Jean-Baptiste Payeur | Delft University of Technology (original) (raw)

Papers by Jean-Baptiste Payeur

Transportation infrastructure geotechnology, Aug 22, 2014

There have been ongoing arguments whether heavy blocks and/or facing connection enhancement eleme... more There have been ongoing arguments whether heavy blocks and/or facing connection enhancement elements, such as pins, lips, or keys, are needed for facing stability of segmental reinforced soil walls with geosynthetic reinforcement. This study was undertaken to examine facing connection forces for vertical or near vertical segmental reinforced soil walls with purely friction connections. In the study, the lateral earth pressure was assumed to be the Rankine active earth pressure-an assumption that has been employed by most current design methods of reinforced soil walls with extensible reinforcement. Based on force equilibrium, the driving forces and resisting forces at facing connections are derived for situations where reinforcement is at every course of facing blocks and at every three courses of facing blocks. For the latter, both the connection forces at geosynthetic-block interface and at block-block interface are considered. Based on these connection force equations, generalized equations of driving and resisting forces for any number courses of blocks between adjacent reinforcement layers are developed. Using the generalized connection force equations, comparisons of driving and resisting forces for some common parameter values and under typical conditions of reinforced soil walls were performed. The significance of reinforcement spacing, as well as the need, or lack thereof, for heavy facing blocks and/or additional connection measures on facing stability is discussed. The benefit of small reinforcement spacing is demonstrated. A common perception that a higher wall is more susceptible to connection failure is true only for segmental walls with larger reinforcement spacing.

HAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe), Jun 18, 2018

Because of its geodynamic context, its extreme geography (transition from a deep basin to high mo... more Because of its geodynamic context, its extreme geography (transition from a deep basin to high mountains in less than 80 km), its concentration of stakes (human, urban centers, economic), combining to the increase of the coastal population density, the french Riviera forms an ideal laboratory to study natural hazards and risks. This is particularly true for seismic risk since the area is prone to the highest level of seismic activity in France's mainland. One of the main component of seismic hazard assessment is related to lithological site effect due to soft layers overlaying hard bedrock encountered for example in the Alpine valleys. The quantitative assessment of the ground motion effects associated with the local surface geology, is thus a major issue in seismic hazard and engineering seismology studies. Frequency dependent site amplifications are known to be mainly caused by reverberations and resonance effects of S-waves within the unconsolidated sediments that are found in fluviatil basin for instance. To better understand these site effects it seems interesting to record the interaction of the seismic waves with the soil materials by setting up verticals seismological arrays. Within the framework of the PORTE project, supported by the PACA region and the European ERDF funds, one of the objectives of which is to create a technical and innovation platform dedicated to environmental observation in order to obtain long-term recordings in-between and during crisis. We propose the establishment of a vertical seismological network in the lower Var valley in Nice. The valley is less than 1 km width but previous geophysical and geotechnical studies have shown that the bedrock depth could locally reach 150 m. We started by carrying out in-situ and laboratory measurements to characterize the future site of implantation. The geophysical measurements (MASW and AVA) allowed us to define a S-wave velocity profile while the laboratory measurements on core drillings samples informed us on the mechanical behaviour of the different sedimentary layers. Other in situ characterisation (pressiometers) coming from the literature where also used. On the studied site, the bedrock (Pliocene marl) is found close to 30 meters depth, the shear wave velocity measurements result in a Vs30 close to 370 m/s and the associated fundamental resonance frequency, derived from H/V spectral ratio on ambiant vibration, is found at around 2.5 Hz. The soil column is mainly composed of saturated sandy layers including pebbles and gravels. In a few months, an instrumentation combining accelerometric and velocimetric sensors will be set up at three depths (surface,-10 m and-31 m) and will continuously record the seismicity of the area. This instrumentation will be complemented by interstitial pressure measurements that will allow to record its variation related to different cyclic sollicitations.

Titre : « Modélisation du comportement d'un remblai en sol renforcé sous chargement ferroviaire d... more Titre : « Modélisation du comportement d'un remblai en sol renforcé sous chargement ferroviaire de type TGV » Cette thèse étudie le comportement de remblais en sol renforcé lors du passage de trains à grande vitesse, par simulation numérique. Il s'agit de déterminer si les trains à grande vitesse ont un impact particulier sur ce type d'ouvrage. Après un état de l'art des remblais en sol renforcé et de la modélisation numérique de problèmes ferroviaires, les résultats du chargement harmonique d'un remblai expérimental en Terre Armée sont analysés. Ils montrent que les valeurs des tractions dans les armatures, des contraintes et déplacements dans le massif dépendent de la fréquence de la sollicitation, c'est-à-dire de la vitesse de passage du train. On construit un modèle 3D aux éléments finis pour reproduire cette expérience. Il permet de retrouver les valeurs expérimentales avec une bonne précision, en mettant en avant l'importance du choix des lois de comportement du sol, du parement et des armatures. Ce modèle avec ses paramètres est alors utilisé pour discuter du comportement local de l'interface armature/remblai au cours d'un chargement harmonique en régime établi. Le confinement varie beaucoup le long des armatures supérieures au cours du chargement dynamique, tandis que les tractions sont peu affectées par le chargement dynamique. Cependant, malgré ces variations au cours du temps, la stabilité de l'interface reste peu affectée par rapport au cas d'un chargement statique. Un second modèle a été développé pour représenter un remblai de taille plus importante, en utilisant la modélisation multiphasique et en utilisant un référentiel mobile pour prendre en compte le déplacement du train. Les aspects théoriques et l'implémentation de ce modèle dans le code CESAR-LCPC sont détaillés. On l'utilise pour effectuer une étude tridimensionnelle d'un remblai renforcé. Elle met en évidence la faible influence de la vitesse de la charge sur la réponse de l'ouvrage, dans le cas d'un remblai raide ayant des caractéristiques tirées du remblai expérimental. Dans le cas d'un remblai moins raide, la vitesse d'un TGV peut s'approcher de la vitesse des ondes de cisaillement dans le massif avec des conséquences significatives au sein de la structure. Finalement, les valeurs expérimentales et les deux modèles numériques développés présentent les mêmes tendances : l'effet dynamique du passage du train a pour conséquence une augmentation des déplacements et une variation du confinement des armatures, tandis que les niveaux de traction sont peu affectés par la charge, ce qui nous incite à conclure que la vitesse du train n'est pas significativement pénalisante sur la stabilité des remblais pour les paramètres issus de l'analyse du remblai expérimental. Toutefois, ces résultats dépendent fortement de la géométrie de la structure, de la façon de modéliser le train, des lois de comportement et des valeurs des paramètres retenus pour le sol, le parement et l'interface sol/armature.

Acta Polytechnica CTU Proceedings, Aug 18, 2022

The Swiss Federal Railway (SBB) has an inventory of approx. 6,000 bridges. So far, condition clas... more The Swiss Federal Railway (SBB) has an inventory of approx. 6,000 bridges. So far, condition classes of the individual bridges have been used for maintenance management. To improve the efficiency of the maintenance management, a long-term change from the condition class-based approach to a risk-based approach is considered. Such a risk-based approach was developed and implemented during a two-stage process into software (Excel and Python). The software was also linked to the SBB databases to access the relevant data. The Python software now includes 12 parameters to adapt the initial failure probability to specific bridge conditions and 15 damage parameters. So almost 30 parameters are used to compute the risk for each bridge. The software is also linked to geographical maps to show the location of the bridges. Besides the development of the approach, also the first experience of the application of this methodology will be discussed. For example, the risk-based ranking of the bridges clearly showed that specific bridge types are dominating. Also, some original ideas and concepts were not applicable due to difficulties in providing the required input data. However, currently the risk-based bridge ranking complies well with former investigations carried out by hand.

HAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe), Jun 13, 2018

Acta Polytechnica CTU Proceedings

Cette thèse étudie le comportement de remblais en sol renforcé lors du passage de trains par simu... more Cette thèse étudie le comportement de remblais en sol renforcé lors du passage de trains par simulation numérique. Il s'agit de déterminer si les trains à grande vitesse ont un impact particulier sur ce type d'ouvrage. Après un état de l'art des remblais en sol renforcé et de la modélisation numérique de problèmes ferroviaires, les résultats du chargement harmonique d'un remblai expérimental en Terre Armée sont analysés. Ils montrent que les valeurs des tractions dans les armatures, des contraintes et déplacements dans le massif dépendent de la fréquence de la sollicitation, c'est-à-dire de la vitesse de passage du train. On construit un modèle 3D aux éléments finis pour reproduire cette expérience. Il permet de retrouver les valeurs expérimentales avec une bonne précision, en mettant en avant l'importance du choix des lois de comportement du sol, du parement et des armatures. Ce modèle avec ses paramètres est alors utilisé pour discuter du comportement local...

Les murs en sol renforcé présentent de nombreux avantages, mais leur réponse à des sollicitations... more Les murs en sol renforcé présentent de nombreux avantages, mais leur réponse à des sollicitations dynamiques est relativement mal connue, ce qui freine leur emploi dans le domaine ferroviaire, notamment pour les lignes à grande vitesse. On se propose d'étudier le comportement de ces ouvrages par voie numérique, en effectuant une étude paramétrique. L'étude porte sur un modèle de remblai simplifié, modélisé par éléments finis, en deux dimensions, soumis à une impulsion à son sommet et sous les hypothèses de comportement élastique linéaire. Le renforcement du sol renforcé est modélisé soit en considérant des barres discrètes, soit en utilisant un modèle homogénéisé. On compare les résultats obtenus pour ces deux modèles avec ceux obtenus pour le remblai non renforcé. L'étude examine l'influence de la durée et de la direction (horizontale ou verticale) de l'impulsion. Les réponses en déplacements et contraintes pour les trois modèles sont analysées. Les résultats indiquent que les barres du renforcement améliorent globalement de la rigidité du massif sans modifier radicalement la réponse du massif à une impulsion. Par ailleurs, l'utilisation du modèle homogénéisé pour ce type d'ouvrages, considérée comme acceptable en statique, semble aussi justifiée en dynamique. Enfin, des différences entre les temps d'évolution des contraintes, notamment au niveau des barres, sont mis en évidence.

Because of its geomorphology, its extreme geography (transition from a deep basin to high mountai... more Because of its geomorphology, its extreme geography (transition from a deep basin to high mountains in less than 80 km), its concentration of stakes (human, urban centers, economic), combining to the increase of the coastal population density, the french Riviera forms an ideal laboratory to study natural hazards and risks. This is particularly true for seismic risk since the area is prone to the highest level of seismic activity in France’s mainland. One of the main component of seismic hazard assessment is the lithological site effect. These effects can amplify the seismic motion in soft layers overlaying hard bedrock encountered for example in the Alpine valleys. The quantitative assessment of the ground motion associated with the local surface geology, is thus a major issue in seismic hazard and engineering seismology studies. Frequency dependent site amplifications are known to be mainly caused by reverberations and resonance effects of S-waves within the unconsolidated sediment...

Cette these etudie le comportement de remblais en sol renforce lors du passage de trains par simu... more Cette these etudie le comportement de remblais en sol renforce lors du passage de trains par simulation numerique. Il s'agit de determiner si les trains a grande vitesse ont un impact particulier sur ce type d'ouvrage. Apres un etat de l'art des remblais en sol renforce et de la modelisation numerique de problemes ferroviaires, les resultats du chargement harmonique d'un remblai experimental en Terre Armee sont analyses. Ils montrent que les valeurs des tractions dans les armatures, des contraintes et deplacements dans le massif dependent de la frequence de la sollicitation, c'est-a-dire de la vitesse de passage du train. On construit un modele 3D aux elements finis pour reproduire cette experience. Il permet de retrouver les valeurs experimentales avec une bonne precision, en mettant en avant l'importance du choix des lois de comportement du sol, du parement et des armatures. Ce modele avec ses parametres est alors utilise pour discuter du comportement local...

Geophysical Journal International, 2020

SUMMARYWe report here an interesting case study of dynamic characterization of a limestone sea cl... more SUMMARYWe report here an interesting case study of dynamic characterization of a limestone sea cliff area, named the Sutta-Rocca overhang, located near the medieval town of Bonifacio (southern Corsica, France). The site belongs to an UNESCO protected area with an important number of visitors per year. Therefore, it is of particular interest to evaluate the potential rockfall hazard along the cliff. With the objective of evaluating the feasibility of an operational technique to monitor the cliff using ambient vibrations, two seismic stations were installed during six months (from 2016 November to 2017 April) in order to identify and monitor the resonant frequencies of the a priori unstable rock mass. Several techniques of classical seismic monitoring are tested on the site: single-station spectral analysis for identification of frequency peaks related to the unstable mass, relative spectral amplifications between stations and the operational modal analysis of the cliff. In particular...

International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics, 2017

The dynamic response of a mechanically stabilized earth wall to the passing of a high speed train... more The dynamic response of a mechanically stabilized earth wall to the passing of a high speed train is modelled using the finite element method. A three-dimensional analysis is carried out, using a specific framework that allows performing the analysis with a moderate computational effort. In the first place, a so-called multiphase approach is used to take into account the reinforcing strips. The moving load is taken into account by performing the calculation in a mobile referential using the properties of symmetry of the train cars and a simplifying assumption of periodicity for the whole train. We also assume a steady state. A partial validation of the approach is obtained by means of a comparison with an analytical solution. The quick increase in displacements induced by the train passing when the speed comes close to the celerity of Rayleigh wave clearly appears in the results. The vertical displacements, vertical stresses in the backfill, tensile forces in the strips and the influence of the stiffness of the soil are discussed.

Les murs en sol renforcé présentent de nombreux avantages, mais le comportement de ces ouvrages s... more Les murs en sol renforcé présentent de nombreux avantages, mais le comportement de ces ouvrages sous des sollicitations dynamiques est relativement mal connu, ce qui freine leur emploi dans le domaine ferroviaire, notamment pour les lignes à grande vitesse. On se propose d'étudier le comportement de ce type d'ouvrages par voie numérique, en effectuant une étude paramétrique. Celle-ci porte sur un remblai simplifié modélisé par éléments finis, en 2 dimensions, soumis à une seule impulsion à son sommet et sous les hypothèses de comportement élastique linéaire pour la partie dynamique des différentes variables. Le sol renforcé est modélisé soit en considérant des barres discrètes soit en utilisant un modèle homogénéisé prenant en compte à la fois les caractéristiques du matériau de remblai et des armatures. De plus l'interface armature-remblai est supposée parfaitement adhérente. On compare ces deux modèles au remblai non armé. On considère également plusieurs types de soll...

Transportation Infrastructure Geotechnology, 2014

Computers and Geotechnics, 2015

This article presents an analysis of a full-scale experimental Mechanically Stabilized Earth (MSE... more This article presents an analysis of a full-scale experimental Mechanically Stabilized Earth (MSE) wall under harmonic loading. Experimental results are shown and discussed, and compared with 3D finite element simulations. The experimental results indicate that the embankment behavior is linear, and that the displacements of the wall, the tensile forces in the reinforcements, and the stresses in the backfill material are strongly frequency-dependent. The numerical analysis is performed in the time domain with Rayleigh damping and includes special modeling strategies to represent the facing, the ground-reinforcement interface and the overburden pressure. Experimental and numerical values are found to be in good agreement.