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L’ingénierie géotechnique à l’IfsttarOrientations et travaux en cours

Jean-Pierre RAJOTAdjoint au Chef de Département Géotechnique, Environnement,

Risques Naturels et Sciences de la Terre (GERS), en charge de la géotechnique

Sommaire• Éléments d’organisation et chiffres clés• Thématiques prioritaires du domaine

• Travaux en cours et illustration

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Le département GERS se présente selon quatre axes:

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Ville et environnementVille et environnement

•Gestion des eaux pluviales•Assainissement urbain•Pollutions en ville•Sols et milieux poreux•Vibrations

Risques naturelsRisques naturels

• Risques sismiques • Crues soudaines• Risque rocheux• Sécheresse• Glissements de terrain• Monitoring digues, cavités

Géophysique et évaluation non destructive

Géophysique et évaluation non destructive

• Géophysique de sub-surface• Évaluation et contrôle

des structure de génie civil

•Fondations, soutènements…•Ouvrages en terre•Terrassements•Comportement des sols•Comportement des roches

Ingénierie géotechniqueIngénierie géotechnique

Parts du CA 2015du département

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Auxquels contribuent six Laboratoires :

• 2B: Sol, roche et ouvrages géotechniques (SRO)

• 2C: Séisme et vibrations (SV)

• 2D: Eau et Environnement (EE)

• 2E: Géomatériaux et modèles géotechniques (GMG)

• 2F: Géophysique et évaluation non destructive (GéoEND)

• 2G: Risque rocheux et ouvrages géotechniques (RRO)

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UMR NAVIERÉquipe Géotechnique

K. Sab

UMR NAVIERÉquipe Géotechnique

K. Sab

Seismes et vibrations(SV)

J.F. Semblat

Seismes et vibrations(SV)

J.F. Semblat

Sols roches et ouv. Géotechniques (SRO)

C. Chevalier

Sols roches et ouv. Géotechniques (SRO)

C. Chevalier

Risque rocheux et ouv. Géotechniques (RRO)

J.P. Rajot

Risque rocheux et ouv. Géotechniques (RRO)

J.P. Rajot

UMR ISTerre Équipe Risques

P. Cardin

UMR ISTerre Équipe Risques

P. Cardin

Géophysique et évaluation non destructive (GéoEND)

O. Abraham

Géophysique et évaluation non destructive (GéoEND)

O. Abraham

Géomatériaux et modèles géotechniques (GMG)

L. Thorel

Géomatériaux et modèles géotechniques (GMG)

L. Thorel

NantesNantes

Champs-sur-MarneChamps-sur-Marne

Lyon BronLyon Bron

GrenobleGrenoble

NiceNice

Plusieurs implantations géographiques:

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Trois implantations, avec des compétences complémentaires,relativement complètes pour le dimensionnement des ouvrages

Compétences BronMarne-la-

ValléeNantes

Géologie   x  Reconnaissances   x xSismique xObservation sites et ouvrages x x  Modèles physiques xIdentification sols et roches   x xComportement sols et roches   x xTerrassement     xDimensionnement sol ou roches x x  

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Effectif (Laboratoires SRO, GMG, RRO, hors SV, GéoEND et UMR)

Nature de personnel Sept. 2015

Cadres de recherche(statut ingénieur ou chercheur)

21(dont 5 HDR)

Autre(techniciens, administratifs)

18

Doctorants (CDD) 13(plus ~10 co-encadrements)

Total: 52 personnes(39 permanents)

Un équipement d’exception

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Thématiques prioritaires Domaine de l’Institut depuis 1949, travaux de recherche finalisée en

soutien aux besoins en expertise de l’État. Construction de connaissances scientifiques par confrontation

permanente aux besoins de l’ingénierie Tradition d’observation des phénomènes sur sites et sur ouvrages

(limites des théories issues de la mécaniques: VER, rhéologie,…)

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Orientations thématiques (2014-…)Conception des fondations, soutènements et ancrages

Ouvrages en terre, terrassements et sols traités La conception, la durabilité et la rénovation des ouvrages en terre, en

particulier les ouvrages de protection maritimes et fluviaux,

L’évolution des techniques de terrassement pour une gestion durable des ressources,

La valorisation pour des applications géotechniques de matériaux considérés comme impropres au terrassement et de terres faiblement polluées.

Conception et résilience des ouvrages sous sollicitation d’impact (en développement)

Caractérisation des sites, des ouvrages et des matériaux (compétence à préserver)

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Conception des fondations, soutènements, ancrages

Opérations conjointes Cerema-Ifsttar: ImEOG, CaDORoc,…

Capacité portante des pieux échangeurs thermiques (ANR GECKO, clôture 2015), structures thermoactives (action COST…)

Résistance au cisaillement et comportement des interfaces entre béton et fondation des structures hydrauliques (partenariat EDF)

Comportement des ancrages passifs au rocher sollicités en tête en traction-cisaillement (partenariat SNCF Réseau)

Fondations des éoliennes off-shore (projet CHARGEOL)

Fondation glissante de pipe-line off-shore (Subsea7)

Rôle du parement dans le fonctionnement des murs cloués (partenariat GTS)

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Structures thermoactives basse température

Sondes géothermiquesPompage/injection sur nappe

Poursuivre/Valoriser les travaux sur le dimensionnement thermo-mécanique Préciser l’influence de la circulation des nappes Rendre compte de la géométrie réelle des ouvrages (groupes de pieux, parois

moulées, enceintes, tunnels Interaction entre ouvrages géothermiques Acquérir des données pour le dimensionnement

Pieux échangeurs thermiques

Travaux à venir sur structures thermoactives BT (divers projets):

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Fondation glissante de pipe-line off-shore (Subsea7)

Modèle réduite en place en centrifugeuse avant le test

Surface scan de l’empreinteaprès sollicitation latérale répétée

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Rôle du parement dans le comportement des murs cloués

Ouvrage expérimental instrumenté de Bévenais, hauteur 7.50 mCollaboration INSA de Lyon

• Continuité mécanique au parement,• Drainage inhérent au procédé et• Parement non gélif.

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Efforts dans les renforcements à proximitédu parement (instrumentation INSA – Lyon)

Efforts calculés(EC7, approche 3 et NF P 94270)

Ce procédé ouvre la porte à la mesure de la poussée des terres contre le parement des soutènements par clouage des sols en place, donc à l’amélioration de son dimensionnement. Il est adapté à la modélisation en déformations.

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Ouvrages en terre, terrassements, sols traités

Projet RFF, 2011-2014 (Fatigue des sols traités sous sollicitations dynamiques ferroviaires sur LGV)

Résistance à l’érosion des sols traités à la chaux (projet FEDER-CPER PACA Digue 2020)

Affouillement des ouvrages fluviaux (ANR SSHEAR)

Co-valorisation des sédiments et des fines de carrières (FUI COVASED, 2014-2018)

Réutilisation des terres excavées faiblement polluées (FNTP)

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D’après référentiel ferroviaire IN 3278 (2006)Partie supérieure des terrassements

Couche de forme (traitée ?)

Ballast

Sous-couche 0-31.5

255 kN, fréquence 25 Hz

Fatigue des sols traités sous sollicitations dynamiques ferroviaires sur LGV

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Flexion bi axiale développéedans le cadre de l’étude

Modélisations CESAR-LCPC et ALIZE

Module d’Young de la couche traitée (MPa)

Module et contrainte de rupture en flexiontrapézoïdale extrapolée à 100 millions de cycles

pour trois natures de sols du tracé

Éprouvette trapézoïdale (norme domaineroutier), préparation adaptée brevetée

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Conception et résilience des ouvrages sous sollicitation d’impact

Comportement des sables sous sollicitation d’impact (relation épaisseur couche de sable, diamètre et vitesse impacteur)

Résilience du bâti en montagne (Etude DGPR)

Qualification des merlons à l’impact (partenariat Terre Armée)

Texsol (Eiffage): Matelas amortissant pour résilience accrue

Designing buildings and INfrastructurEs ResilienT to ImpActing Loads from rock falls (INERTIAL, projet H2020 soumis)

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Qualification des merlons à l’impact

Construction d’un double mur en sol renforcé sur le pas de tir de la catapulte

Double mur en sol renforcé instrumenté après construction (hauteur 3.50 m)

• Capacité de résistance aux impacts élevée (10 to 30 MJ)

• Faible coût de construction, longue durée de vie et faible coût de maintenance

• Très bonne intégration paysagère

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Exemple de test: 3 tonnes, 100 km/h, à environ 1 m du sommet du massif

Très faible valeur de la vitesse de l’onde de compression dans le sol (~ 200 m/s)

Dissipation d’énergie dans le parement apparemment négligeable

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Caractérisation des sites, des ouvrages et des matériaux

Projet National sur le pressiomètre (ARSCOP)

Auscultation des ancrages passifs au rocher

Comportement d’un massif de sol renforcé au passage d’un TGV (ligne LGV SEA)

Surveillance des digues par drones (FUI DIDRO): caméras IR,…

Surveillance des digues maritimes par écoute sismique passive (projet régional VIBRIS)

Nouveau radar ULB (FUI Remote): premiers essais en 2015 ?!

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Coupes de résistivité d’une levée de Loire par analyse inverse sur modèle 3D, traité avec stratégie « 3D- », très économique en temps de calcul et bien plus fiable qu’un modèle 2D

Auscultation électrique d’une digue de Loire près de Saumur

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