Testing and modeling the compressibility of crushable rockfill based on particle scale descriptors

Les sols granulaires sont sensibles à la dégradation mécanique due à La rupture des particules. Ces effets peuvent provoquer des tassements importants des barrages en enrochements, des haldes à stériles miniers ou des ballast ferroviaire. Les effets de la rupture des grains peuvent être capturés par des modèles constitutifs phénoménologiques supposant un milieu continu, même si les mécanismes de rupture se produisent à l'échelle des grains. Par conséquent, pour améliorer ces modèles, une meilleure compréhension des liens entre les comportements micro- et macro-mécaniques est nécessaire. L'objectif de cette étude est de développer un essai numérique capable de reproduire le comportement d'un enrochement en calibrant exclusivement les propriétés mécaniques et géométriques à l'échelle des grains. Ceci permettra d’obtenir une compréhension approfondie des mécanismes multi-échelle qui dominent le comportement. Des essais oedométriques de grande taille sur de la roche concassée grossière ont été réalisés, ainsi que des essais d'écrasement sur des grains de roche. En parallèle, des simulations micro-mécaniques ont été réalisées sur une version virtuelle de l'éprouvette de laboratoire par la méthode des éléments discrets (DEM). Des formes numériques réalistes de particules ont été obtenues à partir de scans micro-CT, et la rupture des particules a été simulée par la méthode des cellules cohésives, calibrée avec des essais d'écrasement sur des grains individuels. Les résultats montrent que, lorsque la rupture des grains augmente sous l'effet de la charge oedométrique, le matériau devient plus compressible. Les simulations numériques DEM permettent de reproduire avec précision le comportement expérimental et l'évolution de la granulométrie, en reproduisant numériquement la granulométrie initiale, la forme caractéristique des grains, la résistance à l'écrasement de la roche et le coefficient de frottement entre les grains.