Ce projet aborde trois aspects de la conception géomécanique des fosses minières à l’aide d’un cas d’étude portant sur la fosse Tiriganiaq du projet minier Meliadine. Dans un premier temps, une méthodologie a été utilisée pour quantifier la fiabilité de la mesure de l’orientation des fractures lors de campagnes de caractérisation géomécanique à l’aide de forages orientés. L’impact du niveau de fiabilité de la mesure de l’orientation sur le résultat d’une analyse cinématique de la stabilité des flancs de la fosse a ensuite été investigué. Dans un second temps, une approche a été développée pour quantifier la contribution des campagnes d’acquisition successives de données structurales sur un site minier à la caractérisation de l’orientation des fractures. L’impact des campagnes successives sur le résultat d’une analyse cinématique de la stabilité des flancs de la fosse a ensuite été investigué. Dans un troisième temps, l’évaluation de la fiabilité des bancs miniers de la fosse par rapport à des critères de fiabilité a été réalisée au moyen d’un outil logiciel bonifié lors des travaux de recherche. Une approche multicritère systématique pour évaluer la fiabilité des bancs miniers à l’aide de cartes de susceptibilité a été proposée.

L'anisotropie est une caractéristique du comportement mécanique des sols dont l'existence est bien connue dans le cas des sols surconsolidés ou déposés par couches au cours de leur formation. Généralement cette caractéristique est négligée dans les projets et ignorée lors des études en laboratoire. L'hypothèse du comportement isotrope des sols est ainsi très largement utilisée en pratique pour des raisons de simplification des calculs et de facilité de dimensionnement des ouvrages. L'emploi des lois de comportement isotrope pour un matériau anisotrope ou la non prise en compte de l'anisotropie dans les calculs des massif de sols entraîne une mauvaise appréciation de la stabilité des ouvrages en service. Une démarche d'observation et de mise en évidence de l'anisotropie a donc été mise en oeuvre durant ce travail afin de cerner l'influence de ce phénomène. Nous avons étudié à ces fins deux types principaux d'anisotropie des sols :<br />-l'anisotropie induite, cas des sols « homogènes » ayant un comportement anisotrope, due à des surcharges historiques,<br />-l'anisotropie inhérente, cas de l'anisotropie structurelle des sols. Nous avons suivi un programme expérimental s'appuyant sur une étude en laboratoire d'éprouvettes de sol reconstitué qui n'étaient pas destinées à simuler un sol naturel précis mais à présenter une forte anisotropie afin que l'on puisse l'observer sans équivoque. Nous avons voulu simplement créer un comportement de référence pour les sols anisotropes et étudier leur comportement anisotrope. Le travail a consisté à étudier en laboratoire le comportement de sols à anisotropie matérielle ou de chargement sous chemins de sollicitation triaxiaux pour caractériser :<br />-l'évolution du domaine élastique des petites aux grandes déformations,<br />-l'apparition de la plasticité et lors de l'atteinte de la surface de charge,<br />-la loi d'écoulement expérimentale. La forme de la surface de charge et l'influence de l'anisotropie transverse sur la loi d'écoulement sont en effet des éléments importants du comportement du sol à proximité des ouvrages de génie civil tels que les parois de soutènement, les fondations ou les tunnels. Une des retombées du travail expérimental a été de tester des modèles de comportement utilisés classiquement pour ces types de sollicitations, dans les outils de calcul comme la modélisation des ouvrages par éléments finis.

Clay soils can be stabilized by the chemical reaction between the clay particles and lime to produce calcium aluminate and calcium silicate minerals. This cementation effect on clay particles result in increasing the strength of lime-treated clay soils. The mechanical strengths (compressive, tensile and shear strengths) of clay soils are improved from soft to stiff behavior by treating with lime and evolve along the curing time.An extensive experimental investigation has been carried out using laboratory reconstituted (compacted) expansive soils, covering a range of plasticity indices. Four selected soils with different fundamental physical and mechanical behaviors have been used to stabilize with lime. In addition to basic geomechanical characterization tests (modified proctor compaction, uniaxial compression strength, indirect tensile strength, oedometric compression, direct shear tests), a special focus was put on triaxial compression and extension tests upon drained and undrained conditions. Also, the development of swelling pressure upon wetting was also carefully investigated.The shear behavior of compacted clay soils is experimentally investigated by using both direct shear test and triaxial shear tests. These tests were conducted on saturated specimens for four selected soils. It is observed that the shear strength of both tests is evolving with addition of lime and with the plasticity index. In addition to the strength parameters, triaxial shear test was also used to determine the Young modulus of treated soils. It was noticed that the lime treatment increases the elastic modulus of selected clay soils.The triaxial compression system was modified to a triaxial extension system in order to evaluate the triaxial tensile strength of one of the tested soils (N1, from Quenast, Belgium). The pure tensile strength of soils can be determined from triaxial extension test at low confining pressures while high confining pressures induces shear failure.The failure criteria of lime-treated soils were studied in different stress planes to evaluate the shear and tensile strength obtained from triaxial extension test and triaxial compression test. A combined rupture criterion of original and modified Griffith criteria was applied. The results obtained from experimental testing have shown that at low confining pressures, the failure stress of extension test followed the Original Griffith Criterion started from pure tension, and at the higher confining pressures the failure stress followed the Modified Griffith (equivalent to Mohr-Coulomb, in this case).In application of this combined equation, the result of four selected soils obtained from triaxial tension test, direct shear test and triaxial compression test was plotted in the (sigma,to) in order to verify this equation. These experimental results match with the combined equation.This analysis revealed the strong interest of extension triaxial tests, with respect to more conventional indirect tension tests (also called splitting tests). Extension triaxial tests allow to control the drainage conditions and performed a full effective stress analysis of the stress-strain responses, including pre-failure behavior and ultimate strength criterion. Also, it provides a smooth transition between shear strength and tensile strength criterion, depending on the confining pressure of the test.At the end of this work, experimental results are analyzed and correlated with several parameters. Shear strength, compression index and swelling pressure were found to depend primarily on plasticity index for both treated and untreated materials. Many approaches in literature have also expressed these mechanical properties of soils in function of plasticity index. However, there are a few equations matching closely to testing results. For the development of swelling pressure upon wetting, a modified equation was proposed for experimental data for non-treated soils and lime-treated soils. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur et technologie / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Un cas de glissement de terrain est survenu dans des matériaux d’argiles sensibles au village de La Romaine suite à des activités de sautage dans le roc. L’étude de ce cas de glissement a entraîné plusieurs questionnements, surtout à savoir si les vibrations de sautage peuvent être un élément déclencheur de glissement de terrain dans les argiles sensibles. Ce projet de doctorat a donc débuté ainsi, et avait pour but de répondre à la question, qu’est-ce qui a causé la rupture au site de La Romaine? Pour ce faire, le site a d’abord été investigué par des essais in situ ainsi que des essais de laboratoire. Une première campagne d’investigation a été réalisée en 2009. Les matériaux et la surface de rupture ont été bien caractérisés lors de cette campagne. Des analyses à l’équilibre limite ont été réalisées avec le logiciel Slope/W, et les coefficients de sécurité (C.S.) obtenus étaient supérieurs à l’unité avant les événements de sautage, ce qui signifie que la pente était stable avant le sautage. Une seconde campagne d’investigation comprenant de l’échantillonnage grand diamètre et du piézocône sismique a été réalisée en 2012. Des essais de laboratoire ont été réalisés (essai triaxial, DSS monotone et cyclique, essais à la colonne de résonnance) afin de caractériser les propriétés dynamiques du dépôt, dans l’objectif de faire des analyses dynamiques avec un logiciel de différences finies. Une méthode de simulation de sautage a été développée afin de simuler le sautage multi-trous, et cette méthode a été validée par un second cas d’étude, Eastmain-1. Les résultats obtenus de cette simulation sont cohérents avec les données recueillies sur le terrain. L’analyse dynamique du cas de La Romaine ont montré que les vibrations estimées survenues lors du sautage sont importantes (environ 500 mm/s), ce qui a entraîné des déformations de cisaillement entre 1 et 2% dans le dépôt argileux et certainement sa rupture. La surface de rupture observée dans l’analyse dynamique est représentative de la surface de rupture réelle. Des recommandations générales suite à l’étude de ce cas et aussi de 12 autres cas de rupture survenus suite à des travaux de sautage sont présentées dans la conclusion de cette thèse. / A landslide occurred in sensitive clay materials at the village of La Romaine following rock blasting activities. The study of this sliding case has led to several questions, especially whether blasting vibrations can be a trigger for landslides in sensitive clays. This doctoral project began like this, and was intended to answer the question, what caused the rupture at La Romaine site? The site was first investigated by in situ tests as well as laboratory tests. A first investigation campaign was carried out in 2009. The materials and the surface rupture were well characterized during this campaign. Limit equilibrium analyzes were performed with the Slope/W software, and the security coefficients (S.C.) obtained were greater than unity prior to the blasting events, which means that the slope was stable before blasting. A second investigation campaign involving large diameter sampling and seismic piezocone was carried out in 2012. Laboratory tests were carried out (triaxial test, monotonic and cyclic DSS, resonance column tests) to characterize dynamic properties of the deposit, with the aim of dynamic analysis with a finite difference software. A blasting simulation method has been developed to simulate multi-hole blasting, and this method has been validated by a second case study, Eastmain-1. The results obtained from this simulation are consistent with the data collected in the field. The dynamic analysis of La Romaine case showed that the estimated vibrations that occurred during the blasting are important (about 500 mm/s), which led to shear deformations between 1 and 2% in the clay deposit. The failure surface observed in the dynamic analysis is representative of the actual failure surface. General recommendations following the study of this case and also 12 other cases of rupture that occurred after blasting work are presented in the conclusion of this thesis

Titre de l'écran-titre (visionné le 18 mars 2024) / Cette thèse, intitulée « Excavations dans les argiles sensibles de la Mer Champlain : Comportement et modélisation », découle d'un projet de recherche initié par l'Institut de recherche Robert-Sauvé en santé et en sécurité du travail (IRSST) en 2016, en collaboration avec des chercheurs de l'Université Laval. L'étude vise à répondre aux risques associés aux travaux d'excavation, notamment dans les dépôts d'argiles sensibles de la Mer Champlain, qui ont causé 48 décès et 17 accidents graves au Québec entre 1974 et 2013. Face à la complexité des comportements des excavations dans les dépôts d'argiles sensibles, la thèse souligne la nécessité de disposer de méthodes fiables pour prédire ces comportements. Une méthode numérique avec une loi de comportement avancé, intégrant le couplage hydromécanique et les calculs des coefficients de sécurité par la méthode de réduction des résistances, est présentée comme une solution potentielle. Cependant, jusqu'à présent, la potentialité de cette méthode n'a pas été suffisamment exploitée dans le cas de l'excavation dans les dépôts d'argiles sensibles de la Mer Champlain et le retour d'expérience en manque cruellement. Ainsi, cette thèse cherche à combler cette lacune, elle vise à contribuer à une meilleure compréhension et gestion des risques associés à ces travaux, en offrant des outils prédictifs plus robustes pour assurer la sécurité des travailleurs sur le terrain. La thèse a été structurée en 3 volets à savoir le volet « expérimentation en vraie grandeur sur terrain », le volet « étude en laboratoire » et le volet « modélisation numérique ». Le premier se focalise sur le mécanisme de rupture, l'évoluton des pressions interstitielles et des déplacements observés sur terrain. Le deuxième volet présente et discute les comportements en contrainte-déformation de l'argile de Louiseville sous différentes trajectoires des charges en laboratoire. Le troisième, la modélisation et la simulation numérique, cible 3 objectifs : (1) examiner les différentes méthodes de calcul des coefficients de sécurité d'excavations réalisées dans des matériaux fins post-glaciaires; (2) rendre opérationnel le modèle avec écrouissage HSS$_\textup{struct}$ pour les argiles sensibles (3) mettre en œuvre et de rendre opérationnel un modèle numérique avancé sur deux excavations instrumentées dans l'argile sensible. Les résultats de cette thèse démontrent que cette méthode numérique avancée a pu être rendue opérationnelle et a permis d'expliquer les comportements observés sur terrain qui sont ces surfaces ruptures verticales et successives pour la tranchée A1 et cette évolution des pressions interstitielles qui n'est pas conforme à la prédiction de Bishop et Bjerrum (1960) pour la tranchée A2. Un modèle constitutif baptisé HSS$_\textup{struct}$, prenant en compte la structuration des argiles sensibles, a été développé, et des recommandations ont été formulées sur la fiabilité des différentes méthodes de calcul examinées au chapitre 5. / This thesis titled "Excavations in the sensitive clays of the Champlain Sea: Behavior and modeling", stems from a research project initiated by the "Institut de recherche Robert-Sauvé en santé et en sécurité du travail (IRSST)" in 2016, in collaboration with researchers from Université Laval. The study aims to address the risks associated with excavation work, particularly in the deposits of sensitive clays of the Champlain Sea, which caused 48 deaths and 17 serious accidents in Quebec between 1974 and 2013. In the face of the complexity of the behaviors of excavations in sensitive clay deposits, the thesis accentuates the need for reliable methods to predict these behaviors. A numerical method with a complex model that describes theses behaviors, integrating hydromechanical coupling and the calculations of safety coefficients by the method of reduction of resistances, is presented as a potential solution. However, up to now, the potential of this method has not been sufficiently exploited regarding excavation in the sensitive clay deposits of the Champlain Sea, and the feedback is sorely lacking. Thus, this thesis seeks to fill this gap. It aims to contribute to a better understanding and management of the risks associated with these works, by offering more robust predictive tools to ensure the safety of workers on site. The thesis was structured in 3 parts namely the "full-scale field experimentation" part, the "laboratory study" part and the "numerical modeling" part. The first focuses on the rupture mechanism, the evolution of interstitial pressures and displacements observed on site. The second part presents and discusses the stress-strain behaviors of Louiseville clay under different load trajectories in the laboratory. The third, modeling and numerical simulation, targets 3 objectives: (1) examine the different methods of calculating safety coefficients for excavations performed in in fine post-glacial materials; (2) operationalize the model with HSS$_\textup{struct}$ hardening for sensitive clays (3) implement and operationalize an advanced numerical model on two instrumented excavations in sensitive clay. The results of this thesis demonstrate that this advanced numerical method could be made operational and was able to explain the behaviors observed on site which are these vertical and successive rupture surfaces for trench A1 and this evolution of interstitial pressures which is not consistent with the prediction of Bishop and Bjerrum (1960) for trench A2. A constitutive model named HSS$_\textup{struct}$, considering the structuring of sensitive clays was developed, and recommendations were made on the reliability of the different calculation methods examined in chapter 5.

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La thèse présente un ensemble de résultats expérimentaux sur des sols soumis à une pression interstitielle négative sur différents chemins : drainage- humidification, oedométrique, triaxial, etc... Ceux-ci mettent en évidence les différents domaines de comportement du sol et les aspects spécifiques du comportement dans chaque domaine : saturé, quasi-saturé faiblement saturé.<br />Parallèlement, une modélisation à partir d'arrangements réguliers de billes est proposée et validée par confrontation avec les résultats expérimentaux ; cette<br />approche permet d'expliquer un certain nombre de comportements observés dans la réalité et est à la base d'une modélisation élasto-plastique du comportement des sols partiellement saturés utilisant un concept de contraintes effectives généralisées.<br />L'étude est complétée par des mesures de perméabilités polyphasiques dans différents matériaux et la recherche d'une plus grande cohérence entre toutes les propriétés de ces matériaux.

Au cours de ce dernier siècle, les exemples de liquéfactions occasionnées par les tremblements de terre sont très nombreux, et leurs conséquences sont responsables de plusieurs dégâts importants. Ainsi plusieurs pays se trouvent actuellement confrontés à ce problème et cherchent à améliorer la conception de leurs ouvrages vis à vis du séisme. De nombreux chercheurs ont mené des investigations dans ce sens, mettant en évidence les conditions responsables de la liquéfaction des sols. Le but des recherches menées dans le cadre de cette thèse, consistait à mettre en évidence, par des essais au laboratoire, l'influence des géotextiles sur la résistance à la liquéfaction et d'élucider les fonctions avec lesquelles le géotextile intervient sur cette dernière. Le premier chapitre de ce mémoire présente la définition de la liquéfaction et évoque les différents paramètres rentrant dans le processus de la liquéfaction. Le deuxième chapitre expose une méthode d'évaluation du potentiel de liquéfaction d'un site, par des essais in situ et des essais en laboratoire. Le troisième chapitre traite les différents moyens qui sont utilisés actuellement pour améliorer la résistance à la liquéfaction d'un site. Le quatrième chapitre est consacré essentiellement à la détermination des caractéristiques des sols renforcés par des géotextiles Le cinquième chapitre met en évidence l'influence du géotextile sur la résistance à la liquéfaction

Les mouvements de masse de grande ampleur en milieu côtier ont une importante influence sur la dynamique côtière dans plusieurs régions de la planète. Au Québec, la côte nord de l'estuaire maritime ainsi que du golfe du Saint-Laurent présentent plusieurs kilomètres à risque de mouvements de masse où des centaines d'amphithéâtres ont été identifiés. Actuellement, très peu de ces amphithéâtres sont datés. La datation des mouvements de masse est pourtant essentielle afin de réaliser la chronologie des événements et déterminer la récurrence de ce géorisque. De plus, la datation des mouvements de masse contribuerait à déterminer les causes de leur déclenchement. Ces éléments sont fondamentaux dans l'approfondissement des connaissances de l'évolution temporelle de la géomorphologie côtière ainsi que dans le zonage du risque. L'objectif principal de ce mémoire est d'appliquer les principes de la dendrochronologie pour dater des mouvements de masse de grande ampleur en milieu côtier. Les processus géomorphologiques génèrent un ensemble d'événements dans les environnements forestiers qui entraînent différentes réponses écologiques ou anatomiques des arbres. La réponse écologique des arbres, qui correspond à l'établissement massif d'arbres suite aux mouvements de masse, a été combinée aux réponses anatomiques des arbres comme les cicatrices d'abrasion, le bois de réaction, et les variations de croissance radiale. Nous avons développé une telle approche de datation dans trois amphithéâtres de coulées argileuses de grande ampleur dans les hautes falaises littorales de Rivière-Saint-Jean sur la côte nord du golfe du Saint-Laurent. L'analyse dendrogéomorphologique a permis de dater la formation des amphithéâtres en 1928, 1970 et 1997. La date de la coulée de 1970 a été validée à l'aide d'archives régionales du journal L'Avenir de Sept-Îles. Notre étude fait ressortir que les réponses anatomiques offrent une datation plus précise que la réponse écologique, principalement parce que des îlots forestiers constitués de nombreux survivants sont riches en réponses anatomiques dans les trois amphithéâtres. De plus, la datation de l'établissement des arbres est toujours plus tardive sur le talus que sur le plancher des amphithéâtres. Enfin, malgré que le nombre de réponses dendrogéomorphologiques par site soit inversement proportionnel à l'âge des coulées, il nous a été possible d'estimer à 150 ans la limite temporelle de la méthode dendrogéomorphologique dans l'environnement que nous avons étudié. La datation par dendrogéomorphologie, comme nous l'avons expérimenté, pourrait être appliquée à d'autres amphithéâtres de mouvements de masse en milieu côtier de la côte nord de l'estuaire maritime et du golfe du Saint-Laurent pour développer une chronologie détaillée des événements passés. Grâce à ces informations, il serait possible d'évaluer de manière précise la récurrence des mouvements de masse en milieu côtier et ainsi développer un zonage du risque de mouvements de masse dans cette région. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : dendrochronologie, dendrogéomorphologie, coulée argileuse, réponse écologique, variation de croissance radiale, bois de réaction, cicatrice, golfe du Saint-Laurent.

Une forte progression du transport ferroviaire est observée les dernières années dans plusieurs pays. L’augmentation de la capacité du réseau ferroviaire demande à la fois l’évaluation de l’infrastructure existante selon le trafic attendu, la vitesse des trains, la charge à l’essieu, ainsi que la réduction des interventions de maintenance. Une performance accrue de la voie ferrée par rapport à ces critères nécessite l’amélioration des normes de conception et des outils de prédiction qui puissent prendre en compte toute la durée de vie de la structure. Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse est d’apporter un point de vue géotechnique à la modélisation numérique du comportement des voies ferrées sous charge mobile. Un modèle numérique rationnel est développé dans la thèse, composé de trois aspects principaux:(i) comportement dynamique de la voie ferrée, (ii) analyse probabiliste et (iii) comportement non linéaire des géomatériaux. Cette approche permet d’appréhender le comportement mécanique de la voie ferrée à différents instants de son cycle de vie. La première partie de cette thèse est consacrée au développement d’un modèle numérique en dynamique de la voie ferrée, adapté à l’analyse probabiliste et au comportement non linéaire. Une modélisation par Eléments Finis dans le domaine temporel est choisie pour cadre général. Ainsi, un modèle 2D en déformation plane avec épaisseur est proposé dans cette thèse, l’épaisseur hors plan étant calibrée à partir des calculs 3D en statique. Les avantages et inconvénients de cette méthodologie sont discutés selon la représentativité du champ de contraintes dans le plan et du temps de calcul associé, paramètre important pour l’analyse probabiliste. Une méthodologie pour la mise en charge est discutée et implémentée afin de réduire la génération d’ondes parasites. La réponse dynamique de la voie ferrée et l’influence croisée de la vitesse de la charge et de la rigidité de la plateforme sont évaluées sous hypothèse de comportement élastique linéaire. L’influence de la variabilité des propriétés mécaniques de la voie ferrée dans la mesure de la raideur de voie est discutée dans la deuxième partie de cette thèse. Des variations spatiales du module d’Young des couches ferroviaires sont modélisées par des champs aléatoires invariants scalaires. La densité de probabilité de la loi marginale d’ordre 1 associée au champ est obtenue grâce à une analyse statistique des mesures in situ. L’influence croisée du support discret et de la distance de corrélation des champs d’entrée dans les variations de la raideur de voie est mise en évidence à partir de différentes structures de corrélation. Afin de vérifier l’importance de chaque paramètre d’entrée sur les variations de raideur de voie, une analyse de sensibilité globale est effectuée pour différentes configurations de voie. La raideur de voie est principalement affectée par des variations de rigidité de la plateforme et des semelles. L’importance du comportement non linéaire des géomatériaux est soulignée dans la dernière partie de la thèse. Le modèle de comportement élastoplastique développé à l’Ecole Centrale Paris fournit un cadre approprié pour l’étude du comportement des géomatériaux sous chargement cyclique. Cette approche est bien adaptée au comportement des matériaux pendant leur “conditionnement initial”, ou les premiers cycles de charge, quand les tassements permanents sont plus importants et les matériaux cumulent des déformations plastiques élevées. Les paramètres du modèle sont calibrés pour les différents géomatériaux ferroviaires (ballast, couche intermédiaire, sol de la plateforme) à partir d’essais triaxiaux disponibles dans la littérature. Les résultats obtenus illustrent les mécanismes prépondérants dans cette phase : densification et augmentation de la rigidité des différents matériaux par accumulation des déformations plastiques. [...] / An increasing demand for railway transportation is observed in many countries around the world. Achieving higher network capacity requires the evaluation of the existing structure regarding the required traffic, speed and axle load, as well as the reduction of maintenance interventions. A higher track performance in terms of these metrics can be achieved by enhanced design standards and predictive tools accounting for the whole structure’s life span.Within this context, this thesis aims to provide a global framework for combining geotechnical perspective and numerical modeling for the railway infrastructure. A rational approach for railway track modeling is proposed. It is composed by three main aspects: (i) railway track dynamics, (ii) probabilistic analysis and (iii) geomaterials’ non linear behavior. This approach allows assessing the track behavior during different instants of its life span. The first step of this thesis is the development of a dynamic numerical model of the railway track for both probabilistic and non linear analysis. For this purpose, the Finite Element method in time domain is chosen as general modeling framework. A 2D planestrain model with a modified width is used in this thesis, the out-of-plane width being calibrated from 3D static analysis. The advantages and drawbacks of such methodology are discussed in the light of the representativeness of the in-plane stress field and associated computational cost for probabilistic analysis. A loading methodology for reducing spurious wave generation is also discussed and implemented. With the developed model, the track structural response and the crossed influence of speed and subgrade stiffness are first analyzed under linear elasticity hypothesis.The influence of track properties variability in the track stiffness measurement is discussed in the second part of this thesis. Spatial variations are introduced by considering the rigidity of each track layer as an invariant scalar random field. The first-order marginal probability distributions are calibrated from statistical analysis of in situ measurements. By considering different theoretical correlation structures, the crossed influence of the discrete sleeper support and the input correlation length on the track stiffness field is highlighted. In order to verify the importance of each input parameter in the track stiffness’ variability, a global sensitivity analysis is conducted for different track configurations. It is shown that track stiffness variations are primarily caused by variations of subgrade stiffness and possible variations of rail pad stiffness. Furthermore, the importance of geomaterials’ non linear behavior is discussed in the last part of the thesis. A suitable framework for the description of geomaterials’ behavior under cyclic loading, for a large range of stress paths, is provided by a fully elastoplastic multimechanism model. This approach is well adapted for assessing the track behavior during the so-called “conditioning phase”, or the the first cycles when high track settlements are observed and materials cumulate high plastic strains. The model parameters are calibrated from triaxial test results available in the literature for different track materials (ballast, interlayer, subgrade soil). The model is able to capture the main mechanisms acting during the conditioning phase: densification and increase in stiffness of the different materials by accumulation of plastic strains. The load transfer mechanisms and the stress-strain response of the materials are then analyzed. Different stress-strain paths and plastic strains are observed in the ballast layer according to the position of the control point relative to the sleepers. The load speed influence on track permanent settlement and ballast stress-strain response is also studied. Finally, the influence of both interlayer and subgrade behavior on the track response is assessed via a parametric analysis.