Les pentes ont toujours été un sujet de discussion pour les ingénieurs en géotechnique. Leurs stabilités étant d’une importance majeure, puisque leur effondrement peut causer la perte d’inestimables et précieuses vies humaines. C’est l’une des raisons qui nous a poussé à étudier la sécurité des pentes. Dans ce projet, on a essayé de se concentrer sur les sols fins et plus précisément les argiles, pour voir l’effet de la variation de l’indice de plasticité sur la stabilité dynamique des pentes et des remblais construits sur des dépôt d’argile. On a aussi essayé d’étudier l’effet de la variation des zones sismiques au Québec (zone 3, 4 et 5) sur la stabilité des pentes face à des séismes de différentes caractéristiques. Alors, pour ce faire, plus que 2000 simulations numériques ont été réalisées sur un logiciel de calcul dynamique, FLAC, afin d’étudier le comportement de différentes pentes de 10 et 20 m d’épaisseur de dépôt (avec une hauteur de pente constante de 10 m) qui présentent une augmentation de cohésion de couche en sous-couche (delta) de 1,5, 2 et 2,5. La méthode pseudo-spectrale (récemment développée à l’université de Sherbrooke), qui se présente comme remplaçante à la méthode pseudostatique, a été utilisée pour comparer ses résultats avec ceux de la littérature et ensuite pouvoir la valider. L’effet de l’ajout d’une berme sur la stabilité dynamique a été également étudié.

Le travail présenté dans le cadre de ce mémoire concerne l'étude de deux zones : la marge algérienne et la zone du glissement de Nice en 1979.<br />La marge au large d'Alger n'avait fait l'objet d'aucune campagne scientifique majeure jusqu'à la réalisation de la campagne Maradja en 2003. Du coup, le travail de thèse sur la zone d'Alger a d'abord concerné la caractérisation morpho-sédimentaire de la zone et la cartographie des instabilités et des dépôts gravitaires. Dans un deuxième temps, il s'est concentré sur la caractérisation des propriétés physiques et mécaniques des sédiments, l'identification des mécanismes responsables de l'initiation des instabilités observées dans la zone d'étude et l'évaluation de la stabilité actuelle de la zone d'étude. Plusieurs résultats importants ont été obtenus : <br />• les processus sédimentaires sont très clairement influencés par la morphologie de la marge, elle-même contrôlée par l'activité tectonique. La sédimentation sur la marge algérienne est donc très hétérogène, contrastée et contrôlée par deux processus : (a) les processus gravitaires incluant les courants turbiditiques et les glissements sous-marins et (b) la sédimentation hémipélagique ; <br />• de nombreux glissements ont été observés et décrits sur la zone d'étude. La majorité des glissements est caractérisée par une surface inférieure à 0.2 km2 et un volume moyen de 0.003 km3. Seul, un glissement au large de la ville de Dellys est hors norme, caractérisé par un volume très supérieur à la moyenne et égal à 0.18 km3 ;<br />• la présence de couches de silt et sable susceptibles de se liquéfier est un facteur prépondérant d'initiation des glissements. L'évaluation du potentiel de liquéfaction pour les couches de sable, montre une possibilité de liquéfaction pour des séismes soumettant la colonne sédimentaire à un PGA de 0.2 g, une valeur qui a pu être atteinte par les séismes historiques connus ;<br />• l'évaluation de la stabilité de la même zone montre l'instabilité et la rupture de la pente pour un PGA de seulement 0.1 g, valeur encore plus facilement atteinte par les séismes historiques connus ; <br /><br />Au contraire de la marge algérienne, la zone de Nice avait déjà fait l'objet de nombreuses études décrivant le contexte géologique lié à l'accident de 1979 et cherchant à comprendre son fonctionnement. Le travail présenté ici a d'abord concerné une synthèse de l'ensemble des données disponibles et en particulier des mesures géotechniques nouvelles réalisées dans la zone, ainsi que de nouveaux prélèvements de terrain. Ceci a permis de mieux modéliser la stabilité de la pente niçoise près de l'aéroport et de simuler la stabilité du prodelta du Var avant et après la construction de l'aéroport. Une nouvelle explication du déclenchement du glissement est proposée : ce serait le fluage d'une couche d'argile sensible sous l'effet de la charge de l'aéroport qui aurait initié la rupture. Cette hypothèse semble très solide au regard des nouvelles données obtenues. Le poids des différents facteurs déclenchant de l'accident de 1979 est aussi discuté et sert de cadre pour une estimation des risques actuels.

L'objectif technique majeur de cette thèse se rapporte au développement d'un outilde simulation numérique fiable et robuste adapté à la maîtrise et la connaissance dufonctionnement mécanique des ouvrages géotechniques. Cet outil de simulation doitnotamment permettre une maîtrise des scénarii les plus pénalisants pour leur tenue,notamment sous l'aléa sismique.La qualité des résultats d'un tel outil dans le cadre de la méthode des éléments finisest fonction du modèle de comportement utilisé, de la qualité de l'intégration dumodèle et de sa résolution numérique. Dans le cadre de ce travail, le modèleélastoplastique de comportement cyclique des sols de l'ECP (dit de Hujeux) a étéintroduit dans Code_Aster selon un schéma d'intégration implicite, permettant ainsiune représentation fine et précise des phénomènes mis en jeu durant l'aléasismique. Ce modèle possède également l'avantage d'être adapté au comportementde différents types de sols dans le cadre des milieux poreux sous l'hypothèse despetites déformations. Après validation sur des chemins de chargement variés, lemodèle est à présent utilisé pour la simulation de la construction par couches, de lamise en eau et de la tenue sismique de barrages en terre.Le caractère non standard et adoucissant de ce modèle conduit à mettre en oeuvredes techniques de régularisation pour résoudre le problème de dépendancepathologique des résultats aux maillages lors de l'apparition de modes de ruinelocalisée. Le modèle de second gradient de dilatation est utilisé en complément aumodèle de comportement de Hujeux pour contrôler la largeur des bandes delocalisation apparaissant sur les structures étudiées. La prise en compte d'unecinématique enrichie permet de rendre objectives aux maillages les réponses desstructures durant leur phase d'adoucissement mais n'instaure pas l'unicité dessolutions aux problèmes posés suite aux instabilités. Dans le cadre d'essaisbiaxiaux drainés sur des matériaux dilatants exprimés au sein des milieux dusecond gradient de dilatation, il est apparu une dépendance de la largeur desbandes de cisaillement à l'état de contraintes initial en plus des propriétés desmatériaux.A partir d'un exemple analytique d'une bande de matériau cisaillée, cettedépendance a pu être exprimée, comparée et maîtrisée en fonction des paramètresde régularisation par rapport aux résultats des simulations numériques. L'extensionde cette approche à un cas de stabilité de pente sous chargement d'une fondationsuperficielle a ensuite été entrepris. La dépendance des largeurs de bandes à l'étatde contraintes initial est apparue comme un élément clé de la maîtrise du couplageentre le modèle de second gradient de dilatation et les modèles de type Cam-Clay

L'objectif technique majeur de cette thèse se rapporte au développement d'un outilde simulation numérique fiable et robuste adapté à la maîtrise et la connaissance dufonctionnement mécanique des ouvrages géotechniques. Cet outil de simulation doitnotamment permettre une maîtrise des scénarii les plus pénalisants pour leur tenue,notamment sous l'aléa sismique.La qualité des résultats d'un tel outil dans le cadre de la méthode des éléments finisest fonction du modèle de comportement utilisé, de la qualité de l'intégration dumodèle et de sa résolution numérique. Dans le cadre de ce travail, le modèleélastoplastique de comportement cyclique des sols de l'ECP (dit de Hujeux) a étéintroduit dans Code_Aster selon un schéma d'intégration implicite, permettant ainsiune représentation fine et précise des phénomènes mis en jeu durant l'aléasismique. Ce modèle possède également l'avantage d'être adapté au comportementde différents types de sols dans le cadre des milieux poreux sous l'hypothèse despetites déformations. Après validation sur des chemins de chargement variés, lemodèle est à présent utilisé pour la simulation de la construction par couches, de lamise en eau et de la tenue sismique de barrages en terre.Le caractère non standard et adoucissant de ce modèle conduit à mettre en oeuvredes techniques de régularisation pour résoudre le problème de dépendancepathologique des résultats aux maillages lors de l'apparition de modes de ruinelocalisée. Le modèle de second gradient de dilatation est utilisé en complément aumodèle de comportement de Hujeux pour contrôler la largeur des bandes delocalisation apparaissant sur les structures étudiées. La prise en compte d'unecinématique enrichie permet de rendre objectives aux maillages les réponses desstructures durant leur phase d'adoucissement mais n'instaure pas l'unicité dessolutions aux problèmes posés suite aux instabilités. Dans le cadre d'essaisbiaxiaux drainés sur des matériaux dilatants exprimés au sein des milieux dusecond gradient de dilatation, il est apparu une dépendance de la largeur desbandes de cisaillement à l'état de contraintes initial en plus des propriétés desmatériaux.A partir d'un exemple analytique d'une bande de matériau cisaillée, cettedépendance a pu être exprimée, comparée et maîtrisée en fonction des paramètresde régularisation par rapport aux résultats des simulations numériques. L'extensionde cette approche à un cas de stabilité de pente sous chargement d'une fondationsuperficielle a ensuite été entrepris. La dépendance des largeurs de bandes à l'étatde contraintes initial est apparue comme un élément clé de la maîtrise du couplageentre le modèle de second gradient de dilatation et les modèles de type Cam-Clay / The main technical objective of this PhD thesis deals with the development of a soilbehavior numerical tool. It should be robust, efficient and adapted to model themechanical behavior of geotechnical structures (e.g. embankment dam) under theworst loading scenarii such earthquakes.In the finite element method, the quality results is directly linked to the soilconstitutive model, the integration scheme and the numerical resolution. In this PhDThesis, the ECP elastoplastic soil model is introduced in Code_Aster through animplicit scheme. An implicit scheme ensures to respect the theoretical formulation ofthe model. The ECP constitutive model is one of the models available in theliterature to represent the behaviour of different kinds of soils under cyclic loadingsand it is used since the 80's by hydraulic engineers at EDF. It is expressed in termsof effective stresses and infinitesimal strains. The developments are validated forlaboratory tests in a large scale of loading paths. On the other hand, the study of asand embankment was performed and compared to the results obtained with thefinite element software GEFDyn developed at ECP.The ECP model is based on a non-associated flow rule and it is able to reproduce asoftening behavior. When shear bands occur in the structure, these properties leadto a pathological sensitivity of the results depending on the mesh size. Therefore, aregularization technique has to be used to circumvent this problem and to obtainobjective results with respect to the mesh. The second gradient of dilation model isthus chosen to be coupled to the ECP model and in this way, to ensure a spatiotemporalindependence of results. However, this mesh independence still evolves ina potential domain of solutions, when instability occurs. The simulations of drainedbiaxial tests on laboratory samples show a dependence of shear bands thickness inregard to the initial stress state and material properties.An analytical problem of a dilatant shear band is used to extract the key factors.These theoretical solutions are compared and validated to numerical responses,which are in good accordance. A bearing capacity problem was also solved todemonstrate the potential of the method. The conclusion of this work establishes themain role of initial stress state over the shear band thickness in the context of thesecond gradient of dilation model and the models based on Cam-Clay approach.