Application au module Gels de Cesar-LCPC

MAUDUIT ; LIVET

Type de document
RAPPORT DE RECHERCHE
Langue
français
Auteur
MAUDUIT ; LIVET
Résumé / Abstract
L'objectif de cette première année de travail est de lister tous les éléments validant du module Gels de César. L'objectif à moyen terme est de réunir tous les éléments (jeu de données ,...) à travers l'établissement d'un cahier de développement, de façon à faire passer le module Gels de César en version expert, c'est-à-dire obtenir un module suffisamment fiable et documenté pour pouvoir être utilisé par d'autres à des fins de recherche. Les travaux réalisés en 2005 ont consisté à tenter de valider le code de calcul par différentes approches : 1.Réalisation de calculs validant la prise en compte de la chaleur latente de changement de phase et les différents choix du mode d'entrée des caractéristiques physiques des matériaux (volumique ou massique) ; 2.Comparaison des résultats donnés par le code de calcul à éléments finis avec la solution analytique de Neumann pour un monocouche. ; 3. Présentation d'un cas concret et récent de confrontation calcul/expérience. Cet exemple permet d'appliquer les paramètres d'entrées utilisés communément lors du dimensionnement des chaussées (paramètres utilisés dans le guide de conception de 1994) et de commenter les résultats observés ; 4. Présentation de l'avancement des travaux réalisés dans le cadre de la coopération franco-québécoise sur les modèles thermiques Gel1D et César-Gels. Les différentes voies investiguées pour valider le code de calcul ont été concluantes. En effet, le module Gels de César, dans son état actuel de développement représente correctement la pénétration du gel dans un massif. Les confrontations calculs/expérience ont permis de mettre en évidence l'importance d'une bonne connaissance des paramètres d'entrée du modèle, en particulier, les conductivités thermiques et les teneurs en eau des matériaux des chaussées et de leur support. Cet exemple a permis de souligner que les coefficients proposés en conception de chaussée (guide de conception 1994) peuvent s'écarter sensiblement des coefficients recalculés par modélisation sur un site spécifique. Les travaux réalisés dans le cadre de la coopération franco-québécoise sur les modèles thermiques Gel1D et César-Gels a mis en évidence une lacune importante dans le code de calcul : la non prise en compte de la teneur en eau non gelée dans les matériaux fins. En effet, ce point est primordial dans la propagation du front de gel qui est très fortement liée à la libération de chaleur due à la congélation de l'eau. Un paramétrage de la relation teneur en eau non gelée en fonction de la température pour les sols fins a été incorporé dans la version recherche de Gel1D et semble satisfaisant aux vus de l'ajustement réalisé sur les profondeurs de gel mesurées. Ce paramètre devra également être pris en compte dans le code de calcul du module Gels de César. Un dernier point n'a pas été traité dans ce rapport, il s'agit de la prise ne compte des mouvements d'eau dans le module thermique Gels. En effet, un module HYDRE, qui prenait en compte en particulier la cryosuccion avait été créé à une certaine époque dans GELSOL. La prise en compte du phénomène de cryosuccion a également un rôle sur le dégagement de chaleur latente, puisqu'au moment où l'isotherme 0°C atteint les matériaux gélifs, l'eau s'accumule au niveau du front de gel, ce qui ralentit sa progression. Ce point a été discuté lors de la réunion sur la modélisation thermique qui s'est tenue au LCPC le 15 février 2006. Il est ressortit que l'intérêt de sa prise en compte pour la modélisation des chaussées est très limité, alors qu'elle peut être nécessaire pour la modélisation des sols gelés : gazoducs, congélation artificielle des sols, stockage sous-terrain, etc., COMPTE RENDU DE RECHERCHE

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