Abdallah Accary

Caractérisation de la pression interstitielle et de son effet au sein d'un béton très humide soumis une compression fortement confinée: L'objectif principal de cette thèse est d'identifier expérimentalement la pression interstitielle d'un béton très humide sous haute pression de confinement. Ce travail fait partie d'un projet plus général visant à comprendre le comportement des structures en béton soumises à un impact au cours duquel, un état de contraintes triaxiales élevées se produit au sein du matériau. Ces structures en béton, souvent massives, gardent un taux de saturation assez élevé durant leur durée de vie. La quantité d'eau libre dans les pores du béton a un rôle prépondérant sur son comportement sous confinement élevé par rapport à d'autres paramètres du matériau (par exemple: rapport eau / ciment ou porosité du béton). Sous une telle charge, la fermeture de la porosité se produit et provoque une augmentation de la pression interstitielle qui n'a été jamais mesurée.Une nouvelle technique de mesure de pression interstitielle en utilisant la presse triaxiale Giga est proposée dans la première partie de cette étude. Elle consiste à remplacer l'échantillon de béton (14 cm en longueur) par un autre plus petit (8 cm de longueur) et une enclume de collecte d'eau (6 cm de longueur) placé en dessous. Cette enclume est composée de deux parties: un bouchon mobile équipé d'un joint d'étanchéité torique permettant l'accès à l'espace libre de la cellule et d’une cellule équipée des micro-trous en contact avec l'échantillon de béton. Deux types de capteurs de pression ont été développés durant cette thèse, un capteur type Hydrostatique et un de type Membrane. Chacun des deux capteurs de pression est placé dans l'espace libre de l’enclume avant chaque essai. Lorsque l'échantillon est sous compression triaxial à fort confinement, l’eau libre de l’échantillon est drainée dans la cavité par le biais des micro- trous. La conception de chaque capteur, la protection de l’ensemble et les essais d'étalonnage des capteurs de pression sont discutés. La deuxième partie de cette thèse est dédiée aux analyses des résultats de mesure de la pression interstitielle effectuées sur des échantillons de béton de référence (R30A7). Les résultats révèlent que la pression interstitielle peut atteindre une valeur comprise entre 200 et 400 MPa sous une pression de confinement égale à 500 MPa. Une modélisation analytique, dans le cadre poro-mécanique, est développée afin d'estimer la pression interstitielle et le comportement volumétrique du béton sous confinement élevé. La comparaison des résultats de mesure et de modélisation est satisfaisante.

1. Understanding the mechanical behaviour of rocks under varying stress conditions is essential for the design and safety of deep engineering applications, including mining operations, underground ...

This work aimed to understand the mechanical behavior of siliceous and calcareous sand materials under uniaxial confined compression loading at high stress levels. For this purpose, a series of quasi-oedometric compression tests were conducted on sand materials, to examine the effects of grain size, nature, and moisture contents on the soil crushability and the compression behavior, using an upgraded thick pressure vessel device that can reach mean stress up to 500 MPa. All samples were prepared using an aspect ratio of 1:1 (diameter: height), placed inside a high strength steel vessel, and compressed at a uniform axial displacement rate of 5 µm/s. The vessel is instrumented with multiple strain gauges allowing for the characterization of the hydrostatic and deviatoric behavior of each test. The results of quasi-oedometric tests, conducted on these types of sand, up to a passive confinement of 500 MPa, show that particle breakage is enhanced by the presence of water. It was noticed that, for siliceous sand, smaller particles break more than larger particles, and that the calcareous grains manifest a rapid response to axial stress compared to siliceous sand. Testing various soil properties shows a great potential to better characterize the sensitivity to breakage of soils. Lastly, a post-mortem analysis of samples before and after testing, using the X-ray micro-tomography technique, was applied to study the mechanical damage of sand specimens.

Previous studies have shown the strong influence of free water saturation ratio on the triaxial behavior of concrete at high confinement. This influence of the free water is usually attributed to a pore pressure effect. This article presents an experimental method aiming at measuring the pore pressure of free water into concrete samples under very high mean stress. Two types of deformable pressure sensors were designed and tested. The first one works in hydrostatic compression while the second one acts as a flexible membrane. The two sensors give comparable results and show that pore pressure may reach several hundred MPa in saturated concrete sample under a maximum 400 MPa hydrostatic compression. Such levels of pressure may explain the loss of shear strength and increase in volumetric stiffness observed on the macroscopic behavior of concrete due to the presence of free water.

The objective of this study is to measure the interstitial pore pressure into saturated concrete under hundreds of megapascals of confinement. This study is carried out within a more general context aiming to understand the behavior of concrete structures under impact. It is well known that the water saturation in massive concrete structures evolves from quasi-dry state at the surface to reach a quasi-saturated state at the core. Since the response of these structures under impact is highly linked to the state of saturation into the material, it is suspected that the pore pressure plays a major effect. This paper presents a new testing technique developed to measure the concrete pore pressure at high confining pressure. This latter is generated by means of a high capacity GIGA press. The new concept consists in implementing a pressure sensor into a water collecting cap. This cap is designed specially to collect water from concrete subjected to mechanical confinement pressure. Experimental results show that concrete pore pressure can reach values of the order of the confining pressure.