoulement d’eau chargé en déchets d’érosion est un autre exemple des problème abordés, où s’introduit fortement la mécanique des fluides diphasiques, ainsi qu’un phénomène de destruction de la surface d’un matériau solide. Les travaux portent simultanément sur la modélisation de l’écoulement diphasique avec apport de masse d’une phase et sur les critères locaux pour modéliser cette destruction de la surface. L’approche de modélisation classique de type milieu continu fluide, par des équations Euleriennes couplées, est utilisée, avec des modèles d’érosion locale du type Mohr-Coulomb. Ce travail se fait dans le cadre de la thèse de O.Brivois, co-encadrée par S. Bonelli et R. Borghi et qui touche à sa fin (soutenance prévue en mars 05). Elle devrait se prolonger par une étude des modèles locaux d’érosion de la surface, à la fois en tirant parti de simulations " directes " soit par particules discrètes soit par simulation numérique directe du milieu fluide avec ses fluctuations de pression et de contrainte de cisaillement autour de quelques grains solides, et à la fois par des modélisations " moyennes " se rapprochant de celles des milieux granulaires.

En collaboration avec le CEMAGREF d’Aix et le bureau d’ingénieur-conseil Coyne et Bellier (Paris), la suite de la thèse de P.Anthiniac porte sur la modélisation discrète du comportement d’une collection de grains poreux en présence d’eau. L’eau provoque une diminution de la résistance à la compression des grains, et une fracture de ceux-ci sous chargement constant. La modélisation est réalisée au sein de l’OR, ainsi que les simulations numériques (via le logiciel LMGC de M. Jean) et les essais sont réalisés au CEMAGREF. Le domaine d’application concerne le comportement des enrochements de barrage (thèse de C. Silvani, co(encadrée par S. Bonelli et T. Désoyer).

Un autre aspect important de cette opération de recherche concerne la modélisation numérique, qui permettra de traduire les résultats des études au niveau des applications en mettant en évidence les interactions des différents phénomènes. Elle nécessite un code du type éléments finis ou volumes finis, avec des zones géométriques différentes, variables dans le temps, où des comportements très différents des matériaux sont attendus (thèse de H. Loménède).Ces travaux bénéficient d’une collaboration régionale sur le thème " Erosion, Sédimentation, Glissements ", impliquant des chercheurs de l’IUSTI, du COM, de l’IRPHE, du LATP, à Marseille, de l’Université de Toulon et du Var, du CEMAGREF et de l’IRSN.

PUBLICATIONS PRINCIPALES SUR 4 ANS

 1.Revues à comité de lecture·

• A. Zervos, I. Vardoulakis, M. Jean, P. Lerat, "Numerical investigation of granular interfaces kinematics", in Mechanics of Cohesive-Frictional Materials, Wiley and Sons, 34 pages, to appear.

• Bonelli S., 2004, Analyse retard des mesures de pression interstitielle dans les barrages, Revue Française de Géotechnique, à paraître.·

• Bonelli S., On objective rate and kinematik hardening, Mechanics Research Communications, accepté.

THESES SUR 4 ANS

 Thèses soutenues :

• Olivier Brivois, Contribution à la modélisation diphasique de l’érosion hydraulique des sols. niversité de le Méditerranée, soutenue mai 2005 (directeurs : S. Bonelli & R. Borghi).

• Claire Silvani, Comportement hydromécanique des enrochements - étude expérimentale et modélisation. Université de le Méditerranée, soutenue mai 2007 (directeurs : S. Bonelli & T. Désoyer).