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Clone of Rapport activités de recherche 2010

L'équipe "Géotechnique"


Responsable : Jean Sulem

L'équipe "Géotechnique", connue sous le nom de CERMES, mène des recherches expérimentales, théoriques et numériques, en mécanique des sols et des roches. Les recherches sont menées suivant trois axes : Ouvrages géotechniques, Géomécanique et énergie, et Risques naturels.

Parmi quelques faits marquants en 2010, on citera le démarrage d’un nouveau projet FUI (pôle Advancity) RUFEX (Renforcement et réutilisation des plateformes ferroviaires et des fondations existantes) en collaboration avec Solétanche Bachy (coordination), la SNCF, TERRASOL, l’IFSTTAR et l’INSA de Lyon. Deux nouvelles thèses financées par ce projet (Région Ile de France et département Seine et Marne) ont débuté au CERMES: l’une sur les mécanismes de dégradation des matériaux de plateforme ferroviaire et l’autre sur les interactions entre le sol et la colonne de soil-mixing. Un projet ANR jeunes chercheurs sur les pieux énergétiques (PINRJ) (Anh Minh Tang, Jean-Michel Pereira, Ghazi Hassen) a également démarré en 2010. On notera aussi l’achèvement de deux projets sur le stockage géologique des déchets radioactifs, le projet européen TIMODAZ (2007 – 2010) sur les effets de la chaleur sur la zone endommagée à proximité des galeries de stockage profond et la fin du programme 2007 – 2010 du groupement de laboratoire géomécanique de l’ANDRA (comportement thermomécanique de l’argilite du Callovo-oxfordien). Ce programme est prolongé pour une nouvelle tranche de 4 ans.

Concernant les mouvements de personnels, Ahmad Pouya, directeur de recherche à l’IFSTTAR a rejoint le CERMES et Siavash Ghabezloo a été recruté comme chargé de recherche. Enfin, Jean Sulem a succédé à Pierre Delage (parti en année sabbatique à Nanyang Technological University, Singapour) en septembre 2010 comme responsable de l’équipe.

 

Ouvrages géotechniques

 

L’axe de recherche Ouvrages géotechniques concerne plusieurs thèmes : les fondations, l’amélioration des sols, le calcul des ouvrages, le comportement d’interface milieu granulaire/structure, le calcul des ouvrages, les sols non saturés et les tunnels en milieux rocheux fracturés et tectonisés.

Dans le cadre des fondations, les études portent sur le comportement des pieux sous sollicitations cycliques  (ANR SOLCYP et Projet National SOLCYP), sur les pieux énergétiques (ANR PINRJ et opération de recherche en géothermie de l’IFSTTAR) et sur l’élaboration des nouvelles normes françaises de calcul des fondations superficielles et profondes, compatibles avec l’Eurocode 7 (CNJOG de l’AFNOR).

Le second thème sur l’amélioration des sols  concerne les inclusions rigides (projet National ASIRI), l’injection de coulis de renforcement dans les sols lœssiques (SNCF), le colmatage d’un écoulement (projet National ERINOH) et l‘écoulement des fluides à seuils (IFSTTAR).

Le troisième thème  aborde la problématique de la géotechnique ferroviaire, et plus particulièrement la rénovation des lignes anciennes. Les études sont actuellement menées sur le comportement hydromécanique de la couche intermédiaire,  le  phénomène de remontée bouseuse  et le renforcement par colonnes du soil-mixing (Projet RUFEX).

Les travaux sur le calcul des ouvrages portent sur des aspects fondamentaux (méthodes intégrales, couplage BEM/FEM), et sur la méthode multiphasique appliquée au calcul d’ouvrages en terre armée (IFSTTAR). Cette dernière méthode a débouché sur la modélisation numérique de l’évolution à long terme sous l’effet de la corrosion.

Dans le cadre de l’avant-dernier thème, sur les sols non saturés, on s’intéresse au comportement hydromécanique d’un lœss effondrable (collaboration avec SNCF) et sur les mécanismes  intervenant à l’échelle microscopique lors de sollicitations hydro-mécaniques (microtomographe aux rayons X).

Finalement, le thème tunnels en milieux rocheux et tectonisés porte sur le comportement des tunnels dans des terrains qui présentent des comportements atypiques de type « poussant » (collaboration avec le CETU)

 

Géomécanique et énergie

 

L’ axe de recherche Géomécanique et énergie comprend des travaux en relation avec les applications suivantes : Stockage géologique des déchets radioactifs ; Géomécanique pétrolière ; Géotechnique marine ; Stockage géologique du CO2.

Les recherches sur le stockage des déchets radioactifs se développent avec des partenaires tels que l’ANDRA, l’IRSN, le CEA, l’ONDRAF/EURIDICE (Belgique) et NAGRA (Suisse) dans le cadre de différents projets, comme le projet européen TIMODAZ et la participation au Groupement de laboratoires Géomécanique de l’ANDRA. Ces recherches portent sur le comportement des barrières ouvragées et des barrières géologiques argileuses (argiles et argilites) avec une attention particulière portée au rôle des couplages thermo-hydro-mécaniques et de l’endommagement sur leur pérennité et leur étanchéité à long terme.

Les recherches sur la géomécanique pétrolière se développent en partenariat avec TOTAL, l’IFPEN, l’IFSTTAR et l’Université de Lille sur différents problèmes tels que le comportement des ciments pétroliers en fond de puits, l’exploitation des sables bitumineux par injection de vapeur (SAGD), la réinjection d’eau de production et l’évolution de la perméabilité dans les réservoirs de sables pétrolifères.

Les travaux en géotechnique marine comprennent l’étude du comportement de sédiments marins profonds (projet CITEPH), du comportement des sols gazeux (IFREMER, FUGRO et JIP Ifremer, Fugro, Total, BP, Exxon-Mobil) et la modélisation élastoplastique du comportement des argiles marines du Golfe de Guinée (en collaboration avec University of Hong-Kong).

Les recherches sur le stockage géologique du CO2 sont menées dans le cadre de projets ANR et ADEME, de la chaire CTSC et de collaborations avec le BRGM et l’ENTPE. Elles concernent la caractérisation expérimentale et la modélisation du comportement THCM couplé de l'interface entre les matériaux du site de stockage (ciment, roche réservoir, roche de couverture), l'évolution de l'injectivité lors de l’injection  du CO2 supercritique en aquifère salin profond, l’étude de l'effet de l'assèchement induit par l’injection de CO2 dans la roche réservoir sur ses propriétés hydro-mécaniques et la modélisation de la perméabilité équivalente des milieux poreux fissurés par la méthode des équations intégrales singulières.

 

Risques naturels

 

Les études menées dans cet axe ont concerné le comportement des matériaux sous des sollicitations sismique, houleuse et climatique.

En collaboration avec les groupes GERSeV et GERCSRO du département GER de l’IFSTTAR, on s’est intéressé à la réponse sismique d’un massif sableux sous séisme. Cette étude a permis de valider un ensemble de dispositifs expérimentaux performants (triaxiaux de précision, colonne résonnante, centrifugeuse avec shaker) et des méthodes de calcul (modèle rhéologique et mise en œuvre numérique) dans le domaine sismique. Dans le cadre d'un projet de coopération bilatéral Tassili et en collaboration avec l'université de Blida en Algérie, on s'intéresse aux propriétés de liquéfaction de sables algériens typiques provenant de sites situés en zone sismique et, en particulier, à l'influence de la présence de particules fines sur les comportements observés.

On a poursuivi l’étude des lois de frottement dans les matériaux de faille. L’utilisation d’un matériau de faille modèle (sable) a permis l’étude expérimentale de l’effet de perturbations (déplacement, relâchement) sur la résistance et sur la perméabilité en collaboration avec l’IPGS. On s’est également intéressé à la compréhension des mécanismes de nucléation des séismes profonds avec une attention particulière à l’effet des couplages TCHM. En collaboration avec l’ENS, une étude théorique sur l’effet des transformations minérales sur la déstabilisation d’une faille est également développée.

En partenariat avec le CNRT et dans le cadre du projet RHEOLAT, on aborde le risque de liquéfaction des minerais de nickel qui contiennent une grande quantité d'eau et sont soumis lors du transport par voie maritime à des sollicitations cycliques engendrées par la houle et les vagues. L’objectif principal est d’étudier le comportement cyclique de ces minerais à différentes teneurs en eau, afin d’établir de nouvelles règles de transport maritime. En collaboration avec la Fondation MAIF et le BRGM, et aussi dans le cadre d’un projet ANR-ARGIC, on s’est intéressé à l’interaction sol-végétation-atmosphère, aussi bien au niveau expérimental qu’au niveau numérique. Cette étude a été poursuivie avec l’accent mis sur l’élargissement d’un modèle d’évaporation développé dans l’étude précédente pour d’autres sols. Dans le cadre du projet ANR-TerDouest, on étudie l’effet de la taille d’agrégats sur le comportement mécanique des sols traités aux liants hydrauliques soumis aux sollicitations climatiques. Les résultats permettront notamment d’interpréter les résultats obtenus in-situ à partir des résultats de laboratoire.