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Abbas Farhat

• This thesis investigates the risk of destabilization by erosion of cemented granular materials in hydraulic earthworks, using a multi-scale approach involving experiments and numerical modeling. Homemade artificial cemented granular materials, made from a mixture of paraffin and glass beads, were tested for cementation strength at different scales using specially designed laboratory setups. A 3D theoretical model is provided based on the assumption of a uniform surface adhesion. The hydromechanical behavior was studied through localized underflow experiments, where three types of destabilization were observed and unexpectedly rationalized similarly to the fluidization of cohesion-less grains. Using a 2D micromechanical model, a parametric study was performed on similar kind of destabilization scenarios, and a discussion proposed to relate the simulations to the experiments. Lastly, the forthcoming 3D extension of this numerical study using the waLBerla open-code is briefly presented.
• Diese Arbeit untersucht das Risiko der Destabilisierung durch Erosion von zementierten granularen Materialien in hydraulischen Erdbauwerken. Es wird ein Multi-Skalen-Ansatz verwendet, der Experimente und numerische Modellierung umfasst. Selbst hergestellte künstliche zementierte granulare Materialien wurden getestet und ein 3D-Theoriemodell aufgestellt. Das hydromechanische Verhalten wurde durch Versuche untersucht, bei denen drei Arten von Destabilisierung beobachtet und überraschenderweise ähnlich zur Fluidisierung von kohäsionslosen Körnern rationalisiert wurden. Mit einem 2D-Mikromechanikmodell wurde eine parametrische Studie durchgeführt, um ähnliche Destabilisierungsszenarien zu untersuchen, und es wurde eine Diskussion vorgeschlagen, um die Simulationen mit den Experimenten in Beziehung zu setzen. Schließlich wird die bevorstehende 3D-Erweiterung dieser numerischen Studie mit waLBerla kurz vorgestellt.