A 3D DEM-LBM approach for the assessment of the quick condition for sands

We present a 3D numerical model to assess the quick condition (the onset of the boiling phenomenon) in a saturated polydisperse granular material. We use the Discrete Element Method (DEM) to study the evolution of the vertical intergranular stress in a granular sample subjected to an increasing hydraulic gradient. The hydrodynamic forces on the grains of the sample are computed using the Lattice Boltzmann Method (LBM). The principal assumption used is that grains remain at rest until the boiling onset. We show that the obtained critical hydraulic gradient is close to that defined in classical soil mechanics. To cite this article: M. Mansouri et al., C. R. Mecanique 337 (2009).

RésuméCet article présente un modèle numérique 3D pour évaluer le début de boulance dans un milieu granulaire polydisperse saturé. Le modèle est basé sur l'étude de l'évolution de la contrainte intergranulaire verticale à l'intérieur d'un échantillon granulaire soumis à un gradient hydraulique ascendant croissant. Cette contrainte est calculée moyennant la Méthode des Eléments Discrets (DEM). Les forces hydrodynamiques sur les grains sont calculées en utilisant la Méthode Lattice Boltzmann (LBM). L'hypothèse principale utilisée est que les grains restent immobiles tant que l'état de boulance n'est pas atteint. Le gradient hydraulique critique obtenu par le modèle est en bonne concordance avec celui défini en mécanique des sols classique. Pour citer cet article : M. Mansouri et al., C. R. Mecanique 337 (2009).