E-PILOT

https://e-pilot.univ-gustave-eiffel.fr/

Les centres urbains des grandes villes du monde entier se densifient progressivement, en raison de l'énorme croissance démographique de ces dernières années. Ces changements mettent à rude épreuve les infrastructures existantes, nécessitant l'expansion ou la construction de nouveaux réseaux de transport souterrains. En France, c'est notamment le cas du projet du Grand Paris Express et de l'extension du métro de Toulouse. Les travaux d'excavation souterraines ayant un impact sur le mouvement des terres avoisinantes jusqu'en surface, le creusement de nouveau tunnels à de potentielles conséquences sur des structures existantes, leurs intégrités et la sécurité des usagées et en particulier dans le cas de structures fondées sur pieux. Ces conséquences néfaste pourraient être limités ou contrôlés de manière significative en prédisant le comportement des fondations pendant et après les phases d'excavation et de construction du tunnel, puis lors de la phase d'exploitation. De tels progrès permettrait notamment de limiter l'impact financiers lors des phases de construction et l'amélioration les performances environnementales des projets d'infrastructure.

Le projet E-PILOT aidera à améliorer la compréhension et la maitrise des phénomènes liés au creusement des tunnels et leurs impact sur les structures existantes, a la fois pendant la phase de construction et  pendant la phase d'exploitation du tunnel. A l'heure actuelle les retours d'expérience et  les analyses post-enquête de la profession et des chercheurs soulignent l'impact potentiel du creusement de tunnels sur les structures existantes en termes de tassement et l'impact dû aux vibrations transmises par le sol pendant la construction et l'exploitation du tunnel.

Ces sujets de recherche ont été identifiés comme nécessitant un travail de collaboration entre professionnels et universitaires. Ils peuvent être regroupés en deux thèmes de recherche :

1. Améliorer la modélisation et la conception optimisée de la réponse des pieux au creusement de tunnels et à l'exploitation ferroviaire des tunnels à partir de nouvelles données
2. Améliorer la modélisation numérique et analytique de la propagation des vibrations induites transmises par le sol dans des domaines géologiques complexes.

La modélisation en centrifugeuse a pour but de reproduire à échelle réduite des configurations test en conservant le comportement des sols et les gradients de contraires des sols réels. Les éléments constitutifs du problème sont alors reproduit à l'échelle afin de représenter les sollicitations imposée au système. L’université Gustave Eiffel dispose pour cela sur le site de Nantes Bouguenais d'un équipement remarquable. Il s'agit d'une centrifugeuse dédiée au problématique de la modélisation géotechnique permettant d'imposer des champs de gravité macroscopique de 100g aux modèles réduits.

Le premier élément de la modélisation utilisé est le dispositif "trap-door". Elle permet de représenter de manière simplifiée, l'effet de l'excavation d'un tunnel sous des structures sur pieux. Les mouvements du sol induits par le creusement d'un tunnel peuvent affecter l'équilibre d'un système de pieux existant, provoquant des tassements inégaux. Pour le projet E-PILOT une nouvelle configuration sera développé en employant un concept de trappes circulaires, s'ouvrant uniformément verticalement ou horizontalement. Le mouvement de la trappe, contrôlée par un actionneur, permet alors de d'imposer un mouvement du sol en profondeur et se répercutant en surface. Deux orientations de la trappe seront exploitées. Elles correspondent à différentes phases de creusement de tunnels à proximité des pieux.

Le second élément important de cette modélisation est le dispositif de pieux contrôlé par un actionneur vertical. Accompagner d'une instrumentation en charge, en mouvement et en fibre optique, ce dispositif permettra d'imposer diverse sollicitation au pieux test et de suivre leur comportement tout au long de l'expérimentation. Enfin, à l'issue des essais d'excavation, la capacité portante des pieux pourra être testé et comparer à celle de pieux témoins.

Enfin, les essais seront conduits dans un conteneur à face transparente de manière à observer les différents mécanismes développés lors du creusement de tunnels. Les mouvements induits dans le sol pourront être suivi par analyse d'image et suivit de particules.