Soutenance de thèse de CHEN Fan
Titre de thèse
La modélisation multi-échelle du confortement des sols par infiltration de grains fins
Multiscale modeling of soil remediation by fine grain infiltration
Résumé de la thèse
Érosion interne, et en particulier la suffusion, implique la migration et la perte de particules fines dans les sols à granulométrie étendue soumis aux forces de suintement, ce qui peut réduire la densité relative du sol et le rendre vulnérable à des modes de rupture tels que la liquéfaction statique. Cette thèse de doctorat propose une stratégie innovante de remédiation basée sur l'infiltration de sable fin, où l'écoulement d'eau existant est utilisé pour transporter et retenir les particules fines dans les zones érodées. L'étude s'articule autour de deux questions principales : (i) quels sont les mécanismes qui gouvernent les régimes d'infiltration des sables fins injectés, et (ii) comment les particules fines retenues influencent-elles la stabilité mécanique du sol, en mettant particulièrement l'accent sur la résistance à la liquéfaction. Pour répondre à ces problématiques, des simulations couplées DEM–PFV sont menées afin d'analyser les processus d'infiltration selon différents rapports de tailles de grains et conditions de compacité. Un modèle probabiliste basé sur la distribution des tailles de constrictions de pores est ensuite développé pour prédire la rétention des particules fines. Enfin, la stabilité des sols avant et après injection est évaluée au moyen d'essais triaxiaux numériques, démontrant que les microstructures formées par les particules fines retenues améliorent effectivement la résistance du sol à la liquéfaction statique.
Thesis resume
Internal erosion, and in particular suffusion, involves the migration and loss of fine particles in gap-graded soils under seepage forces, which could reduce the soil's relative density and make it susceptible to failure modes such as static liquefaction. This PhD introduces a novel remediation strategy based on fine sand infiltration, where the existing seepage flow is used to transport and retain fine particles within eroded zones. The study focuses on two key questions: (i) what governs the infiltration regimes of the injected fine sands, and (ii) how the retained fine particles influence the mechanical stability of the soil, with particular emphasis on liquefaction resistance. To address these issues, coupled DEM–PFV simulations are conducted to investigate infiltration processes across different grain size ratios and packing conditions. A probabilistic model based on pore constriction size distribution is then developed to predict fine particle retention. Finally, the pre- and post-injection stability of soils is evaluated through numerical triaxial tests, demonstrating that the microstructures formed by retained fines effectively enhance soil resistance to static liquefaction.