Thématiques

Phénomène de liquéfaction

Celui-ci est responsable d’une majorité des dommages causés par les séismes. Démarrée il y a plus de 10 ans, cette problématique se focalise aujourd’hui sur la maîtrise des conditions aux limites des essais sur modèles réduits et la validation de modèle numérique prédictifs. Des demandes émergent de la pratique pour étudier l’effet d’impureté dans les sables (présence de fines) mais également sur de nouvelles méthodes de remédiation appelées ‘bio-inspired methods’.

Géotechnique offshore fixe 

Le développement des EMR (Energies Marines Renouvelables) et, en tout premier lieu, des éoliennes en mer posées soulève de nouveaux enjeux. Les méthodes de dimensionnement doivent être adaptées à ces nouvelles structures. La difficulté d’effectuer des essais sur site fait de la modélisation physique en centrifugeuse un outil de recherche incontournable. De plus, les technologies sont en constante évolution, les turbines sont de plus en plus puissantes et nécessitent d’adapter les fondations : des monopieux, le plus souvent. Pour modéliser de façon plus précise ces fondations, le mode d’installation par battage doit être reproduit le plus fidèlement possible en centrifugeuse, en complément des techniques d’installation par fonçage par exemple, déjà maîtrisées. D’autre part dans les zones sismique, le phénomène de liquéfaction est également un enjeu important où peu de données sont actuellement disponibles.

Géotechnique offshore ancrée

La future génération d’EMR sera flottante afin d’être ancrée à de plus grande profondeur. Le laboratoire travaille déjà dans cette thématique mais dans le domaine de l’offshore pétrolier avec, par exemple, l’étude de la prise en compte d’une tranchée devant des ancres à succion. Dans le domaine des EMR, de nouvelles problématiques se posent. Par exemple, est il possible de mutualiser une ancre entre plusieurs structures flottantes d'un même champs ? 

Fondations profondes 

Ce type de fondation permet de reporter les charges de l’ouvrage plus en profondeur. Si leur dimensionnement aux ELU sous chargement statique est aujourd’hui assez bien maîtrisé, il est aujourd’hui nécessaire d’aller plus loin dans la compréhension de leur comportement sous sollicitations non monotone (cyclique ou dynamique), non verticales, en particulier pour répondre aux exigences des ELS. Dans le cadre des sollicitations dynamiques, le cas du des pieux fondés en zone liquéfiable représente également un cas d’étude bien spécifique. Enfin, pour répondre à la question du démantèlement en fin de vie, certaines options se dessinent également, telle que celle des pieux hélicoïdaux. Chargés en compression ou en traction coaxiale (tours haubanées aujourd’hui, éoliennes flottantes demain,…),ces pieux ne rentrent pas encore aujourd’hui dans un cadre réglementaire en Europe. En particulier, une meilleure compréhension de l’usage des paramètres d’installation (couple, force) pour calculer leur capacité ultime est à explorer.

Renforcement de sols 

Les propriétés des sols en place sont parfois insuffisantes pour pouvoir construire. Le Laboratoire poursuivra la thématique du renforcement des sols par inclusions rigides, engagées depuis une vingtaine d’années, en se focalisant maintenant sur les effets inertiels et cinématiques sous sollicitations sismiques, sur le renforcement géosynthétique (zones de recouvrement, zones sous talus,…), sur les fondations isolées sous charges inclinées et excentrées et sur la prise en compte de charges roulantes, particulièrement pour de faibles épaisseurs de Plateforme de Transfert de Charge.

Stabilité d’ouvrages de soutènement

Destinés à retenir un massif de sol rapporté ou en place, ils peuvent adopter des formes variées allant du mur poids au voile ancré. Parmi eux, on trouve une technique de stabilisation des talus réalisés par déblai : les parois clouées. Leur stabilité est assurée par le frottement entre le sol et des éléments rigides tels que des clous ou des armatures. Or ces ouvrages soulèvent actuellement dans la profession des questions quant à leur dimensionnement sous chargement sismique en particulier. Ainsi leur déformabilité importante n’est pas prise en compte dans le dimensionnement sismique, ce qui peut conduire à une surévaluation des efforts et une distribution erronée des accélérations dans l’ouvrage. La première conséquence d’un surdimensionnement est le surcoût économique et environnemental des ouvrages. 

Méthodologies 

Sous sollicitation sismique, la maîtrise du degré de saturation des matériaux assez perméables est essentielle, les travaux engagés à 1g se poursuivent et également la technique de saturation en vol va être testée. D’autre part, après la réalisation d’un conteneur laminaire, en phase de prise en main, les collaborations internationales montrent tout l’intérêt du recours à des conteneurs rigides avec éventuellement face transparente et l’utilisation d’analyse d’images (PIV) obtenues grâce à un dispositif de caméras rapides. 

Modélisation numérique : éléments finis - macroéléments

Pour les pieux et monopieux, le laboratoire développe i), d’un côté, un code éléments finis 1D de type poutre de Timochenko avec des ressorts transversaux et anti-rotation et ii), d’un autre côté, des macroéléments représentant l’interaction sol – structure iii) enfin l’effet de la mise en place des pieux, qui concerne le domaine des grandes déformations la méthode SPH est utilisée. De plus La modélisation de la liquéfaction des colonnes de sol par modélisation 3D FEM est une autre thématique développée actuellement.