Mécanique des sols, géotechnique

Les travaux de recherche menés se placent dans le domaine de l’étude, de la compréhension, et de la modélisation physique et numérique du comportement des sols, en particulier les sols fins argileux naturels ou compactés, saturés et non saturés. Le but est d’apporter une contribution à la bonne maîtrise du comportement des ouvrages de construction dans les sols. Ces études couplées thermo-chemo-hydro-mécaniques et multi échelles, depuis l’échelle de la particule jusqu’à celle de l’ouvrage, sont menées en prenant en compte l’imposition de différents chemins mécaniques, hydriques et thermiques dans différentes conditions physico-chimiques, le couplage entre les propriétés microstructurales et le comportement hydromécanique, ainsi que les phénomènes liés au temps.

La détermination des paramètres TCHM des sols non saturés gonflants, l’influence combinée et/ou séparée du chargement mécanique, la prise en compte du retrait-gonflement et des cycles hydriques, l’apparition des fissures et le comportement post-rupture hydrique et mécanique sont les principaux défis scientifiques de l’étude de ce type de matériaux.

Les thématiques abordées sont : (i) Amélioration et traitement des sols, avec des exemples d’applications : remblais routiers et couches de forme, durabilité des performances des sols traités, remblaiement des carrières et des galeries de stockage de déchets radioactifs, colonnes ballastées, … (ii) Géothermie et Géostructures énergétiques : pieux, radiers généraux, murs de soutènements, tunnels, remblais, … et (iii) Gonflement, retrait et fissuration des sols : maisons individuelles, casiers de stockage de déchets, digues, remblais,…

Thématiques

• Amélioration et traitement des sols

La problématique porte sur la compréhension des couplages chemo-hydro-mécaniques dans les sols fins à travers l’étude de l’influence de différents produits de traitement, ainsi que de la circulation d’eau cimentaire en fonction de la température à court et à long termes. La caractérisation expérimentale de nombreuses propriétés hydromécaniques (compressibilité, résistance au cisaillement, perméabilité,…) de ces mélanges est effectuée au laboratoire. L’étude des différents couplages entre processus micro- et macroscopiques est un enjeu majeur. Dans ce contexte, un objectif plus particulier est de parvenir à apprécier la durabilité des effets du traitement des sols à très long terme lorsque le sol est soumis à une sollicitation environnementale.

• Géothermie – Géostructures énergétiques

L’adaptation de tout ou partie des structures de Génie Civil (pieux, remblais, parois de soutènement, …) en structures énergétiques engendre des questionnements sur l’impact de l’évolution et des variations cycliques de température sur la capacité portante du sol et les interactions sol-structure.

Différents essais géotechniques sont effectués avec la prise en compte des cycles de température, en laboratoire et sur modèles réduits. Ils fournissent des paramètres nécessaires à la modélisation numérique des phénomènes de couplage thermo-hydro-mécaniques liés au fonctionnement des structures énergétiques. Il s’agit d’une part, de mieux comprendre les phénomènes physiques mis en jeu, et d’autre part, de pouvoir transcrire ces derniers de manière accessible dans la conception des ouvrages.

• Gonflement, retrait et fissuration des sols

L’objet des travaux est de comprendre les mécanismes de gonflement micro- et macroscopiques des sols fins gonflants, afin de pouvoir identifier les paramètres influençant le gonflement, mesurer par différentes méthodes la pression et le potentiel de gonflement, et étudier l’influence du gonflement sur le comportement des ouvrages géotechniques.

Les résultats des modélisations actuelles du comportement des sols gonflants montrent leur limite durant les phases de séchage avancées. Ceci peut être expliqué par l’initiation et la propagation des fissures macroscopiques au-delà de la limite de retrait. Nos études s’orientent vers la compréhension, l’expérimentation et la modélisation numérique des phénomènes de retrait et l’apparition des fissures dans les sols argileux gonflants.

Relations nationales et internationales

• ANDRA, BRGM, IFSTTAR,
• Solétanche-Bachy – Bouygues Construction – Eurovia
• University of Exeter (Royaume Uni),
• Luléa University of Technology (Suède),
• Université de Monash (Australie),
• Université des Andes (Colombie)
• Università degli Studi di Napoli Federico II (Italie)
• Universidade Federal do Rio Grande do Sul (Brésil)
• École Polytechnique de Montréal (Canada)
• EGE University (Turquie)