[en] In recent years, multiscale analyses in granular soil mechanics have become more prevalent. The beauty of these approaches is that they can establish a link between the behaviors from a continuum level to their origins at the particle level. In the micromechanical investigation of a granular medium, the particles are usually described as perfectly rigid bodies and their interactions as merely rolling, sliding and friction. Grain crushing however, the energy dissipating mechanism responsible for most of the plastic strains in granular soils and rockfill at higher stresses, is consequently neglected. The aim of this study is to improve our understanding of the process of grain crushing in soils through energy approaches. In order to do so, the problem was studied from both the continuum and the grain levels. The first part of this research work is a theoretical investigation into the energy dynamics of breakage in a granular packing. The results of this analysis allowed us to derive a constitutive law capable of predicting the breakage evolution. In order to extend the capabilities of the model to unsaturated conditions, the thermodynamic formulation was modified to include the coupling between the hydraulic effects and breakage. The second part consists of an experimental study of the micromechanics of single grain fracture, and is structured into three sections, that represent the three main aspects of grain fracture: the effect of the surrounding grains, the mechanics of the crack and the effect of water on the development of the crack. In all of these studies, new experimental devices were designed, and novel imaging techniques were used.

[es] En los últimos años el estudio multi-escala de suelos granulares ha evolucionado significativamente. Una de las características más valiosas de este método es que permite establecer el vínculo entre el comportamiento del medio continuo y el de las particulas que forman parte de él. Esta transición permite mejorar la calidad de los modelos constitutivos para suelos granulares, ya que aporta una mejor comprensión de los fenómenos físicos. En el estudio micro-mecánico de un medio granular, las partículas son consideradas perfectamente rígidas. La rotura de partículas es el mecanismo de disipación de energía responsable de gran parte de la deformación plástica en suelos granulares y enrocados bajo altas presiones, sin embargo, este fenómeno no siempre es considerado en los modelos. La primera parte de este trabajo presenta una investigación teórica de la energía de rotura de partículas en un conjunto de granos. Los resultados de este análisis nos han permitido desarrollar un nuevo modelo constitutivo capaz de representar la ruptura de los granos y su evolución. Para poder extender los límites de este modelo a condiciones parcialmente saturadas, la formulación termodinámica ha sido modificada con el fin de tener en cuenta el acoplamiento entre los efectos hidráulicos y los de ruptura. La segunda parte consiste en un estudio experimental de la micro-mecánica de ruptura de un grano individual, la que está dividida en tres secciones que representan los tres aspectos principales de la ruptura de un grano: el efecto de los granos circundantes, la mecánica y el efecto del agua en el desarrollo de la fisura. Durante las diferentes etapas que forman parte de este trabajo, nuevos dispositivos experimentales han sido desarrollado, así como nuevas técnicas de estudio han sido propuestas y aplicadas.