Le comportement du mur de soutènement soumis à une excitation dynamique a été l'objet de nombreuses recherches. La première méthode est l'approche de Mononobe-Okabe (1929). Après cette méthode, plusieurs méthodes et approches ont été développées, notamment les approches pseudo-statiques et pseudo-dynamiques pour les murs libres, et l'approche de Wood (1973) pour les murs fixes. Ce mémoire présente une étude (2D) statique et dynamique d'un mur de soutènement qui soutient un remblai sableux. Le mur est considéré immobile à l'extrémité extérieure, tandis qu'à l'extrémité intérieure, il se déforme pour créer un domaine élastique dans le massif sableux. La réalisation de cette étude est assurée par des séries de simulations numériques avec les méthodes des éléments finis sous le logiciel commercialisé COMSOL. L'hypothèse sur le sable est un sol sec dont le contenu d'eau est nul. La validation du modèle est faite avec la comparaison des résultats obtenus avec ceux de Wood (1973), dans la littérature. Les analyses des domaines stationnaires, temporaires et fréquentielles ont été utilisées dans les différentes simulations dans COMSOL. Les principaux paramètres, qui ont été étudiés, sont : le coefficient de poisson, la longueur du remblai, la fréquence d'excitation, la rigidité verticale de l'élément d'interface, l'amortissement, les forces de gravité et l'amplitude d'excitation. Les résultats obtenus ont démontré que les pressions de tensions de Von Mises croissent avec l'augmentation du coefficient de poisson et de la longueur du remblai. La rigidité verticale d'élément d'interface engendre des tensions dans le domaine élastique principalement dans la partie supérieure du mur. L'absence de force de gravité constitue le cas le plus défavorable, surtout dans le volet dynamique pour le mur rugueux. C'est toutefois le contraire pour le mur lisse. L'étude fréquentielle a permis de déterminer que le système a un contenu fréquentiel bas. L'accélération spectrale a mis le point sur les caractéristiques de notre système, soit la période et la fréquence naturelles du système. / The behavior of the retaining wall under dynamic excitation has been the subject of many researches. The first method is the approach of Mononobe-Okabe (1929). After this method, several methods and approaches have been developed, including pseudo-static and pseudo-dynamic approaches for free walls, and Wood's (1973) approach for a fixed wall. This work presents a static and dynamic (2D) study of a retaining wall that supports a dry sand embankment. The wall is considered motionless at the outer end, while at the inner end, it deforms to create an elastic domain in the sandy mass. The realization of this study is ensured by a series of numerical simulations with finite element methods under the COMSOL software. The hypothesis on the sand is a dry soil whose water content is zero. The validation of the model is done with the comparison of the results obtained with those of Wood (1973) in the literature. Stationary, temporary and frequency domain analysis were used in the different simulations in COMSOL. The main parameters that have been studied are the poisson coefficient, the length of the backfill, the excitation frequency, the vertical stiffness of the interaction element, soil damping, the gravitational forces and the amplitude of the excitation. The results obtained showed that Von Mises stress pressures rise with the increase in the Poisson coefficient and the length of the embankment. The vertical rigidity generates tensions in the elastic domain mainly in the upper part of the wall. The absence of force of gravity constitutes the most unfavorable case especially in the dynamic shutter for the rough wall. It is, however, the opposite case for the smooth wall. The frequency study showed that the system has a low frequency content. The spectral acceleration has given the characteristics of our system; the period and the natural frequency of the system.

Les travaux de recherche présentés dans ce manuscrit ont été menés dans le cadre du projet ClGEO de I 'Andra concernant la construction et le développement de nouveau soutènement pour les galeries d'un stockage des déchets radioactifs à une profondeur de 500m sur le site Meuse/Haute Marne à Bure. La première partie de ce travail porte sur l'établissement d'un modèle rhéologique de l'argilite du Callovo-Oxfordien nommé SC2D (Swelling Creep Diagenisis Damage). Traditionnellement, la calibration des modèles rhéologiques pour les matériaux argileux repose sur des essais de laboratoire à partir des échantillons carottés. Ces échantillons sont endommagés par la décharge hydromécanique lors du prélèvement. Cet endommagement ne peut pas être réparé par une reconsolidation sous la contrainte in situ de prélèvement. Cet endommagement va altérer durablement les caractéristiques hydromécaniques de l'argilite et engendrer des nouveaux mécanismes élasto-plastiques qui n'existent pas sur l'argilite in situ. L'originalité du travail dans ce premier temps porte sur la validation du modèle SC2D de l'argilite sain du Callovo-Oxfordien à partir de la simulation des essais de laboratoire sur échantillons carottés en prenant en compte toute l'histoire de la sollicitation depuis le prélèvement jusqu'à la rupture. Ensuite, le modèle SC2D « intégré» dans le code CLEO est appliqué aux simulations numériques des excavations des galeries du laboratoire souterrain de Bure. La deuxième partie de la thèse concerne la participation dans le programme de qualification et de mise en œuvre de l'Andra (brevet Andra et CMC) d'un nouveau soutènement compressible permettant d'absorber les convergences anisotropes des galeries creusées dans l'argilite du Callovo· Oxfordien. Ce nouveau soutènement sous forme d'anneaux est constitué d'un assemblage de voussoirs. Chaque voussoir est un sandwich comprenant • Le soutènement proprement dit par une coque de structure en béton armé.• Le matériau compressible surmontant la coque de structure. • La coque de protection pour permettre son transport et sa manipulation.La fabrication des voussoirs compressibles nécessite l'ajout de barbotine (ciment dopé avec du sable) pour la tenue de cette couche compressible. Ce voussoir compressible devait répondre à des exigences mécaniques définies par I 'Andra. Les essais présentés dans celte thèse concernent l'analyse des essais œdométrique réalisés chez EGC concernant la caractérisation mécanique à l'échelle de la couche compressible. Différentes variables ont été étudiées, ainsi que des essais de chargement uniforme sur modèle réduit d'anneau de coques. Ces essais seront présentés et commentés. Ensuite, un modèle rhéologique, qui est nommé Coqcéram, a été construit pour le matériau compressible sur la base du modèle Ganta Gravel. Les paramètres mécaniques du modèle Coqcéram sont obtenus à partir des essais œdométriques. La validation du modèle Coqcéram est réalisée par comparaison des simulations numériques avec les essais sur modèle réduit d'un anneau de voussoir compressible. Cette modélisation numérique a nécessité «l'intégration» du modèle rhéologique Coqcéram dans le code aux éléments finis CLEO. Après celte validation la modélisation a été appliqué à deux type anneaux de voussoirs en vrai grandeur mis en place dans le laboratoire souterrain Meuse/Haute Marne. La première modélisation a porté sur un anneau en voussoirs classique sans matériau compressible mis en place immédiatement après l'excavation. Cette modélisation montre une distribution des contraintes sur l'anneau très anisotrope associée à une augmentation continuelle des contraintes. En revanche, la modélisation réalisée avec des voussoirs compressibles montre une distribution des contraintes beaucoup plus faible que pour les voussoirs classiques mais surtout plus uniforme. / The studies presented in this manuscript are part of Andra's CIGEO project concerning the construction and development of a new tunnel support for the gallery of the radioactive waste repository. The structure is located at a depth of approximately 500m at the site Meuse/Haute-Marne at Bure. The first part of this work concerns the establishment of a rheological model of Callovo-Oxfordian claystone named SC2D (Swelling Creep Diagenesis Damage). Traditionally, the calibration of rheological models for clay materials is based on laboratory tests from core samples. These samples are dàmaged by the hydromechanical discharge during sampling. This damage cannot be repaired by reconsolidation under in situ stress. This damage durably allers the hydromechanical characteristics of the claystone and generate new elasto-plastic mechanisms that do not exist on in situ claystone. The originality of the work in this first phase concerns the validation of the SC2D model of Callovo-Oxfordian healthy claystone from the simulation of the laboratory tests on core samples taking into account the whole loading history since the sampling until rupture. Then, the SC2D model "integrated" in the CLEO code is applied to the numerical simulations of the tunnel excavations of the Bure underground laboratory. The second part of the thesis concerns the participation in the qualification and the implementation of Andra (patent Andra and CMC) of a new compressible support allowing to absorb the anisotropie convergences of the tunnels excavated in the Callovo-Oxfordian claystone. This is a new support by segmental ring. Each segment is a sandwich comprising: • The reinforced concrete stiff lining. • The compressible material surmounting the stiff lining.• The protective shell to allow its transport and handling.The manufacture of compressible segments requires the addition of slurry (cernent doped with sand) for the holding of this compressible layer. This compressible support had to meet mechanical requirements defined by Andra. The tests presented in this thesis concern the analysis of consolidation tests carried out at EGC concerning the mechanical characterization at the level of the compressible layer. Different variables were studied, as well as tests of uniform loading on mode! reduced of the segmental ring. These tests will be presented and commented. A rheological model is established for the compressible material based on the Ganta Gravel model named Coqceram. The mechanical parameters of the Coqceram model are obtained from consolidation tests. The validation of the Coqceram model is carried out by comparing numerical simulations with model tests of a segmental ring. This numerical modeling required the "integration" of the Coqceram rheological model into the CLEO finite element code. After this validation, the modeling has been applied to two types of real size segmental rings set up in the Meuse/Haute-Marne underground laboratory. The first modeling focused on a classic segmental ring without compressible material set up immediately alter excavation. This modeling shows a very anisotropic ring stress distribution associated with a continual increase of the stresses. On the other hand, the modeling carried out with compressible segments shows a stress distribution much lower than the classic segment, especially more uniform.

Les travaux de recherche présentés dans ce manuscrit ont été menés dans le cadre d’une convention CIFRE avec le Groupe Dacquin. Le sous-sol rennais est composé, en majorité, de schistes datés du Briovérien. Ces terrains, qui peuvent être rencontrés sur une grande partie du massif armoricain, présentent des degrés d’altération et de fracturation extrêmement variables à l’échelle du bassin rennais. Cette variabilité est très difficile à prendre en compte dans le cadre de la réalisation de soutènement, tant au niveau de la conception qu’au niveau de l’exécution. Dans un premier temps, des modélisations basés sur la méthode des éléments finis (logiciel PLAXIS 2D ©) ont été entreprises afin d’évaluer l’influence de la prise en compte d’une anisotropie du terrain sur le comportement de la paroi, en termes de moments et de déplacements. Le modèle utilisé permettait de prendre en compte une anisotropie élastique combinée à un critère orienté de plasticité de type Mohr-Coulomb. Les résultats obtenus avec ce modèle, pour différentes orientations du critère de plasticité, ont été comparés à ceux obtenus avec un modèle élastique isotrope et critère de plasticité de type Mohr-Coulomb. La même étude a été menée avec un second logiciel éléments finis (CESAR-LCPC) afin de comparer les résultats obtenus. Dans les deux cas une influence importante de l’orientation du critère de plasticité a été observée pouvant conduire à des résultats plus défavorables, selon l’orientation, que ceux obtenus avec le modèle isotrope. Ces résultats ont confirmé la nécessité de mieux caractériser l’anisotropie dans des matériaux tels que les schistes Briovériens. La caractérisation du matériau a donc été menée dans un second temps sur des prélèvements répartis sur la ville de Rennes et ses alentours (lors de travaux d’excavations ou sur des talus). Elle a permis de balayer les caractéristiques des schistes de l’échelle microscopique jusqu’à l’échelle macroscopique. La caractérisation microscopique, basée sur des observations au microscope à balayage électronique, des essais de diffraction des rayons X et des observations de lames minces, a permis de mettre en évidence des variations dans la pétrographie des échantillons (schistosité, granulométrie, teneur en argiles) permettant de les différencier en deux types : grès et siltites. La caractérisation à l’échelle macroscopique a été divisée en trois axes : la caractérisation de la matrice rocheuse et de son anisotropie (essais de compression uniaxiale, mesures de vitesses de propagation d’ondes et essais au scléromètre), la caractérisation de discontinuités exprimées (cisaillement direct) et la caractérisation de la résistance à l’usure (essais de broyabilité et Micro-Deval modifiés). Les siltites se sont révélées être extrêmement sensibles à l’eau (forte diminution des caractéristiques mécaniques mesurées) tandis que les échantillons gréseux l’étaient dans une moindre mesure. L’ensemble des essais réalisés a permis d’établir des ordres de grandeurs de variations des propriétés mécaniques des schistes du Briovérien. Enfin la classification des schistes briovériens élaborés par des géotechniciens pour la seconde ligne de métro de Rennes a été complétée en vue de mieux définir les classes intermédiaires de résistance. / Research work presented in this phD thesis was financed by a CIFRE grant given to Groupe Dacquin. Ground from the city of Rennes is, for the majority of it, composed of schists from the Brioverian era. These schists which can be encountered in the entire Armorican massif, present a weathering and a fracturing degree highly variable. This variability is hardly considered for the construction of retaining structure whether during the design step or the execution step. First, modellings using the finite elements method (PLAXIS 2D ©) have been carried out in order to evaluate the influence of ground anisotropy on the retaining wall behaviour (horizontal displacements and bending moments). The model used combined elastic anisotropy with an oriented plasticity criterion (type Mohr-Coulomb). Results obtained with this model, for different orientations of the plasticity criterion, were compared with the ones from the elastic isotropic model (with a Mohr-Coulomb plastic criterion). The same study was carried out with another finite elements software (CESAR-LCPC) in order to compare the results between the two sofwares. In both cases, an important influence of the orientation of the plasticity criterion was noted and lead to higher efforts in the wall, for certain orientations, compared to the isotropic model. These results confirmed the need of a better characterization of the anisotropy in materials such as Brioverian schists. In a second time, the characterization of the material was carried out on samplings spread over the city of Rennes and its area (during excavation work or on natural banks). Characterization was conducted from the microscopic to the macroscopic scale. Microscopic characterization based on observations with a scanning electron microscope, XRD analyses and thin section observations showed variations in the petrography of the samples (schistosity, granulometry, clay content) that lead to the differentiation of two types: sandstone and siltstone. The characterization at the macroscopic scale was divided into three parts: characterization of the rock matrix and its anisotropy (uniaxial compression tests, ultrasonic wave velocities and Schmidt hammer test), characterization of opened discontinuities (direct shear test) and the characterization of wear resistance (grindability and Micro-Deval tests). Siltstone samples were extremely sensitive to the water content (important decrease of the mechanical characteristics measured) whereas sandstones were less sensitive. The tests carried out lead to the definition of ranges for the mechanical properties of the Brioverian schists. Classification of Brioverian schists established by geotechnical engineers for the second subway line of Rennes was completed in order to better define the transitional states of strength of the material.

Dans le cadre du projet du Grand Paris Express, de nouvelles lignes de métro vont voir le jour afin d'accompagner la croissance du trafic et améliorer la performance du réseau de transport en Ile-de-France. Plusieurs gares de la nouvelle ligne 15 sud vont être excavées à des profondeurs importantes pouvant atteindre les 40m et soutenues par des parois moulées butonnées. Le recours à une modélisation aux éléments finis s'avère indispensable au vu du contexte exceptionnel du projet à savoir la maitrise de l'impact sur les avoisinants, la présence de formations peu perméables, surconsolidées et déformables (Argile Plastique) et la nécessité d'utiliser des modèles de sols avancés pour décrire le comportement du sol dans des plages de déformations caractéristiques des soutènements rigides.Ce travail de recherche vise à approfondir la compréhension du comportement des écrans de soutènement d’excavations profondes en analysant les limites des méthodes de modélisations à savoir la méthode des coefficients de réaction et la méthode des éléments finis et en confrontant leurs résultats avec des mesures fiables issues d’une excavation réelle. Une instrumentation avancée composée de fibre optique et de cellules de pressions a été mise en place dans la gare de Fort d’Issy-Vanves-Clamart et le retour d’expérience de cette dernière permet de statuer sur la pertinence des modélisations réalisées. / As part of the Grand Paris Express project, new subway lines will be created in order to support traffic growth and improve the performance of the transport network in the Ile-de-France region (France). Several stations of the new line 15 will be excavated at great depths up to 40m and supported by strutted retaining walls. The use of a finite element modeling is essential regarding the exceptional context of the project especially the impact on the surrounding structures, the presence of impervious soils, overconsolidated and deformable (Plastic Clay) and the need to use advanced constitutive models to describe the soils behavior in the typical strain ranges proper to rigid retaining walls.This research aims to deepen understanding of the behavior of retaining walls for deep excavations by analyzing the limitations of modelling namely finite element method and subgrade reaction method and by comparing their results with a real monitored excavation. An advanced monitoring based on fiber optic and pressure cells was set up in the station of Fort d’Issy-Vanves-Clamart and the measurements feedback allow assessing the relevance of the different adopted modellings.

Un mur de soutènement en pierre sèche (MSPS) est un ouvrage vernaculaire construit par empilement de blocs rocheux sans liant. Ce type de mur a fortement sculpté les campagnes françaises mais a aussi été utilisé par le passé dans des ouvrages de soutènement que ce soit routier ou ferroviaire. Pourtant, l’utilisation de cette technologie a disparu au cours du 20e siècle au profit de solutions industrialisées comme le béton armé. Face à ce patrimoine vieillissant, il est très difficile de proposer des protocoles de réparation alors que la réglementation associée à ces ouvrages est inexistante. Pour les mêmes raisons, alors que cette technologie répond parfaitement aux questions soulevées par le développement durable, elle est rarement envisagée ou retenue par les prescripteurs. La rupture des MSPSs neufs peut apparaître à cause de : (1) une poussée excessive du remblai soutenu par le mur, (2) un effort concentré excessif présent sur la surface du remblai et proche de la tête du mur. Ces deux causes induisent deux types de rupture très différents, respectivement : (1) rupture en déformation plane, (2) rupture par apparition d’un ventre. Trois expériences récentes à l’échelle 1 des MSPSs chargés par : (1) une poussée hydrostatique, (2) un remblai, (3) un remblai avec une force concentrée sur la surface de ce dernier, ont permis d’identifier certains phénomènes mis en jeu dans ces ruptures. Ce travail de thèse contribuera alors au développement de nouveaux outils scientifiques mais aussi à valider des outils existants pour dimensionner les MSPSs. Les expériences réalisées à l’échelle 1 serviront alors de cadre à ce travail pour valider les outils développés. Nous avons choisi d’utiliser une approche aux éléments discrets (MED) où chaque bloc de pierre du mur est modélisé individuellement, respectant ainsi la nature-Même de l’ouvrage réel. Dans un premier temps, une rupture de type déformation plane est modélisée par une approche discrète pure et une approche discrète-Continue. Les atouts et inconvénients de chacune des méthodes sont mis en avant. Une validation quantitative des modèles numériques est faite en comparant la hauteur critique de chargement avec les expériences à l’échelle 1. Ensuite, on étudie la sensibilité de plusieurs paramètres géométriques et mécaniques sur la hauteur critique de chargement, tout comme l’influence de la cohésion du remblai. Enfin, une première modélisation 3D de type qualitative sur la rupture des MSPS par un chargement concentré en surface du remblai est présentée. Les problèmes de modélisation sont soulevés et l’influence de la forme des blocs dans le processus de rupture est étudiée. / A dry-Stone retaining wall (DSRW) is a vernacular structure constructed by stacking the stone blocks without using any binder. In the past, this wall has been extensively used, shaping the French countryside area, built either for road or railroad retaining wall. However, the use of this technology has disappeared during 20th century, due to the emergence of more industrialized materials such as reinforced concrete. Confronted by these ageing heritage structures, it is very difficult to propose a proper reparation procedure since the building codes associated with this structure are nonexistent. For the same reason, though this technology perfectly answers the questions raised by the concept of sustainable development, in practice this structure is rarely considered or used by the engineering advisors. The failure of the newly built DSRWs can be attributed to the following reasons: (1) an excessive pressure of backfill retained by the wall, (2) a presence of an excessive concentrated load on the backfill surface, close to the top part of the wall. These two types of loading lead to two very different types of failure, respectively: (1) plane strain failure, (2) bulging failure. Three recent experimental campaigns of DSRWs loaded with: (1) hydrostatic pressure, (2) backfill, (3) backfill with a concentrated on its surface, provided a better understanding of phenomena involved in these failures. The work presented in this PhD thesis contributes to the development of new scientific tools capable to help design the DSRWs, as well as validating existing tools. The recent full-Scale experimental campaign will serve as a basis to the validation of the developed numerical tools. We have chosen to use a discrete element method (DEM) where each stone block of the wall is modeled individually, complying with the nature of real DSRW. In the first place, the plane strain failure is modeled by a purely discrete approach and a discrete-Continuum approach. The advantage and inconvenient of each method will be presented in advance. A quantitative validation of numerical models is provided by comparing the critical height of loading with results derived from the full-Scale experimental campaign. Thereafter, a 3D qualitative model of DSRWs loaded with a concentrated load on the backfill surface is presented. The modeling problem is noted and the influence of the block form in regards of the related failure mechanism is studied.

Partout où la pierre est facilement disponible, on trouve des constructions en maçonnerie de pierre. Suivant les coutumes et les usages, les blocs de pierres sont assemblés bruts, simplement ébauchés ou parfaitement taillés, avec ou sans l'ajout d'un liant. Supplantée par le béton dans les constructions neuves depuis le milieu du XX} siècle, les ouvrages en maçonnerie demeurent majoritaires dans le patrimoine bâti français, un patrimoine qu'il convient d'entretenir rationnellement. L'objectif de ce travail de thèse est de poursuivre l'élaboration d'un cadre scientifique rigoureux et opérationnel afin de donner aux décideurs et aux gestionnaires les outils nécessaires pour mener à bien leur mission. Nous proposons ici deux outils d'évaluation de la stabilité d'ouvrages de soutènement en maçonnerie basés sur l'utilisation conjointe du calcul à la rupture avec des méthodes d'homogénéisation. Dans un premier temps, nous mettons d'abord au point un outil analytique permettant de dimensionner des ouvrages neufs ou d'évaluer la stabilité d'ouvrages peu déformés. Cet outil permet également de dimensionner des solutions de renforcement par clouage lorsque cela est jugé nécessaire. Dans un deuxième temps, nous implémentons cet outil dans un code numérique afin de lui donner la souplesse nécessaire à l'étude d'ouvrages non-conventionnels, de grandes taille ou fortement pathologique. Enfin, nous mettons en oeuvre plusieurs campagnes expérimentales qui nous fournissent les données nécessaires à la validation de ces modèles de calcul / Wherever stone is readily available, we encounter stone masonry buildings. Depending on customs or dedicated use, the blocks are used raw, lightly faced or perfectly cut, with or without the use of mortar. Althougth concrete has replaced masonry in new construction for some decades, the better part of the French built heritage is made of masonry, an heritage we are responsible for. This works aims at contributing to create a reliable scientific frame for that purpose. This thesis uses the yield design theory alongside with homogenisation techniques to study the stability of stone masonry earth retaining walls. First, we provide an analytical tool suitable for designing new structures or assessing the stability of existing ones that are still in good shape. Should it be needed, this tools allows for the design of a strengthening solution based on soil-nailing. Then, we implement it in a finite element code to give it the versatility required to study unconventionnal structures or structures badly damaged. We then present several experimental campaigns aiming at validating the proposed tools

Les gabions cellulaires sont constitués d'une enceinte de palplanches métalliques remplie d'un remblai frottant. Ils sont utilisés dans des sites portuaires ou fluviaux comme soutènements ou comme batardeaux. Bien qu'utilisés depuis plus de 80 ans, leur fonctionnement mécanique n'est qu'imparfaitement compris et des accidents surviennent encore, y compris en cours de construction. L'emploi des méthodes fondées sur la théorie du calcul à la rupture peut contribuer à fonder le dimensionnement de ces ouvrages sur des bases rigoureuses. Le calcul à la rupture des gabions cellulaires présente plusieurs particularités géométrie authentiquement tridimensionnelle, modélisation mixte des éléments constitutifs (enceinte de palplanches modélisées comme une coque, matériau de remblai modélisé comme un milieu continu 3D). La modélisation coque des palplanches permet notamment d'envisager des cinématiques avec des déformations en flexion des palplanches ce qui correspond à certaines observations d'accidents ou de modèles réduits à grande échelle. Un premier chapitre introductif rappelle la constitution des gabions et des gabionnades, leurs utilisations et leurs méthodes de dimensionnement. Le chapitre 2 donne les bases de la modélisation des gabions que nous utiliserons dans la suite. Les chapitres 3, 4, 5 et 6, appliquent les méthodes statique et cinématique au gabion isolé et à la gabionnade. Le chapitre 7 est consacré à la comparaison des résultats avec des données de différents types : mesures in situ, cas d'accident, essais sur modèles réduits.

Les problèmes étudiés dans cette thèse relèvent du cadre général de la modélisation des tunnels profonds. Ce travail traite essentiellement de l'interaction complexe entre massif et soutènement. Initialement, on réalise une approche expérimentale portant sur l'optimisation du dimensionnement des soutènements des galeries dans des roches viscoplastiques. Une modélisation numérique fine de ce problème d'interaction massif viscoplastique-soutènement plastique est mise en oeuvre et permet de bien interpréter le comportement de la galerie expérimentale de Mol (Belgique). Ensuite, on s'intéresse à l'aspect 3D du creusement des tunnels a l'aide de la méthode numérique d'activation/désactivation des éléments en axisymétrie. On montre, par la réalisation d'abaques, que l'équilibre des tunnels dans les milieux viscoplastiques dépend largement de la rigidité et de la distance de pose du revêtement ainsi que de la vitesse de creusement de l'ouvrage. Dans la dernière partie, on compare les résultats donnés par notre méthode numérique d'une part, et par la méthode cv-cf d'autre part: on met en évidence les imprécisions de la méthode approchée cv-cf sous sa forme actuelle. Finalement, on propose une nouvelle méthode approchée en élasticité, qui conserve le formalisme de la méthode cv-cf, mais permet de mieux prendre en compte l'effet de la rigidité du soutènement sur la valeur de la convergence avant pose. Cette nouvelle méthode approchée conduit à des résultats tout a fait acceptables.

Dans cette recherche est développé un modèle de calcul de la capacité portante des murs en maçonnerie de petits éléments sous charges verticales centrées ou excentrées. Le modèle est capable de prendre en compte l'influence des discontinuités mécaniques introduites par les joints horizontaux et verticaux en considérant les caractéristiques mécaniques des blocs et des joints de mortier. La détermination des caractéristiques mécaniques du mortier des joints a également été menée. Les essais sur des éprouvettes découpées dans les joints de mortier après durcissement ont mis en évidence l'influence des phénomènes de succion des blocs sur les caractéristiques mécaniques du mortier. Cette étude a montré également que la détermination de la loi de comportement du mortier à partir .de celle des assemblages et des blocs en utilisant l'approche proposée par PAGE sous-estime la valeur du module d'élasticité initial du mortier. Un dispositif expérimental spécifique a été mis au point pour la détermination des lois excentricité-courbure à effort normal maintenu constant. Ce dispositif permet également de mettre en évidence les modes de rupture observés dans les assemblages ainsi que l'influence du type de mortier sur leur déformabilité. D'une manière générale, on a pu constater une bonne correspondance entre résultats théoriques et expérimentaux en particulier dans le cas où l'on considère la maçonnerie comme un matériau hétérogène.

De nombreux ouvrages de génie civil nécessitent une bonne connaissance du mode de transmission des efforts de la structure vers le sol. Ce transfert se fait à travers une fine couche de sol, appelée interface. Un nouvel appareil, l'appareil de cisaillement simple annulaire a été développé pour analyser le comportement d'interface entre un matériau granulaire et un élément de structure en acier. Dans un premier temps, nous proposons une description détaillée de ce nouvel appareil. Le principe de l'essai à l'appareil de cisaillement simple annulaire consiste à cisailler la partie interne d'un échantillon de sol annulaire par un cylindre métallique en rotation. Les effets de bord sont très réduits et la perte de matériau est nulle. Des capteurs de contrainte totale ont été développés pour permettre une mesure locale de la contrainte radiale au sein de l'interface. Ensuite, des essais sous sollicitation monotone sont présentés, réalisés sur des échantillons de sable d'Hostun RF et de gravier d'Hostun 14~10. Une synthèse met en évidence l'influence des différents paramètres contrôlant le comportement de l'interface : la pression radiale initiale de confinement, les conditions aux limites, l'état de compacité de l'échantillon et la rugosité de l'élément de structure. La visualisation du mouvement des grains au sein de la couche d'interface a été menée à partir des trois études : visualisation directe au cours d'essais sur le gravier 14-10, réalisation d'essais sur des rouleaux de Schneeball, avec une configuration adaptée de l'appareil et simulation numérique par éléments distincts avec le logiciel L.M.G.C. Cette approche, au niveau microscopique, met en exergue le rôle fondamental de la microstructure du milieu, dans la formation de la couche d'interface où les grains subissent de grands déplacements tangentiels et de fortes rotations. A la fin de ce mémoire est présentée une synthèse des premiers essais réalisés sous sollicitation cyclique. Le rôle primordial de l'amplitude de cisaillement a été mis en évidence.