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Experimental study of the desiccation cracking in a clay soil
No full textL'objectif principal de cette étude expérimentale est de mieux comprendre et de caractériser le phénomène de retrait et le comportement de fissuration de l'argile pendant le séchage, et de mieux appréhender le mécanisme d'initiation et de propagation des fissures dans l'argile sous sollicitation hydrique. Le kaolin K13, qui est une argile kaolinite pure, a été considéré dans notre étude. La recherche est consacrée à deux parties principales, l'une concernant le retrait dû au séchage et l'autre la fissuration hydrique. Des études expérimentales sur le retrait dû au séchage sont menées pour déterminer les propriétés hydriques et le comportement mécanique du matériau étudié pendant le processus de dessiccation. Pour cela, les paramètres hydriques d'argile non saturée ayant différents niveaux de succion ont été mesurés par les essais au kerdane. L'essai est basé sur la mesure du volume solide d'un échantillon par déplacement liquide. La courbe de retrait et la courbe de rétention d’eau du matériau étudié ont été établies après ajustement des formules de Fredlund et de Van Genuchten à partir des résultats expérimentaux. Les déformations globales et locales de sont obtenues par le CIN-2D et CIN-3D. En fin, la teneur en eau locale et la succion locale de l'échantillon sont estimées à partir de la déformation volumique locale couplée à la courbe rétention eau et à la courbe de retrait du notre matériau. La deuxième partie de l'étude est consacrée à l'initiation et à la propagation des fissures sous dessiccation contrôlée d’une argile initialement saturé. Afin d’étudier les principaux facteurs influençant la fissuration et de comparer avec le retrait libre, le support semi-rugueux a été utilisé dans des essais de dessiccation contrôlé, de sorte que les fissures produites dans les différents échantillons ont été capturées par la CIN. Le développement des fissures a d'abord été quantifié par des études morphologiques et statistiques des fissures via logiciel Image-J. L’influence du chemin de séchage et du support de l’échantillon sur le comportement de la fissuration hydrique ont également été étudiés à échelle globale d’échantillon par la CIN. L'augmentation de la déformation mécanique au sein de l'échantillon, produite par l'effet de limitation du support sur la déformation de retrait, est l'une des principales causes de fissuration. La distribution des déformations locales, le phénomène de concentration des contraintes (à travers le développement des déformation locales), sont étudiées et analysées. Les fissures sont amorcées dans des zones de tension locales où la limite de traction du sol est dépassée. Le comportement de propagation de la fissuration est dû à la zone de contrainte en traction à la pointe de la fissure. Le mécanisme de fissuration est défini par l'étude de la direction principale de déformation. Les fissures observées se sont développées dans la direction horizontale des échantillons, avec peu d'effet de la déformation verticale sur leur apparition. Le mode de rupture est principalement du mode I. Des modes de rupture plus complexes, mixtes avec le mode I, existent également. L'étude du mécanisme de fissuration, notamment des fissures provoquées par la traction (mode I) a été approfondie par des essais de traction indirecte sur les poutrelles d'argile. Des poutres ayant différents niveaux de succion ont été soumises à une flexion à trois points, ce qui a provoqué des fissures de traction dans leur partie inférieure tendu. La résistance maximale et la flexion maximale à la fissuration et la déformation locale en traction liée à la fissuration sont étudiées, ainsi que l'effet de la succion sur la résistance des argiles non saturés.The main objective of this experimental study is to better understand and characterize the shrinkage phenomenon and the cracking behavior of clay during drying, and to better understand the mechanism of crack initiation and propagation in clay under hydric loading. Kaolin K13, which is a pure kaolinite clay, was considered in our study. The research is devoted to two main parts, one related to drying shrinkage and the other to desiccation cracking.Experimental studies on drying shrinkage are conducted to determine the hydraulic properties and mechanical behavior of the studied material during the drying process. For this purpose, the hydric parameters including water content, void index and degree of saturation of small unsaturated clay samples with different suction levels were measured by the Kerdane tests. The test is based on measuring the solid volume by liquid displacement. The shrinkage curve and the water retention curve of the studied material were established after fitting the Fredlund and Van Genuchten formulas from the experimental results. The shrinkage deformation of the soil was studied by controlled desiccation tests using smooth supports. Controlled desiccation, using the salt solution method, allows samples to be subjected to the same desiccation path. Global and local deformations of are obtained by 2D-DIC and 3D-DIC. Finally, the local water content and the local suction of the sample are estimated from the local volume deformation coupled with the water retention curve and the shrinkage curve of our material.The second part of the study is devoted to the initiation and propagation of cracks under controlled desiccation of an initially saturated clay. In order to study the main factors influencing cracking and to compare with free shrinkage, the semi-rough substrate was used in controlled desiccation tests, so that the cracks produced in the different samples were captured by the DIC. The evolution of the cracks was first quantified by morphological and statistical studies of the cracks via Image-J software. The influence of the drying path and sample support on the water cracking behavior were also studied at the global sample scale by the DIC. The increase in mechanical strain within the sample, produced by the limiting effect of the support on shrinkage deformation, is one of the main causes of cracking. The distribution of local strains, the phenomenon of stress concentration (through the development of local strains), are studied and analyzed. Crack initiation occurs in local stress zones where the tensile limit of the soil is exceeded. The crack propagation behavior is due to the tensile stress zone at the crack tip. The cracking mechanism is defined by studying the principal direction of deformation. The observed cracks developed in the horizontal direction of the samples, with little effect of vertical deformation on their occurrence. The mode of failure is mainly mode I. More complex failure modes, mixed with mode I, also exist. The study of the cracking mechanism, especially the cracks caused by traction (mode I) was further investigated by indirect traction tests on clay beams. Beams with different levels of suction were subjected to three-point bending, which caused tensile cracks in their tensioned lower part. The maximum strength and maximum bending at cracking and the local tensile deformation related to cracking are studied, as well as the effect of suction on the strength of unsaturated clays
Contribution to the modeling of delayed behaviour of the fractured rock mass
No full textLa stabilité à court terme et à long terme sont deux aspects importants dans l'analyse de la stabilité des pentes. L'objectif de cette étude est de proposer des modèles numériques pour simuler le comportement mécanique à court terme et à long terme de la matrice rocheuse et joints rocheux. Pour la matrice rocheuse, un modèle élasto- endommagement qui prend les deux situations, de compression et de traction en compte est utilisé. Un paramètre est introduit pour mettre l'accent sur l'influence de la pression de confinement. Et puis un modèle de fluage de la matrice rocheuse qui compte le paramètre de dommages comme une variable dépendant du temps est proposé. Les résultats des simulations montrent un exact accord avec les résultats expérimentaux. Généralement, joints rocheux sont la partie la plus fragile dans les structures rocheuses. Pour joints rocheux, l'aspérité de la surface commune est représentée par un paramètre JRC. Ce paramètre est lié à l'angle de frottement, et donc affecte la rigidité en cisaillement de joint. Dans ce travail, un modèle constitutif est employé sur la base de cette théorie présentée, et le paramètre JRC est proposé comme une variable dépendante du temps, ce qui représente la dégradation de l’aspérité avec le passage du temps. Une simulation est réalisée et vérifiée que ce modèle est capable de décrire les phénomènes de fluage. Extended finite element method (XFEM) est introduit et appliqué dans le modèle de joint de décrire exactement l'état réel des joints. Une simulation d'une structure complexe est effectuée à la fin pour vérifier la capacité de simuler de ces modèles.Short-term and long-term stability are two important aspects in analyzing slope stability. The objective of this study is to propose the numerical models to simulate the short and long-term mechanical behaviour of rock matrix and rock joint. For rock matrix, one elasto-damage model which takes both the compressive and tensile situations into account is employed. One parameter is introduced to emphasize the influence of confining pressures. And then one creep model for rock matrix which considering the damage parameter as a time-dependent variable is proposed. The simulation results show great agreement with experimental results. Generally, rock joints are the most fragile part in rock structures. For rock joint, the asperity of joint surface is represented by a parameter JRC. This parameter is related to the friction angle, and then affects the shear stiffness of joint. In this work, a constitutive model is employed based on this theory, and then the parameter JRC is proposed to be a time-dependent variable, which represents the graduate degradation of joint asperity with time passage. One simulation is performed and verified that this model is capable to describe creep phenomena. The extended finite element (XFEM) theory is introduced and applied in the joint model to exactly describe the real condition of joint. A simulation of one complicated structure is performed at last to verify the simulating ability of these models
Applications de la science participative dans les systèmes urbains intelligents
No full textCette thèse explore l'utilisation de la science participative et des technologies numériques avancées pour relever les défis urbains. Elle vise à intégrer la participation citoyenne dans un système numérique complet qui incorpore des technologies avancées telles que les Systèmes d'Information Géographique (SIG), la Modélisation de l'Information du Bâtiment (BIM) et l'Intelligence Artificielle (IA). Basée sur la revue de la littérature, plusieurs problématiques et ‘Reserch Gaps' ont été identifiées, principalement la faible intégration de la science participative dans les systèmes urbains, en particulier dans les pays en développement. Pour combler ces problématiques, cette recherche a porté tout d'abord sur la mise en place d'une démarche agile et évolutif qui facilite l'utilisation de la science participative pour relever les défis urbains. La démarche est structurée suivant quatre étapes : (i) Effectuer une revue de littérature complète pour identifier les problématiques et les opportunités existantes ; (ii) Développer un cadre participatif agile et centré sur l'utilisateur ; (iii) Collaborer avec les parties prenantes pour affiner et mettre en œuvre cette démarche participative ; (iv) Développer, mettre en œuvre et tester la plateforme de science participative. Cette recherche illustre comment les démarches proposées peuvent aider à relever des défis importants dans le contexte palestinien.Les résultats principaux de cette recherche sont : (i) une revue de littérature complète, (ii) le développement d'une méthodologie intégrée qui combine les technologies numériques avancées et la science participative, (iii) la conception et le développement d'une plateforme numérique qui permet la modélisation numérique des systèmes urbains, la participation des citoyens et l'analyse des données, et (iv) les retours d'expérience de la mise en œuvre et de l'utilisation de cette démarche dans des contextes sociaux et géopolitiques complexes.La thèse est organisée en cinq chapitres : Les deux premiers concernent l'état de l'art et la méthodologie de recherche. Les trois chapitres suivants présentent successivement l'application des sciences participatives dans les trois enjeux suivants en Palestine : l'espace public inclusif, le campus intelligent et le système d'approvisionnement en eau. Chaque chapitre décrit les défis majeurs, la plateforme de science participative, la collecte et l'analyse des données pour relever les défis identifiés. Ces chapitres discutent des limitations de la recherche et proposent des recommandations pour les décideurs politiques et les recherches futures.This thesis explores using participatory science and advanced digital technologies to address urban challenges. It aims to integrate citizen participation in a comprehensive digital system that incorporates advanced technologies such as Geographic Information Systems (GIS), Building Information Modelling (BIM), and Artificial Intelligence (AI). Based on the literature review, several research gaps were identified, mainly the limited integration of participatory science in urban systems, particularly in developing countries. To address these gaps, this research developed first a flexible and scalable agile framework that facilitates the use of participatory science to address urban challenges. The framework encompasses four stages: (i) Conducting a comprehensive literature review to identify existing gaps and opportunities; (ii) Developing an agile, user-centric participatory framework; (iii) collaborating with stakeholders to refine and implement the framework; (iv) developing, implementing and testing of the participatory science platform. The research presents how the proposed frameworks could help address significant challenges in the Palestinian context.The primary outcomes of this research are (i) a comprehensive literature review, (ii) the development of a comprehensive methodology that integrates advanced digital technology and participatory science, (iii) the design of development of a digital platform that enables digital modelling of urban systems, citizens participation and data analysis, and (iv) feedback from the implementation and use of this framework in complexes social and geopolitical contexts.The thesis is organized into five chapters: The first two concern the state of the art and the research methodology. The last three chapters present successively the application of the participatory sciences in the following three challenging issues in Palestine: the inclusive public space, the smart campus, and the water supply system. Each chapter describes the significant challenges, the participatory science platform, data collection, and data analysis to address the identified challenges. Each chapter discusses the research limitations and suggests recommendations for policy-makers and future research
Numerical analyses of segmental tunnel lining : the behavior of segment joints
No full textLe creusement des tunnels en milieu urbain a connu un essor considérable ces dernières décennies, avec des projets de plus en plus ambitieux. L’un des enjeux majeurs des ingénieurs et d’assurer à la fois la sécurité des travaux de construction et celle des avoisinants, souvent dans un contexte de plus en plus complexe. Dans ce cadre-là, les ingénieurs cherchent à améliorer leur modèle de calcul de l’ouvrage souterrain, qui en plus de l’aspect tridimensionnel et fortement non linéaire, doit prendre en compte le comportement des éléments de l’ouvrage de soutènement, constitué principalement de voussoirs formant l’anneau des tunnels par assemblage mécanique en eux. Dans certaines configurations, la connaissance du comportement des liaisons entre voussoirs est primordiale, car elle peut influencer de manière substantielle les méthodes de calcul.Le cadre de cette thèse s’inscrit dans cet objectif de mieux comprendre et de proposer des améliorations aux outils de calcul des soutènements des tunnels revêtus par des anneaux de voussoirs.Le premier objectif de ce travail est d’évaluer la fiabilité des approches existantes dans la littérature sur l’influence de la présence des joints dans la structure d’un tunnel. Le deuxième objectif est de proposer une modélisation numérique pratique du joint avec une loi de comportement tenant compte de toutes les non-linéarités des paramètres matérielles et géométriques qui influent sur le comportement du joint.Une étude comparative numérique des différentes méthodes existantes dans la littérature est d’abord abordée. Sur la base de données issues de la littérature, il est noté que les différentes méthodes fonctionnent mais à condition de pouvoir les calibrer à des données de chantier parfois indisponibles. Une limitation des méthodes existantes est donc observée, d’où la nécessité de décrire le comportement du joint de la manière la plus pertinente en fonction de la géométrie et des caractéristiques des joints.Le deuxième objectif de la thèse est de proposer un modèle de calcul par élément fini tridimensionnel capable de prendre en compte le comportement local complexe des joints à travers une approche globale, sur la base d’essais de flexion quatre points de deux voussoirs et d’un joint longitudinal. Une étude paramétrique est appliquée sur cette simulation pour étudier l’influence des paramètres reliés aux non-linéarités matérielles et à la géométrie de l’interface sur le comportement du joint. Une loi de comportement du joint longitudinal (Moment en fonction de rotation) non-linéaire est proposée et validée avec les essais expérimentaux. Les calculs sont également étendus au comportement non linéaire du béton, avec la prise en compte de la plasticité et l’endommagement du béton.La dernière partie vise à fournir une approche pratique pour modéliser le macroélément du joint longitudinal par éléments finis unidimensionnels. Cette méthode simplifiée est capable de prendre en compte le comportement local complexe (prise en compte de toutes les non-linéarités des paramètres matérielles et géométriques qui influent sur le comportement du joint : Nombre de boulons, épaisseur de voussoir, chargement, l’endommagement, résistance de joint...) par une approche globale. La fiabilité du modèle proposée a été confirmée par de bonnes correspondances entre les résultats obtenus par simulation et le comportement observé des essais expérimentaux.Tunneling in urban areas has grown considerably in recent decades, with increasingly ambitious projects. One of the major challenges for engineers is to ensure both safety during the construction work and its surrounding in an increasingly complex context. Engineers seek to improve their calculation models of the underground structure, beyond the three-dimensional and highly non-linear aspects, most take into account the behavior of the support structure elements, which mainly consist of segments forming the ring of the tunnels by mechanical assembly within them. In certain cases, knowing the detailed behavior of the joints connecting the segments is essential, as it can substantially influence the calculation methods.The framework of this thesis is in line with the objective of better understanding and proposing improvements to the calculation tools for tunnel lining with segmental rings.The first objective of this work is to evaluate the reliability of existing approaches in the current literature with regards to the influence of joints in the tunnel structure. The second objective is to propose practical numerical modeling for the joint with a behavioral law that takes into account all the non-linearities of the material and geometrical parameters that influence the joint behavior.A comparative numerical study of the existing methods is done and introduced in the literature review. Based on the data gathered from the study, it has been noted that the different methods generally work well, but on condition that they can be calibrated to data which is sometimes unavailable. Therefore, a limitation of the existing methods is observed, hence the need to describe the joint behavior in the most relevant way according to geometry and joint characteristics.The second objective is to propose a three-dimensional finite element model capable of taking into account the complex local behavior of the joints through a global approach, based on four-point bending tests of two segments and a longitudinal joint. A parametric study has been done on this model to study the influence of parameters related to material non-linearities and interface geometry on the joint behavior. A non-linear longitudinal joint behavior law (Moment versus rotation) is proposed and validated with experimental tests. The calculations are also extended to the non-linear behavior of concrete, taking into account the plasticity and damage on the concrete.The last part aims at providing a practical approach to model the longitudinal joint macro-element by one-dimensional finite element. This simplified method takes into account the complex local behavior, including the non-linearities of the material and geometrical parameters that influence the joint behavior (number of bolts, the thickness of the segment, loading, damage and joint resistance...) through a global approach. The reliability of the proposed model was confirmed by good correspondence between the simulation results experimental tests
Numerical model for unsaturated sandy soils in seismic area (application to liquefaction)
No full textCe travail comporte la formulation d'un modèle numérique pour les sols sableux partiellement saturés et son application à l'analyse de la liquéfaction de ces sols. La liquéfaction est un phénomène important qui peut se produire sous sollicitation sismique. Depuis le séisme de Niigata en 1964, des recherches importantes ont été menées sur ce phénomène. La plupart de ces recherches ont été consacrée aux sols saturés. Cependant, les observations montrent qu'une légère diminution de la saturation en eau engendre une augmentation significative de la résistance des sols à la liquéfaction. A noter que dans le domaine de la géotechnique, les sols sont souvent en condition partiellement saturée. Les couches des sols liquéfiables qui sont situées au-dessous de la nappe sont dans un état quasi-saturé. Il est donc nécessaire d'étudier la liquéfaction des sols sableux en condition partiellement saturée. A partir des observations expérimentales, des hypothèses sont proposées dans ce travail pour la construction d'un modèle numérique: égalité de la pression de l'air et celle de l'eau dans l'espace poreux; absence d'interaction entre ces deux phases; absence du flux d'air. Un modèle est formulé pour les sols partiellement saturés dans le cadre de la théorie de la poromécanique fondée par Coussy. Le modèle proposé est adapté aux problèmes des sols en condition saturée ou partiellement saturée. Les sols saturés sont considérés comme un cas particulier. Les analyses du module de compressibilité et du coefficient de Skempton confirment les fondements théoriques du modèle proposé. Enfin, le modèle est validé sur des observations expérimentales. Dans la dernière partie, un modèle élastoplastique cyclique est utilisé dans le cadre du modèle proposé pour étudier l'influence de la saturation sur la liquéfaction des sables. Les résultats montrent que la diminution de la saturation en eau conduit à une augmentation de la résistance des sables à la liquéfaction. L'étude de la réponse en champ libre montre que la saturation initiale influence d'une manière significative la liquéfaction de sols. Elle conduit à réduire le risque de liquéfaction de ces sols. Le tassement pendant la phase de chargement (avant la dissipation de la surpression) augmente avec la diminution de la saturation en eau. L'influence de la perméabilité des sols partiellement saturés est moins significative que celle en condition saturée.LILLE1-BU (590092102) / SudocSudocFranceF
Simulation numérique du retrait et de la fissuration des sols argileux sur chemins de séchage
No full textL'argile est largement répandue à la surface de la Terre, et comme elle est facilement disponible, elle a été largement utilisée comme matériau de construction depuis très longtemps. L'argile peut être utilisée non seulement comme barrière naturelle dans les noyaux des barrages, mais aussi comme matrice pour le stockage pour les déchets radioactifs en raison de ses propriétés de rétention. Le comportement mécanique des matériaux argileux est complexe, une des difficultés réside dans le fait qu’il soit sensible l’eau. Durant le processus de dessiccation, les sols argileux subissent un phénomène de retrait qui peut provoquer des fissurations. L’objectif de cette thèse vise, dans un premier temps, à développer une approche numérique capable de reproduire le phénomène du retrait, ainsi que la distribution de la teneur en eau et de la succion. Dans un deuxième temps, en se basant sur la décomposition du tenseur de déformation en une partie élastique (loi de Hooke) et une partie hydrique (représentant le retrait), une méthode de calcul par éléments finis est proposée pour décrire et aider à comprendre le comportement observé durant la dessiccation. Enfin, dans le but de reproduire la distribution des fissures, la méthode basée sur des éléments finis étendus (X-FEM) est utilisée. Les simulations numériques sont basées sur l'analyse des résultats d’essais de dessiccation d’argiles de laboratoire. L'application de la technique de corrélation d'images numériques (CIN) dans les essais de dessiccation rend l'étude du processus de séchage plus précise. Les résultats expérimentaux réalisés dans des travaux antérieurs et en cours montrent que les argiles, sur le chemin de séchage, vont générer une déformation de retrait causée par la perte d'eau. En simulation cette déformation est liée à la variation de la teneur en eau des argiles grâce à la fonction de Fredlund. Sur les essais utilisés le retrait de séchage suit une loi globale anisotrope liée à la géométrie de l’échantillon d’argile testé. Le coefficient de taux de retrait, appelée aussi le coefficient d’anisotropie, est utilisé pour décrire en simulation ce phénomène. Pour construire la loi constitutive permettant d’aborder le séchage des argiles molles initialement saturées, serait d'utiliser deux tenseurs de contrainte indépendants, liés à la décomposition du tenseur de déformation totale en tenseur de déformation dû au retrait au séchage (partie induite en raison de la variation de succion) et un tenseur appelé déformation « mécanique » qui sera dû au développement de contraintes liées au blocage du processus de retrait. Le tenseur de déformation mécanique peut être lié à la contrainte totale en utilisant une la loi élastique linéaire. La résistance de sol argileux initialement saturé augmente au cours de la dessiccation. Le résultat de fissuration, dans le sol sous succion contrôlée, est le résultat de compétitions entre l’augmentation de résistance de sols et l’endommagement causé par le retrait au cours de dessiccation. Le critère d’amorçage de fissure hydrique de sol est basé sur l’endommagement et la résistance de sol. Le critère de propagation de fissure, quant à lui, est basé sur la théorie de conservation d’énergie. Pour reproduire une répartition de fissure, basé sur la méthode d’éléments finis étendu (X-FEM). La loi de Weibull est utilisée pour prendre en compte la répartition hétérogène du sol. Après la validation de modèle numérique, des applications dans le domaine géotechnique peuvent être envisagées.Clay soil is widely distributed on the Earth’s surface, and because it is cheap and readily available, clay soil has been widely used as a building material for a very long history. Furthermore, clay can be used as not only a natural barrier in the dam cores, but also a matrix for the storage of radioactive wastes because of its retention properties. The mechanical behavior of clay materials is complex, one of the difficulties is that it is sensitive to water. During the desiccation process, clay soils undergo shrinkage, which can cause cracking. The aim of this thesis is, initially, to develop a numerical approach capable of reproducing the phenomenon of shrinkage, the distribution of water content as well as that of suction. In a second step, based on Coussy's theory for unsaturated porous media, and the mechanics of unsaturated soils, a constitutive law will be proposed to describe the behavior observed during desiccation. Finally, to reproduce the cracks distribution, based on the extended finite element method (X-FEM). The realization of numerical simulation is based on the analysis of the desiccation experiments of clay soils in laboratory. The application of the digital image correlation (DIC) technology in the desiccation experiments makes the study on the desiccation process in clay soils more accurate. The experimental results show that the clay soils will generate the theoretical shrinkage deformation caused by its own water loss in the drying path. This deformation in simulation can be related to the water content of clays through the Fredlund function. The desiccation shrinkage of clay soils has an anisotropic phenomenon. The coefficient of shrinkage ratio is used to describe this phenomenon in simulation. One of the ways to construct the constitutive of the initially saturated soft clays during drying could be in using two independent stress tensors which will enable the decomposition of total strain tensor into strain tensor due to drying shrinkage (induced part due to suction variation) and a “mechanical” strain tensor due to the total stress variation. Mechanical strain tensor can be related to total stress by using stiffness matrix. In fact, the initially saturated clay soil resistance increases during desiccation. The result of cracking in the soil under controlled suction is the result of competitions between increased soil resistance and damage caused by shrinkage during desiccation. The soil moisture crack initiation criterion will be based on soil damage and resistance. The criterion of crack propagation, meanwhile, will be based on the theory of conservation of energy. To reproduce the cracks distribution, based on X-FEM. Weibull's law will be used to consider the heterogeneous distribution of the soil. After digital model validation, applications in the geotechnical field are then considered
GIS-Based Spatiotemporal Mapping of Groundwater Potability and Palatability Indices in Arid and Semi-Arid Areas
No full textInternational audienceThis paper aims to assess groundwater potability and palatability in the West Bank, Palestine. It combines the adjusted weighted arithmetic water quality index method (AWAWQIM), a close-ended questionnaire, and step-wise assessment ratio analysis (SWARA) to develop groundwater potability (PoGWQI) and palatability (PaGWQI) indices. Both a geographic information system (GIS) and the kriging interpolation method (KIM) are employed to create spatiotemporal mapping of PoGWQI and PaGWQI. The research is based on data from 79 wells, which were provided by the Palestinian Water Authority (PWA). Data include fecal coliform (FC), nitrate (NO3), pH, chloride (Cl), sulfate (SO4), bicarbonate (HCO3), total dissolved solids (TDS), turbidity, and hardness. Results indicate that 2% and 5% of water samples were unpotable and unpalatable, respectively. Unpotable samples were found in areas with poor sewer networks and intensive use of agrochemicals. All groundwater samples (100%) in the eastern part of the West Bank were unpalatable because of seawater intrusion. Unconfined aquifers were more vulnerable to potability and palatability contamination. It was noticed that PoGWQI is sensitive to FC and NO3, while PaGWQI is sensitive to HCO3, TDS, and Cl. Consequently, these quality parameters should be monitored well. The proposed method is of great interest to water decision-makers in Palestine for establishing strategies to protect water resources
Influence of soil saturation on the free field response of liquefiable soils
No full textThe present paper presents analysis of the influence of the soil saturation on the free -field response of liquefiable soils. Analyses are conducted using a finite element program developed for partially saturated soils subjected to cyclic loading. The performances of the proposed model are analysed by simulation of undrained triaxial tests with different water saturations. The finite element program is then used for the analysis of the influences of the soil saturation, density and position of the water table on the liquefaction of a soil layer subjected to cyclic loading. Results show that the soil saturation significantly affects the liquefaction of partially saturated sandy layers. The decrease in the soil saturation results in a reduction of liquefaction risk. Keywords: Saturation, Free field, Liquefaction, Dynamic, Cyclic loading, Seismic, Numerica
Smart technology applications for the optimal management of underground facilities
No full textThis study centers on the use of smart technology to improve the lifecycle management of underground facilities. It presents a comprehensive digital solution that addresses the challenges of underground facilities, particularly those related to the extensive use of underground space, as well as the requirements for safety, sustainability, and quality of services. The proposed solution emerged from discussions with experts, companies, and cities involved in the design, construction, and management of underground facilities. In this paper, we first discuss the major challenges of underground facilities, then, we present the development of a smart solution to address these challenges. This study demonstrates a promising perspective for the use of smart technology in the optimal management of underground facilities, and paves the way for its implementation
Numerical modelling of desiccation shrinkage and cracking of soils
No full textInternational audienceIn this paper, the desiccation shrinkage and cracking of soils are studied in the framework of the extended finite element method (XFEM). The XFEM is introduced first, then, the results of existing desiccation experiments of soils are introduced and analysed, the parameters of the extended finite element model are determined from the results of the desiccation experiments. The finite element scheme used to describe the desiccation shrinkage of soils which obtained from the hydro-mechanical formulation of the continuous medium is proposed. Then, a 3D hydro-mechanical model for the desiccation experiments is established with ABAQUS via the subroutine of UMAT and the XFEM tools in ABAQUS. The proposed numerical approach is validated by reproducing the desiccation experiments. It was shown that the numerical simulations fit well the experimental measurements. The numerical results, on the other hand, provide some useful information about both desiccation shrinkage and cracking of soils. The proposed approach simple and highly efficient and constitutes a promising approach in studying the crack initiation and propagation in soils induced by the desiccation shrinkage
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