42 F. SCHLOSSER· L. DORMIEUXA partir de la famil<strong>le</strong> de courbes T c (N, E; r), SEED(1966) relie la contrainte de cisail<strong>le</strong>ment tota<strong>le</strong>T r = T + T (statique + cyclique), conduisant à larupture 0 en un nombre donné de cyc<strong>le</strong>s N r' à lacontrainte norma<strong>le</strong> effective (J'0' s'exerçant avant sollicitationsur la facette cisaillée, et à l'inclinaison T 0 / (J' 0de la contrainte statique initia<strong>le</strong> sur cette facette. Ilobtient ainsi dans <strong>le</strong> plan de Mohr une famil<strong>le</strong> de droitesdépendant de trois paramètres et caractérisant larésistance au cisail<strong>le</strong>ment cyclique :T r = f ((J' 0' N r, E; r, T 0 / (J' 0 )Un tel critère constitue une généralisation du conceptde courbe intrinsèque, utilisé classiquement pour <strong>le</strong>schargements monotones.Certains aspects majeurs du comportement des solssous chargement dynamique, qui sont présentés dansla suite, font largement appel à cette définition de larésistance au cisail<strong>le</strong>ment dynamique.2.2. Résistance au cisail<strong>le</strong>ment dynamiquedes argi<strong>le</strong>sL'étude de la résistance au cisail<strong>le</strong>ment des argi<strong>le</strong>s saturéessoumises à une sollicitation cyclique n'est vraimentdevenue fructueuse qu'à dater du moment où l'on amesuré <strong>le</strong> développement des surpressions interstitiel<strong>le</strong>sau cours d'essais à l'appareil triaxial, ce qui constitueet reste un diffici<strong>le</strong> problème technologique.D'une façon généra<strong>le</strong>, on peut distinguer deux typesde chargements cycliques, pour <strong>le</strong>squels <strong>le</strong> comportementde l'argi<strong>le</strong> est différent. Un chargement cycliquesymétrique, dans <strong>le</strong>quel <strong>le</strong> sens du cisail<strong>le</strong>ment total(statique + dynamique) s'inverse à chaque cyc<strong>le</strong>, et unchargement cyclique dans <strong>le</strong>quel <strong>le</strong> sens de cettecontrainte de cisail<strong>le</strong>ment reste constant. Dans <strong>le</strong> premiercas, pour des cyc<strong>le</strong>s uniformes, on observe uneaugmentation progressive de l'amplitude de la déformationà chaque cyc<strong>le</strong>, amplitude qui contrô<strong>le</strong> l'apparitionéventuel<strong>le</strong> de la rupture. Dans <strong>le</strong> deuxième cas, il ya accumulation de la déformation dans la directiondu cisail<strong>le</strong>ment et c'est la déformation cumulée quicontrô<strong>le</strong> alors <strong>le</strong> comportement.Cependant, la résistance au cisail<strong>le</strong>ment cyclique apparaîtgouvernée par de nombreux facteurs dont <strong>le</strong>s effetsn'ont pas été encore complètement étudiés.Dans <strong>le</strong> cas des argi<strong>le</strong>s norma<strong>le</strong>ment consolidées, onpeut considérer que cette résistance ne dépend que dudéveloppement des surpressions interstitiel<strong>le</strong>s et qu'iln'y a pas de modification de l'ang<strong>le</strong> de frottement effectif0', tel qu'on peut <strong>le</strong> mesurer au moyen d'essais statiques(SANGREY et al., 1969; WILSON et GREENWOOD, 1974; ANDERSEN, 1976; WOOD, 1976;HICHER et ELHOSRI, 1981).Il semb<strong>le</strong>, par contre, qu'il n'en soit pas de même pour<strong>le</strong>s argi<strong>le</strong>s surconsolidées, dans <strong>le</strong>squel<strong>le</strong>s un phénomènede fatigue puisse intervenir à la suite d'un grandnombre de cyc<strong>le</strong>s (HICHER et ELHOSRI, 1981).Les développements de surpressions interstitiel<strong>le</strong>s correspondentessentiel<strong>le</strong>ment à des phases de contractancedu sque<strong>le</strong>tte dans <strong>le</strong>s argi<strong>le</strong>s norma<strong>le</strong>ment consolidéesou légèrement surconsolidées et à des phases dedilatance pour <strong>le</strong>s argi<strong>le</strong>s fortement surconsolidées. Lesétudes ont principa<strong>le</strong>ment portées sur <strong>le</strong>s argi<strong>le</strong>s norma<strong>le</strong>mentconsolidées où la pression interstitiel<strong>le</strong> dueaux cyc<strong>le</strong>s peut atteindre des va<strong>le</strong>urs importantes.Ainsi MATSUI et ABE (1981) observent des surpressionsatteignant la va<strong>le</strong>ur de la contrainte norma<strong>le</strong>effective initia<strong>le</strong>, dans un processus rappelant la liquéfactiondes sab<strong>le</strong>s saturés en condition non drainée. Lafigure 2 montre <strong>le</strong> chemin des contraintes effectivesdans un tel essai réalisé à l'appareil triaxial (TAKAHASHI et al., 1980). On observe des bouc<strong>le</strong>s de dilatanceet un dépassement de la droite de rupture dans <strong>le</strong>domaine en extension. Ce dernier point pourrait provenird'erreurs de mesures (d'après <strong>le</strong>s auteurs) oud'un effet de surconsolidation (MATSUI et al., 1980).t 100 ~Il-J b50i -;!N! eniat(kPo)-50ii-IOO~i t'=t[a;'+CT 3'] (kPo)-150-j---+----~--- -----t---- -+-1---+-----------,jr-1....o 50 100 150 200 250 300Fig. 2. - Essai de cisail<strong>le</strong>ment cycliquesur une argi<strong>le</strong> mol<strong>le</strong> à l'appareil triaxial.Chemin en contraintes effectives(TAKAHASHI et al., 1980).Toujours dans <strong>le</strong>s argi<strong>le</strong>s norma<strong>le</strong>ment consolidées, onpeut mettre en évidence un seuil pour l'amplitude descyc<strong>le</strong>s de contraintes, seuil en deçà duquel il y a stabilisationdes déformations et au-delà duquel on observeun phénomène de rochet. Les figures 3a et 3b (SANGREY et al., 1969) montrent <strong>le</strong>s chemins en contrainteseffectives dans chacun des cas précédents et pourdes cyc<strong>le</strong>s sans inversion du sens du cisail<strong>le</strong>ment. Ceseuil est généra<strong>le</strong>ment déterminé en fonction de lacohésion non drainée Cu. Sa va<strong>le</strong>ur peut varier de0,3 Cu à 0,8 Cu et dépend entre autres facteurs dutype des cyc<strong>le</strong>s de chargement (ANDERSEN, 1976) etde la nature minéralogique de l'argi<strong>le</strong> (HICHER etELHOSRI, 1981). Lorsqu'il y a stabilisation, la va<strong>le</strong>urlimite atteinte par la surpression interstitiel<strong>le</strong> apparaîtproportionnel<strong>le</strong> à l'amplitude du cyc<strong>le</strong> (SANGREY etal., 1969) et à la déformation axia<strong>le</strong> cumulée(WILSON et GREENWOOD, 1974).
TALUS ET SOUTÈNEMENT EN DYNAMIQUE DES SOLS 43500400Oï'(kPa)1,2()Aprésdissi potionde/). u300200Cu(Cu)o 0,8Avantdi ssipationde ~u1000,6o100 200 300 400 500 6001 2 3 4 567RAPPORT DE SURCONSOLIDATION EQUIVALENT500400300200100cr' 1( kPa)",", ,__,,: ~6 ~","'''',~6'},",,,," 6,",,,,'"'"",Fig. 4. - Influence d'un chargement cycliquesur la cohésion non drainée Cu(MA TSUI et al., 1980).arbitrairement la rupture par un pourcentage donné dedéformation. La figure 5 (ANDERSEN,' 1976) donneainsi la va<strong>le</strong>ur du rapport de la résistance non drainéecyclique (définie pour une déformation de 3 %) à lacohésion non drainée statique initia<strong>le</strong>, en fonction dunombre de cyc<strong>le</strong>s appliqués.'!I , O------..-------,---------r-----,o 100 200 300 400OCR = 1Fig. 3. - Chemins en contraintes effectivesdans un chargement cyclique non drainéd'une argi<strong>le</strong> norma<strong>le</strong>ment consolidée(SANGREY et al., 1969).Tc -tO J6(Cu) o!0,4 ~---___+___------I-:--~~-x0 ........~-___fLe développement de surpressions interstitiel<strong>le</strong>s positivesau cours des cyc<strong>le</strong>s de chargement conduit globa<strong>le</strong>mentà une diminution de la résistance de l'argi<strong>le</strong>(cohésion Cu), tel<strong>le</strong> qu'on peut la mesurer dans unessai de cisail<strong>le</strong>ment non drainé après <strong>le</strong> chargementcyclique (WOOD, 1976; ANDERSEN, 1976.; MATSUIet al., 1980). Cette diminution est très variab<strong>le</strong>. El<strong>le</strong>semb<strong>le</strong> même pouvoir dans certains cas être tota<strong>le</strong>(MATSUI et al., 1980). A l'inverse, après dissipationtota<strong>le</strong> des surpressions interstitiel<strong>le</strong>s générées par <strong>le</strong>scyc<strong>le</strong>s, l'argi<strong>le</strong> dispose d'une résistance non drainéeaccrue. Ces deux phénomènes sont visib<strong>le</strong>s sur <strong>le</strong>srésultats de MATSUI et al. (1980) présentés à lafigure 4 et dans <strong>le</strong>squels a été introduite la notion derapport de surconsolidation équiva<strong>le</strong>nte.Dans <strong>le</strong>s projets, une étude en laboratoire des développementsde la pression interstitiel<strong>le</strong> reste délicate, voiremême impossib<strong>le</strong>. C'est la raison pour laquel<strong>le</strong> on préfèreprésenter <strong>le</strong>s résultats d.'essais de cisail<strong>le</strong>ment cycliqueen laboratoire en contraintes tota<strong>le</strong>s, en définissantOCR =10iO)2 OCR= 4ARGILEOL.------L-----~------I-_=__---"'1. 10 10 2 10 3NOMBRE DE CYCLES(Déformation de 3 % )Fig. 5. - Résistance au cisail<strong>le</strong>ment cycliquenon drainé d'une argJ1e(influence de la surconsolidation)(ANDERSEN, 1976).La vitesse de sollicitation ou la fréquence des. cyc<strong>le</strong>sconstitue un autre facteur important dans la résistanceau cisail<strong>le</strong>ment dynamique des argi<strong>le</strong>s. Quelquesauteurs l'ont étudié (SEED et CHAN, 1966; MATSUIet al., 1980). Ce point fait l'objet de la note présentéepar P. LONDE à la suite de ce rapport.
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