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Ouvrages géotechniques

Les thèmes abordés dans l’axe ouvrages géotechniques sont les fondations, l’amélioration et le renforcement des sols, l’érosion interne dans les ouvrages hydrauliques, le calcul des ouvrages, la géotechnique ferroviaire, les tunnels en milieux rocheux fracturés et tectonisés et les sols non saturés.

Fondations

(J. Canou, A. Corfdir, J.-C. Dupla, R. Frank, J.-M. Pereira, A.M. Tang)

Les études portent sur le comportement des pieux sous sollicitations cycliques (ANR SOLCYP et Projet National SOLCYP, 2009-2014), sur les pieux énergétiques (ANR Jeunes chercheurs PINRJ, 2011-2014, et collaboration avec l’IFSTTAR), sur les calculs des pieux en déplacement, le comportement des dallages industriels et l’élaboration des nouvelles normes françaises de calcul des fondations superficielles et profondes, compatibles avec l’Eurocode 7 (CNJOG de l’AFNOR). Dans le cadre des projets SOLCYP, le comportement de l’interface sol-pieu sous très grand nombre de cycles a été étudié à partir d’une modélisation physique en chambre d’étalonnage (thèses de B. Tali soutenue en 2011, de H. Bekki démarrée en 2010 et de R. Muhammed démarrée en 2011). Les résultats obtenus ont permis de mettre en évidence un phénomène de durcissement cyclique et de proposer des lois empiriques d’évolution du frottement axial. Le projet ANR PINRJ (2011 - 2014) (A.M. Tang, J.M. Pereira et G. Hassen (éq. Multi-échelle)) vise à étudier le comportement mécanique des pieux de fondations énergétiques sous des chargements cycliques thermo-mécaniques. Un modèle réduit de pieu énergétique a été développé et les études expérimentales sont associées à des simulations numériques (Thèse de N. Yavari, démarrée en 2011). L’étude du comportement des dallages industriels a fait l’objet d’une thèse CIFRE avec la Fédération française du bâtiment bourse (Thèse d’Y. Bouassida soutenue en 2010). Les calculs en déplacement sont étudiés dans le cadre d’une thèse en co-tutelle entre l’Ecole des Ponts et l’Université de Darmstadt, avec le soutien de la Société Keller sur le comportement des inclusions souples et rigides et des fondations mixtes (Thèse de C. Bohn démarrée en 2011).

Amélioration et renforcement des sols

(J. Canou, J.-C. Dupla)

Dans ce thème de recherche, les études portent sur le renforcement des sols par inclusions rigides verticales (projet national ASIRI, 2006-2011) et sur le renforcement dans les sols lœssiques par l’injection de coulis (collaboration avec la SNCF). Un dispositif original du type modèle physique « 1g axisymétrique » a été développé pour étudier les mécanismes de transfert de charge pour des chargements de type remblai (pression contrôlée) et de type dallage (déformation contrôlée) (thèse de A.Q. Dinh soutenue en 2011). Les résultats obtenus ont montré un bon accord avec les essais réalisés en centrifugeuse à l’IFSTTAR à Nantes et les essais réalisés in situ.

Erosion interne dans les ouvrages hydrauliques

(J. Canou, J.C. Dupla)

Le projet national ERINOH (2009-2013) porte sur l’étude des mécanismes d’érosion interne, qui est une des causes principales de rupture des ouvrages hydrauliques (digues et barrages). Un dispositif original (« conduite d’écoulement »), permettant de simuler expérimentalement les phénomènes de blocage d’un l’écoulement d’eau permanent par un produit de colmatage a été développé. Des critères de blocage ont été proposés en fonction des caractéristiques de l’écoulement (pression, débit, gradient hydraulique…), des caractéristiques rhéologiques du produit de colmatage, des caractéristiques du sol et du protocole d’injection (thèse de Q.Q. Truong soutenue en 2012, en collaboration avec C. Chevalier, département GERS – IFSTTAR)

Calcul des ouvrages

(A. Corfdir)

Des travaux sont réalisés sur des aspects fondamentaux du calcul des ouvrages (couplage BEM/FEM, problèmes spécifiques aux modélisations 2D) (collaboration avec l’UMLV), et sur des méthodes multiphasiques appliquées au calcul d’ouvrages en terre armée (collaboration avec l’IFSTTAR). L’effet de la dégradation des armatures par corrosion (collaboration avec la société Terre Armée et l’IFSTTAR) a été étudié et a permis de proposer des recommandations sur la surveillance des ouvrages (Thèse de T. Chau soutenue en 2010).

Géotechnique ferroviaire

(J. Canou, A. Corfdir, Y.J. Cui, P. Delage, J.C. Dupla, J.M. Pereira, A.M. Tang)

Le comportement hydro-mécanique d’un loess naturel effondrable de la ligne du TGV Nord a été étudié dans le cadre de la thèse de J. Muñoz-Castelblanco (soutenue en 2011) à l’aide d’un nouvel appareil triaxial permettant le suivi local complet de l’état de l’éprouvette non saturée (déformations, teneur en eau et succion). L’effet des changements de succion et de teneur en eau sur certaines caractéristiques élasto-plastiques a été identifié (surface de charge, loi d’écoulement) et les propriétés de rétention d’eau ont été reliées à la microstructure du loess.

Un autre thème d’étude concerne la rénovation des lignes ferroviaires anciennes. Un des objectifs du projet FUI-Pôle Advancity RUFEX (2010-2013) est de tester l’efficacité de la méthode de renforcement par colonnes de soil mixing verticales. Les travaux ont porté sur le comportement de l’interface sol-colonne sous chargement cyclique et le comportement mécanique au jeune âge du mélange sol-coulis (thèse de V.C. Le soutenue en 2009). Le phénomène de remontée boueuse est étudié dans la thèse de T.V. Duong démarrée en 2010. Le comportement hydromécanique des matériaux constitutifs de plateformes anciennes (thèse CIFRE – SNCF de V.N. Trinh soutenue en 2011), a été étudié afin de répondre aux problèmes de drainage des lignes en zones de déblais. Le comportement dynamique de ces matériaux est étudié dans le cadre d’une nouvelle thèse CIFRE-SNCF démarrée en 2012 (F. Lamas-Lopez). Une nouvelle méthode d’évaluation de la portance des plates-formes à partir de la vitesse des ondes est développée dans le stage post-doctoral de A. Dhemaied démarré en 2012.

Enfin, le comportement dynamique ouvrages en terre armée est étudié pour le renforcement des lignes TGV (thèse de J.B. Payeur démarrée en 2012)

Tunnels en terrains tectonisés

(J. Sulem)

Ce thème de recherche mené en collaboration avec le Centre d’Etudes des Tunnels (CETU) porte sur le comportement des tunnels dans des terrains altérés et tectonisés qui présentent de fortes déformations anisotropes et différées. Les travaux portent d’une part sur l’analyse approfondie des données géologiques et géotechniques de la descenderie de Saint-Martin-la-Porte, galerie exploratoire qui permettra de rejoindre le tunnel de base de la liaison ferroviaire Lyon-Turin, et sur la modélisation analytique et numérique de la réponse des ouvrages de soutènement (Thèse de T.M. Vu soutenue en 2010, thèse de M.H. Tran démarrée en 2011).

Effondrement capillaire dans les sols non saturés

(P. Delage, J.M. Pereira en collaboration avec M. Bornert et M. Vandamme de l’équipe Multi-échelle)

Ce projet vise à caractériser à deux échelles l’effondrement capillaire d’un sable soumis à une humidification en conditions oedométriques (Thèse de J-F. Bruchon démarrée en 2010) à l’aide d’observations de microtomographie aux rayons X. Malgré la forte hétérogénéité de l’effondrement le comportement à l’échelle locale (relation déformation-humidité et courbe de rétention) est similaire au comportement moyen observé à l’échelle macroscopique (éprouvette).

Caractérisation d’analogues de sols martiens

(Y.J. Cui, P. Delage, J.C. Dupla, A.M. Tang)

Dans le cadre de la future mission InSight (2016) dont le but est une meilleure caractérisation de la structure de la planète Mars, un programme d’essais visant à étudier l’interaction entre un sismomètre et le sol martien en collaboration avec l’Institut de Physique du Globe de Paris (Ph. Lognonné). Des essais de caractérisation de compressibilité, de résistance au cisaillement et de vitesses soniques ont été conduits sur divers analogues de sols martiens d’origine volcanique (Désert du Mojave).