MASTER recherche M2

« Mécanique des Sols, des Roches et des Ouvrages dans leur Environnement »

(MSROE)

Établissements partenaires :

École Centrale Paris Université Pierre et Marie Curie (Paris VI)

École des Ponts ParisTech École Polytechnique

École Normale Supérieure de Cachan

Session 2014-2015

Fonctionnement - Cours Obligatoires - Cours Optionnels

http://www.master-gce.ecp.fr

MSROE 2014-2015 2

I - Pédagogie organisée autour de la recherche Initiation à la Recherche : Projet d'Initiation à la Recherche Le PIR est un projet individuel commençant à partir du lundi 27 octobre 2014. Il s’effectue en s’insérant dans une équipe de recherche rattachée à une école partenaire. Il sera organisé une soutenance à mi-parcours du PIR (sans notation et sans remise de rapport écrit) en janvier 2015 afin de vérifier que les élèves ont bien compris ce qui leur est demandé. Le PIR donne lieu à une soutenance orale obligatoire début mars 2015 (30 min) avec remise d’un rapport de PIR (20 pages maximum hors annexes) une semaine précédant l’oral. Deux demi-journées par semaine lui sont systématiquement réservées. Activités d’ouverture : (une 1/2 journée par mois minimum doit lui être consacrée) Séminaires : ceux des différents laboratoires. Ouvrages : Visites de chantiers, de sites, de laboratoire Conférences : réunions des Comités Français de Mécanique des Sols, de Mécanique des Roches et Géologie de l'Ingénieur, etc… Activités transversales : Une séance de bibliographie sera organisée afin que les élèves se familiarisent avec ces techniques. Stage de recherche : Le stage se déroule dans une équipe de recherche associée à l’Ecole partenaire ou bien en entreprise. Les étudiants reçoivent une indemnité de stage. Le stage démarre à partir de début mars 2015, après les soutenances orales de PIR, et consiste en une mise en œuvre pratique des outils de recherche débouchant sur des résultats. La soutenance orale de stage est prévue fin juin 2015 (45 min). Un rapport de stage est exigé en 20 pages maximum (hors annexes). Il doit être remis aux membres du jury de stage une semaine avant l’oral. 1 cours =1 UE (Unité d’enseignement) vaut 3 ou 6 ECTs selon le cours. Obligatoires : 7 UE soit 7 cours 1/ Comportement non linéaire 2/ Méthodes numériques 3/ Méthodes expérimentales 4/ Génie parasismique et évaluation des risques 5/ Microstructure et comportement des sols non saturés 6/ Reconnaissances géologiques, géotechniques et géophysiques 7/ Mécanique des roches et des ouvrages souterrains

MSROE 2014-2015 3

Optionnels : 3 UE (3 cours) proposés. En choisir DEUX sur les deux proposés : Ou bien option ENPC - Interactions sols-structures pour les fondations et les soutènements Ou bien option ECP - Pollution et protection des nappes Ou bien option UPMC - stage géophysique Cours de mise à niveau : - Mécanique des Milieux Continus élémentaire (MMC 1), - Méthode des Éléments Finis élémentaire (EF 1).

********** II - Organisation des cours Les enseignements se partagent entre plusieurs sites géographiques : - l’École des Ponts ParisTech (ENPC) : cours tous les mercredis-jeudis - l’École Centrale Paris (ECP) : cours tous les lundis-mardis-vendredis - l’Université Pierre et Marie Curie de Paris 6 (UPMC P6) : cours le mardi sur 5 semaines - Ecole Normale Supérieure de Cachan pour l’UE Méthodes expérimentales et quelques TPs - Université Paris X (Orsay) pour des TPs Avec le concours de : - l’École Polytechnique (X), - l’Institut Français du Pétrole (IFP), - le Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) - l’Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l’Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR).

MSROE 2014-2015 4

7 Cours obligatoires 3 ECTS Responsable Comportement non linéaire (RMCS) Rhéologie et modélisation du comportement des Sols

ECP

A.MODARESSI

Méthodes numériques ENPC N. DRONIUC Ph. MESTAT

Méthodes expérimentales ECP

ENPC ENS-C

F. LOPEZ-CABALLERO J-C. DUPLA

F. BENBOUDJEMA

Reconnaissances géologiques, géotechniques et géophysiques ENPC / UPMC

F. REJIBA N. LEMOINE

M de RAFELIS J. CANOU

J-P MAGNAN R. COJEAN

6 ECTS Responsable

Génie parasismique et évaluation des risques (GPS+MIFO) ECP F. LOPEZ

CABALLERO R. COTTEREAU

Microstructure et comportement des sols non saturés. ENPC/ECP

Y J CUI J-M. FLEUREAU

P. DELAGE JN. ROUX

A.M. TANG

Mécanique des roches et des ouvrages souterrains ENPC J. SULEM A. POUYA P. BEREST

2 cours optionnels à choisir parmi les 3 ci-dessous 3 ECTs

par option

Stage de Géophysique (limité à 16 places) UPMC F. REJIBA

Pollution et protection des nappes ECP A. MODARESSI

Interactions sols-structures pour les fondations et les soutènements ENPC

A. CORFDIR F. ROCHER LACOSTE

Ph. MESTAT Tous les enseignements théoriques sont complétés par des travaux dirigés inclus dans l'emploi du temps. L’initiation à la recherche : outre le projet, elle inclut les activités transversales de métrologie et d’initiation à la bibliographie ainsi que les activités d’ouverture qui font l’objet d’une appréciation. A l’ECP, elle comprend aussi l’Anglais. Il n’est pas prévu d’anglais ni à l’ENPC ni à Paris 6. Le stage de recherche de 4 mois au minimum : il a lieu au second semestre à partir de début mars 2015.

Le diplôme de master s’obtient avec 60 ECTs

MSROE 2014-2015 5

III - Fonctionnement

Les inscriptions se font dans l’établissement dans lequel vous avez été admis. C’est l’établissement d’inscription qui gère toutes les formalités

administratives :

- carte d'étudiant,

- certificat de scolarité,

- sécurité sociale,

- visite médicale,

- fiches de notes,

- diplôme, etc.

Afin de pouvoir suivre les cours qui ont lieu dans les établissements autres que

celui d’inscription, il est nécessaire d’effectuer au préalable une inscription

« simplifiée » auprès de ces établissements (voir paragraphe suivant). Cela

permet également d’avoir accès aux services proposés par l’établissement :

restauration, centre de documentation, centre de traitement informatique, etc.,

selon les accords entre établissements. À l’École Centrale de Paris Service des inscriptions : Service de Gestion Administrative de l’Etudiant (SGAE) Bâtiment Olivier, N 345 Secrétariat administratif du Master : Delphine Santigny Bureau N102, Bâtiment Olivier +33 1 4113 1664 Email : delphine.santigny@ecp.fr Gestion pédagogique du Master : Mme Martine LAVABRE Bureau C108 – Bât. Dumas Tel : 01 41 13 11 22 Email : martine.lavabre@ecp.fr

MSROE 2014-2015 6

Documentation : Centre de documentation / Rez-de-chaussée du Bâtiment Olivier Salle de cours à l’ECP : Salle du Master M2 MSROE / Salle C119 au rez-de-chaussée du Bâtiment Dumas À l’École des Ponts ParisTech Service des inscriptions : Mesdames Sandrine GUILLERME et Patricia PIAT au Bureau de la Vie Étudiante (BVE). Bureau 227 - 2ème étage – Aile Vicat Gestion pédagogique du Master : Mme Alice TRAN Tel : 01 64 15 36 84 Email : alice.tran@mail.enpc.fr Documentation : Centre de documentation dans le hall de l’École des Ponts ParisTech. Salles de cours à l’École des Ponts ParisTech : les salles sont indiquées sur les écrans dans le hall de l’Ecole des Ponts Paristech. Les salles sont susceptibles d’êtres modifiées à la dernière minute. Pensez à vérifier sur les écrans de télé dans le hall de l’ENPC ! À l’université Paris 6 Secrétariat du Master : Mme Annick SOUTARSON 4, Place Jussieu 75252 PARIS cedex 05 Téléphone : 01 44 27 47 32 Email : annick.soutarson@upmc.fr Salle de cours à P 6 : les cours de P6 ont lieu en salle Pacifique - Couloir 46/56 - Université Paris 6

MSROE 2014-2015 7

IV - Cours obligatoires

Parcours MSROE : fiche de présentation d'un enseignement

Comportement non linéaire (CNL) Responsable : Arézou MODARESSI Code : CNL

Cours obligatoire ECP 3 ECTS

8 séances de 3h =

24h

Objectifs (place dans la formation, positionnement par rapport à la recherche, acquisitions visées) : Dans la pratique de la géotechnique, la modélisation du comportement des sols est une étape importante qui conditionne la qualité des analyses des ouvrages. Les modèles utilisés traditionnellement dans les études géotechniques sont très divers. Ces modèles représentant le comportement physique ou mécanique du sol en utilisant des aspects théoriques de la mécanique des milieux continus et sur des résultats d’études expérimentales en laboratoire et en place. Le but de cette partie du cours est de présenter les éléments de rhéologie nécessaire pour la modélisation moderne des sols. Le cours s’appuie d’une part, sur une approche synthétique des comportements physiques des sols dans le domaine des petites déformations (élastiques), des déformations moyennes (incluant des aspects cycliques), des grandes déformations (plasticité parfaite, rupture). D’autre part, il présente les bases d’une modélisation des comportements observés : élasticité linéaire et non linéaire, plasticité, etc. L’accent est mis sur les hypothèses à la base de chaque modèle et des limitations qu’elles entraînent sur une bonne représentation du comportement physique, ainsi que la détermination des paramètres dans l’optique de leur utilisation dans un code de calcul. Mots-clés : Modèle Constitutive, Rhéologie, Milieu Continu, Essais de laboratoire, Domaines de comportement, Cam Clay Résumé et description succincte du cours : Cours n° 1-2 : Thermodynamique, élasticité, thermoélasticité(A. Modaressi) Cours n° 3 et 4: Viscoplasticité et variables internes ; plasticité parfaite, loi de normalité, critères (Von-Mises, Tresca, Drucker-Prager, Mohr-Coulomb) : écrouissages isotrope et cinématique, éléments sur les modèles non associés (A. Modaressi) Séance n° 5 et 6 : Comportement des sols, observations à partir des essais au laboratoire (F. Lopez- Caballero) Séance n°7 : Modèles types décrivant le comportement des sols (A. Modaressi) Séance no 8 : Intégration du modèle de comportements (e.g. Cam Clay) sur chemins de chargements particuliers (A. Modaressi) Pré-requis éventuels : MMC, Elasticité, Plasticité Formes pédagogiques utilisées (nb. heures, ...) 5X2 cours, 3X3 TD, et 0 TP Polycopie : oui x non q Cours sur le site web : oui x non q Autres cours connexes : Sols Non saturés, Mécanique des Roches, Milieux discontinus et granulaires, Eléments finis en géotechnique Constitution de l'équipe (noms et coordonnées): Arezou MODARESSI - arezou.modaressi@ecp.fr; LMSS-Mat - tel : 01 41 13 1387 Fernando LOPEZ CABALLERO - LMSS-Mat, tel: 01 41 13 1454 Contraintes particulières : Bibliographie: - Jean-Louis Chaboche, Jean Lemaître, Ahmed Benallal, Rodrigue Desmorat, Mécanique des matériaux solides -J. Biarez and Hicher P.Y. Elementary mechanics of soil behaviour, saturated and remolded soils. A.A. Balkema, Amsterdam, Netherlands, 1994. - Constitutive Equations for Engineering Materials, Volume 1 & 2, Chen & Saleeb, Elsever, - J.P. Bardet. Experimental Soil Mechanics. Prentice Hall, Upper Saddle River,NJ, 1997. - Manuel de Rhéologie des Géomatériaux, sous la direction de Felix Darve , Presse de l’ENPC, 1987

MSROE 2014-2015 8

Méthodes numériques (MN)

Responsable : Philippe MESTAT /

Niculai DRONIUC Code : MN

Cours obligatoire ENPC 3 ECTS

7 séances de 3h =

21h

Objectifs (place dans la formation, positionnement par rapport à la recherche, acquisitions visées) : L’objectif de ce cours est de présenter la méthode des éléments finis et les méthodes de résolution modernes qui permettent de traiter les problèmes non linéaires d’interaction avec le sol et leur environnement ou de stabilité de massifs naturels. Les formulations et techniques de résolution enseignées sont celles qui sont implémentées dans les grands logiciels de modélisation numérique utilisés dans les centres de recherche. Ce cours est essentiel pour bien comprendre la démarche de modélisation numérique, dont l’utilisation dans les milieux professionnels et dans le milieu de la recherche est aujourd’hui incontournable. Ce cours est également indispensable pour suivre plusieurs cours d’options. Mots-clés : Eléments finis, élastoplasticité, comportement non linéaire, algorithmes Résumé et description succincte du cours : 1 Comportement non linéaire – Élastoplasticité 2. Méthode des éléments finis en comportement non linéaire 3. Intégration des lois de comportement incrémentales 4. Introduction aux problèmes de validation, à la qualité des calculs et aux contrôles des résultats 5. Introduction aux problèmes d’interactions sol-structures en statique 6. Contrôle final (3 heures). Pré-requis éventuels : Mécanique des milieux continus, rhéologie des sols Formes pédagogiques utilisées (nb. heures, ...) : cours (15 h), travaux dirigés (6h), contrôle (3h) Polycopie : oui ⌧ non q Cours sur le site web : oui q non ⌧ Autres cours connexes : Mécanique des milieux continus Constitution de l'équipe (noms et coordonnées): Philippe MESTAT – IFSTTAR - Philippe.Mestat@ifsttar.fr Niculai DRONIUC – IFSTTAR – niculai.droniuc@ifsttar.fr Contraintes particulières : Bibliographie: Voir polycopié. Prat M., Bisch Ph., Mestat Ph., Millard A., Pijaudier-Cabot G. (1995) La modélisation des ouvrages. Collection AFPC-Emploi des éléments finis en génie civil. Editions Hermès, Paris, 770 p. Prat M., Bisch Ph., Mestat Ph., Millard A., Pijaudier-Cabot G. (1997) Calcul des ouvrages généraux de construction. Collection AFPC-Emploi des éléments finis en génie civil. Editions Hermès, Paris, 768 p.

MSROE 2014-2015 9

Génie parasismique et évaluation des

risques (GPER)

Responsable : Fernando LOPEZ

CABALLERO Code : GPER

Cours obligatoire ECP 6 ECTS

21 séances de 3h

= 21h

Objectifs (place dans la formation, positionnement par rapport à la recherche, acquisitions visées) : A l'issue de ce cours les étudiants connaîtront les éléments essentiels pour la gestion des risques naturels, de la prise en compte des incertitudes de données, de sa modélisation probabiliste allant des données jusqu’à la réponse des ouvrages. Ils seront aussi capables d’estimer la capacité (résistance sismique) d’une structure de génie civil ainsi que de calculer la demande exigée par les ondes sismiques (de la source jusqu’au site) frappant l’ouvrage. Mots-clés : Probabilités, statistiques, incertitudes, analyse de données, séismes, aléa, vulnérabilité physique et systémique, risques, dynamique des sols et de structures Résumé et description succincte du cours : Ce cours est divisé en deux grandes parties : la Modélisation des Incertitudes (MIFO) et le Génie parasismique (GPS). Concernant la partie Modélisation des incertitudes la structure du cours est : - L’analyse de risque (1 séance) - Rappel des bases de la théorie des probabilités : variables aléatoires, champs stochastiques, statistique. (3 séances) - Outils de modélisation probabiliste et méthodes de propagation des incertitudes (3 séances) - Deux axes (4 séances) :

- axe 1 : spécialisation vers les méthodes fiabilistes et leurs applications en Géotechnique ; - axe 2 : spécialisation vers l’implémentation numérique des EF stochastiques.

Concernant la partie Génie Parasismique la structure du cours est : - Rappel des notions essentielles de dynamique des structures et de propagation des ondes dans un milieu élastique (3 séances) - Eléments de sismologie et du mouvement sismique pour l'ingénieur (2 séances) - Réponse sismique de structures (2 séances) - Deux axes (3 séances) :

- axe 1 : spécialisation vers la dynamique des sols numérique et expérimentale ; - axe 2 : spécialisation vers le dimensionnement une structure parasismique.

Pré-requis éventuels : notions de la mécanique des sols et des structures, de la sismologie Formes pédagogiques utilisées (nb. heures, ...) Cours magistral de 3h avec des séances de TD et TP numériques. L’évaluation se fera en deux contrôles écrits (Un contrôle pour chaque partie) Polycopie : oui q non n Cours sur le site web : oui n non o Autres cours connexes : GPS, GEOL, RGG, DPN Constitution de l'équipe (noms et coordonnées): Fernando Lopez-Caballero, ECP Lab. MSSMat, fernando.lopez-caballero@ecp.fr Frédéric Ragueneau, ENS-Cachan LMT, ragueneau@lmt.ens-cachan.fr Fabian Bonilla, IFSTTAR, luis-fabian.bonilla-hidalgo@ifsttar.fr Jean Canou, ENPC CERMES, canou@cermes.enpc.fr Régis Cottereau, ECP Lab. MSSMat, regis.cottereau@ecp.fr Fabrice Gatuingt, ENS-Cachan LMT, gatuingt@lmt.ens-cachan.fr Contraintes particulières : Les séances se dérouleront à l’ECP sauf les séances sur la réponse sismique des ouvrages et les axes 2 de chaque partie qui seront dispensées à l’ENS Cachan. Bibliographie: ///

MSROE 2014-2015 10

Méthodes expérimentales (ME)

Responsable : Fernando LOPEZ-

CABALLERO / Jean-Claude DUPLA Code : ME

Cours obligatoire ECP 3 ECTS

7 séances de 3h =

21h

Objectifs : se familiariser avec différentes techniques de mesure utilisées en génie Civil. Mots-clés : Résumé et description succincte du cours : - cours d’introduction (pourquoi une mesure, comment de façon générale, ce qu’on en fait (identification de paramètres matériaux, surveillance d’ouvrage, etc.) avec quelques exemples - les séances suivantes concernent différentes techniques de mesures utilisées en mécaniques (e.g. corrélation d’image, Ultra-sons et CND, microscopie …). Pré-requis éventuels : Formes pédagogiques utilisées : 3 séances de cours et 4 séances de TP. Polycopie : oui q non n Cours sur le site web : oui q non n Autres cours connexes : Constitution de l'équipe (noms et coordonnées): Fernando LOPEZ CABALLERO / fernando.lopez-caballero@ecp.fr Jean-Claude DUPLA / dupla@cermes.enpc.fr Contraintes particulières : Bibliographie:

MSROE 2014-2015 11

Microstructure et comportement des sols

non saturés (MCSNS)

Responsables : Jean-Marie FLEUREAU/ Yu

Jun CUI / Jean-Noël ROUX / Pierre

DELAGE / TANG Anh Minh

Code : MCSNS

Cours obligatoire ENPC 6 ECTS

17 séances de 3h

= 51h

Objectifs (place dans la formation, positionnement par rapport à la recherche, acquisitions visées) : L’objectif du cours est de présenter les notions de base du comportement des sols non saturés et des applications correspondantes, et de montrer les principales différences par rapport au comportement des sols saturés et à la mécanique des sols « classique ». Mots-clés : Mécanique des sols, succion Résumé et description succincte du cours : Notions de capillarité et de succion ; méthodes de mesure ou d’imposition de la succion ; écoulements dans les sols non saturés ; retrait et gonflement des sols sous l’effet des cycles de succion ; variations de volume et de résistance des sols non saturés sous chargement isotrope, oedométrique et triaxial ; modélisation du comportement des sols non saturés Pré-requis éventuels : Mécanique des sols Formes pédagogiques utilisées (nb. heures, ...) Cours : 12 séances de 3h TD : 5 séances de 3 heures Polycopie : oui q non X Cours sur le site web : oui X non q Autres cours connexes : RMCS, DPN Constitution de l'équipe (noms et coordonnées): J.M. FLEUREAU - fleureau@ecp.fr Yu. Jun CUI – cui@cermes.enpc.fr – Tél : 01 64 15 35 50 Pierre DELAGE - delage@cermes.enpc.fr Jean-Noël ROUX – jean-noel.roux@ifsttar.fr Contraintes particulières : Bibliographie: Projets d’initiation à la recherche associés :

MSROE 2014-2015 12

Reconnaissances géologiques, géotechniques et

géophysiques (RGGG)

Responsable : Fayçal REJIBA / Nicolas

LEMOINE / Marc de RAFELIS / Roger

COJEAN / Jean CANOU / Jean-Pierre

MAGNAN

Code : RGGG

Cours obligatoire P6 6 ECTS

14 séances de 3h =

42h

Objectifs (place dans la formation, positionnement par rapport à la recherche, acquisitions visées) : Le cours présente les données géologiques et hydrogéologiques de base et les techniques qui permettent la description, la compréhension et la caractérisation des sites et des terrains, pour une bonne approche des problèmes géotechniques et géomécaniques. Mots-clés : Géologie, Minéralogie, Pétrographie, Stratigraphie, Géologie structurale, Cartes géologiques, Hydrogéologie, Ecoulements souterrains, Hydraulique des puits, Exploitation des eaux souterraines, Protection des ressources en eau. Géophysique, Essais en place. Organisation des reconnaissances géologiques et géotechniques Résumé et description succincte du cours : Introduction : Objectifs et organisation de la reconnaissance des terrains et des sites. Généralités sur les outils Partie 1 (Géologie) : structure du globe et dynamique de la lithosphère ; minéralogie ; sédimentologie et roches sédimentaires ; magmatisme et roches magmatiques ; métamorphisme et roches métamorphiques ; stratigraphie ; Géologie structurale ; Cartes géologiques (conception, lecture, exploitation). Partie 2 (Hydrogéologie) : écoulements souterrains, structures hydrogéologiques, nappes d’eaux souterraines ; hydraulique des puits et applications ; exploitation et protection des eaux souterraines. Partie 3 (Géophysique) : Bases des techniques de la géophysique. Reconnaissances mécaniques, électriques et électromagnétiques. Sismique réfraction. Stage de terrain Partie 4 (Caractérisation géologique et mécanique des sites) : Application de la géologie à la région parisienne. Techniques de reconnaissance par essais en place. Pré-requis éventuels : Mécanique des sols Formes pédagogiques utilisées (nb. heures, ...) ; Cours : 8 séances de 3h stage sur site : 6 séances de 3 heures Polycopié : oui Cours sur le site web : non Autres cours connexes : Constitution de l'équipe (noms et coordonnées): Fayçal REJIBA - faycal.rejiba@upmc.fr Jean CANOU - canou@cermes.enpc.fr Jean-Pierre MAGNAN - jean-pierre.magnan@mail.ifsttar.fr Contraintes particulières : Néant Bibliographie:

MSROE 2014-2015 13

Mécanique des roches et ouvrages

souterrains (MROS)

responsable : Jean SULEM / Ahmad POUYA /

Pierre BEREST Code : MROS

Cours obligatoire ENPC 6 ECTS

18 séances de 3h =

54h

Objectifs : Le cours présente les bases de la modélisation du comportement des roches et des massifs rocheux et les applications aux ouvrages souterrains (tunnels, galeries, cavités souterraines). Les effets dus aux discontinuités, aux écoulements fluides et à la température sont également introduits dans le cours. Mots-clés : Roches, lois de comportement, discontinuités, milieux poreux, température, tunnels, stockages souterrains. Résumé et description succincte du cours : -Modélisation du comportement des roches : comportement linéaire et non linéaire, fluage, endommagement, rôle des discontinuités. -Essais en laboratoire et étalonnage des lois de comportement -Eléments de poromécanique et de thermomécanique. -Contraintes et déformations autour des excavations souterraines -Modélisation du comportement des tunnels et des galeries de stockage souterrains – Rôle des discontinuités – Prise en compte des écoulements fluides. -Dimensionnement des soutènements -Stockages géologiques Pré-requis éventuels : Mécanique des milieux continus Formes pédagogiques utilisées (nb. heures, ...) Cours : 12 séances de 3h TD : 6 séances de 3 heures Polycopie : oui x non q Cours sur le site web : oui non x Autres cours connexes : , RGGG, Eléments finis en géotechnique Constitution de l'équipe (noms et coordonnées): Jean SULEM – sulem@cermes.enpc.fr Tél. : 01 64 15 35 45 Ahmad POUYA – ahmad.pouya@enpc.fr – tél: 01 64 15 35 65 Pierre BEREST - berest@lms.polytechnique.fr Contraintes particulières : Bibliographie:

- Manuel de mécanique des roches, Presses de l’Ecole des Mines - Panet M., Le calcul des tunnels par la méthode convergence-confinement, Presses de l’Ecole des Ponts - J.C. Jaeger, N.G.W. Cook, R.W. Zimmerman, Fundamentals of Rock Mechanics, Blackwell Publishing

MSROE 2014-2015 14

V - Cours optionnels de l’École Centrale de Paris

Pollution et protection des nappes (PPN)

Responsable : Arezou MODARESSI / Code: DPN

Cours optionnel ECP 3 ECTS

10 séances de 3h

= 30h

Objectifs (place dans la formation, positionnement par rapport à la recherche, acquisitions visées) : Maîtriser la quantité et la nuisance des déchets ainsi qu’assurer la bonne qualité de l’eau sont des objectifs importants de la société actuelle. Ce dernier point fait l’objet de la Directive Européenne sur l’Eau. Ce cours traite différents aspects liés aux déchets, importants de point de vue géotechnique. L'analyse et l'évolution du transport d'un polluant dans un système hydrogéologique impliquent la connaissance des phénomènes mis en jeu. Si des approximations simplifiées peuvent être faites pour avoir des ordres de grandeurs lors que les phénomènes rencontrés ne sont pas complexes, ni couplés entre eux, dans la plupart des cas l'utilisation de la simulation numérique comme outil de gestion quantitative et qualitative du milieu aquifère est indispensable. Cet outil devient encore plus indispensable lors qu’on s’intéresse au développement des solutions de protection et/ou dépollution des eaux impliquant des phénomènes complexes et couplés. On insistera également sur la notion de qualité des résultats obtenus par les méthodes numériques. Mots-clés : Nappes souterraines, déchets, transport, transfert, Modélisation numérique Résumé et description succincte du cours : Cours n°1 : Hydrogéologie, polluants et leur dynamique dans les eaux souterraines Cours n°2 : Gestion des eaux souterraines, surveillance et techniques de traitement des sites pollués Cours n°3 : Modélisation des formations géologiques; Introduction à la Géostatistique Cours n°4-5 : La Géotechnique des déchets Cours n° 6 : Modélisation du transport et transfert des polluants Travaux Dirigés : Etudes de cas à l’aide d’un logiciel éléments finis Pré-requis éventuels : - Formes pédagogiques utilisées (nb. heures, ...) : Cours : 6 séances de 3h TD : 4 séances de 3 heures Polycopie : oui x non q Cours sur le site web : oui x non q Autres cours connexes : Constitution de l'équipe (noms et coordonnées): Arézou MODARESSI - arezou.modaressi@ecp.fr; et d’autres intervenants universitaires et industriels Contraintes particulières : Bibliographie: -G. de MARSILY, Hydrogéologie quantitative, Ed. Masson Paris, 1981 -C.W. Fetter, Contaminant Hydrogeology, Prentice-Hall, 1999 -K. Spitz & J. Moreno, A practical Guide to Groundwater & Solute transport Modeling, John Wiley & Sons, 1996

MSROE 2014-2015 15

VI - Cours optionnels de l’École des Ponts ParisTech

Interactions sols structures pour les fondations

et les soutènements (ISSFS)

Responsable : Frédéric ROCHER LACOSTE / Alain CORFDIR / Roger FRANK / Niculai DRONIUC

Code : ISSFS

Cours optionnel ENPC 3 ECTS

10 séances de 3h =

30h

Objectifs : Il s’agit d’un cours d’initiation aux modélisations et méthodes numériques utilisées pour les fondations et les soutènements. On se concentre sur l’interaction sol/structure. On présentera à la fois les méthodes courantes et les méthodes utilisables de manière plus exceptionnelle pour des ouvrages particuliers ou pour la recherche. Mots-clés : méthodes numériques, méthode des éléments finis, méthode des fonctions de transfert de charge, module de réaction, fondations superficielles, mixtes, profondes, murs de soutènement, écrans, remblais renforcés, interaction sol-structure, déplacements. Résumé et description succincte du cours : 1) Les grandes problématiques de la modélisation de l’interaction sol/ouvrage 2) Les nouvelles exigences normatives et l’Eurocode 7 3) Techniques de fondations et méthodes classiques 4) Techniques de soutènement et méthodes classiques 5) Les méthodes py pour les pieux 6) Les écrans : module de réaction 7) Les parois : modélisations aux éléments finis 8) Méthodes de calcul des groupes de pieux 9) Fondations superficielles et semi-enterrées 10) Remblais renforcés Pré-requis éventuels : connaissances de base en mécanique des sols et en éléments finis Formes pédagogiques utilisées (nb. heures, ...) Cours : 7 séances de 3h TD : 3 séances de 3 heures Polycopié : oui x non q Cours sur le site web : oui q non x Constitution de l'équipe : Ê Alain CORFDIR ENPC corfdir@cermes.enpc.fr Ê Frédéric ROCHER-LACOSTE frederic.rocher-lacoste@developpement-durable.gouv.fr ÊRoger FRANK, ENPC frank@cermes.encp.fr ÊNiculai DRONIUC FUGRO N.DRONIUC@fugro.com Contraintes particulières : /// Bibliographie: Prat M., Bisch Ph., Mestat Ph., Millard A., Pijaudier-Cabot G. (1995) La modélisation des ouvrages. Collection AFPC-Emploi des éléments finis en génie civil. Editions Hermès, Paris, 770 p. Prat M., Bisch Ph., Mestat Ph., Millard A., Pijaudier-Cabot G. (1997) Calcul des ouvrages généraux de construction. Collection AFPC-Emploi des éléments finis en génie civil. Editions Hermès, Paris, 768 p. Mestat Ph., Prat M., Bisch Ph., Millard A., Pijaudier-Cabot G. (1999) Ouvrages en interactions. Collection AFPC-Emploi des éléments finis en génie civil. Editions Hermès, Paris, 944 p. Pots (sous la direction de) (2002) Guidelines for the use of advanced numerical analysis Thomas Telford 177p.

MSROE 2014-2015 16

VII - Cours optionnels de l’université Paris 6

Stage géophysique 22 – 23 – 24 octobre

2014

Responsable : Pr Fayçal REJIBA Code : Stage géophysique

Cours optionnel Univ Paris 6 3 journées

6 séances de 3h = 18h

Objectifs : l’objectif de ce stage de terrain de géophysique appliquée est de se familiariser avec les principales méthodes géophysiques appliquées au génie civil et à la géotechnique : méthodes électriques, géoradar, gravimétriques, électromagnétiques basses fréquences. Déroulement : Le stage d’une durée de 3 jours (16-17-18/10/2013) se déroulera à Garchy (58). Le déroulé consiste en la mise en œuvre par groupe (3-4 personnes) des différentes techniques d’investigation géophysique des formations superficielles. Les traitements numériques spécifiques pour chaque méthode, ainsi que l’interprétation des résultats sont effectués sur place avec le support des encadrants. Un rapport de prospection intégrant l’ensemble des techniques misent en œuvre est demandé dans le cadre de l’évaluation de ce module (une séance en salle est prévue pour la finalisation du rapport). Pré-requis éventuels : module RGGG Constitution de l'équipe : Ê Fayçal REJIBA faycal.rejiba@upmc.fr Ê 2 encadrants Contraintes particulières : 16 places disponibles pour le stage. Participation étudiant : 12 euros/jour.

MSROE 2014-2015 17

VIII –Exemples de sujets de projets d’initiation à la recherche (PIR) de la session 2013-2014 :

A l’École des Ponts ParisTech

1. Influence of the pile diameter on the pile load-settlement behaviour. 2. Erosion interne dans les sols grossiers 3. Comportement cyclique des fondations profondes dans les sols fins 4. Influence of shear wave velocity and surface waves velocity on the dynamic behaviour of a railway platform 5. Dynamic behaviour of a coarse soil mixed with different type of finer soils, focusing on materials from railways platforms 6. "Comportement mécanique des sols en présence d'hydrate de gaz" 7. "Etude du comportement au long terme d’une interface armature métallique/remblai sous sollicitations dynamiques" 8. Influence de la succion sur la raideur des sols 9. Fatigue cyclique des roches 10. Modélisation de la fissuration hydrique des géomatériaux 11. Modélisation avancée du comportement des sols non-saturés 12. Eléments d'interface : application aux pieux géothermiques 13. Modélisation du retrait de la pâte de ciment. 14. Ciments expansifs : propriétés et applications pour l'étanchéité des puits pétroliers 15. Effet du CO2 sur la résistance au frottement d’une faille – Application aux risques sismiques liés au stockage du CO2

A l’IFSTTAR

IFSTTAR 1 – Influence du mode d’installation sur le comportement des pieux. IFSTTAR 2 – Prévision de la capacité portante des pieux par des essais d’impact dynamique – Application à des fondations neuves et anciennes. IFSTTAR 3 – Technique de renforcement des sols – Soil Mixing. Etude d’un mélange sol-ciment: caractérisation du mélange selon l’outil et le temps de malaxage, homogénéité, rhéologie et impacts sur les propriétés du matériau durci. Cas des méthodes humides et méthodes sèches. IFSTTAR 4 – Technique de renforcement des sols – Compactage dynamique. Détermination du domaine d’application de la méthode.

IFSTTAR 5 – Etablir un lien entre la rugosité et le cisaillement dans une discontinuité présente dans un massif rocheux calcaire.

IFFSTAR 6 – Traitement des problèmes de contact avec frottement en mécanique des sols par la méthode des éléments finis : cas des problèmes couplés hydromécaniques.

MSROE 2014-2015 18

IFFSTAR 7 – Prise en compte des charges cycliques dans la modélisation par la méthode des éléments finis des pieux. IFFSTAR 8 – Effet de la température sur les propriétés mécaniques et microstructurales des sols argileux. Application à la géothermie de subsurface. IFFSTAR 9 – Fondations profondes : prise en compte du radier de liaison dans la conception des groupes des pieux sous charges statiques et cycliques. IFFSTAR 10 – Influence de l’état initial sur les calculs en déformation par la méthode des éléments finis : application aux pentes naturelles et talus.

IFFSTAR 11 – Calcul aux états limites ultimes des ouvrages géotechniques par la méthode des éléments finis : étude bibliographique sur la prise en compte numérique des discontinuités et des interfaces.

A l’ECP

Sujet 1 – Modélisation granulaire et modélisation continue du ballast des voies de chemin de fer Sujet 2 – Identification des fluctuations statistiques des propriétés élastiques à partir du champ d'ondes en surface Sujet 3 – Seismic soil-pile-structure interaction Sujet 4 – Influence de la végétation sur les propriétés mécaniques et hydrauliques des sols

Sujet 5 - Grain crushing and liquefaction induced landslides Sujet 6 - Comportement des sols traités par injection de résine pour le renforcement des fondations ou la réparation des désordres liés au retrait Sujet 7 - Les phénomènes d'orniérage et de matelassage des matériaux de remblais (routes, barrages) Sujet 8 - Ecoulement de biogrout dans des sols sableux. Application aux sols liquéfiables. Sujet 9 - Simulating spatial variation of seismic ground motions and their effects on structures. Sujet 10 – Site response analysis including earthquake input ground motion and soil dynamic properties variability. Sujet 11 - Etude du comportement des interfaces dans les structures maçonnées Sujet 12 - Couplage hydromécanique pour l’étude des plateformes classiques anciennes.

A l’Université Paris 6

1- Modélisation de la propagation des ondes sismiques dans les milieux viscoelastiques par la méthode «Auxiliary Differential Equation » (ADE)

2- Etude paramétrique pour l'optimisation des techniques de sommation en prospection par ondes de surface. 3- Relations entre la résistivité électrique, la permittivité diélectrique et les propriétés pétrologiques des pierres de constructions anciennes.

MSROE 2014-2015 19

IX –Exemples de sujets de stage de la session 2013-2014 A l’École des Ponts ParisTech

- Caractérisation thermo-hydro-mécanique des matériaux à base de bentonite-Comportement hydraulique des sols non saturés traités à la chaux - Comportement cyclique des sols de couche intermédiaire - Fatigue cyclique du sel gemme et des cavités salines - Modélisation de la fissuration hydrique des géomatériaux - Fracturation des grains et évolution de la microstructure d'un sable sous fortes contraintes - Effet du phénomène de dissolution sur le comportement mécanique et sur les instabilités de compaction d'un matériau granulaire modèle. - Étude expérimentale et modélisation de la cinétique d’hydratation des ciments pétroliers dans les conditions de puits - Comportement thermo-poro-mécanique d'une roche argileuse de stockage. - Effet de l'action du CO2 sur la résistance au cisaillement des gouges de failles - Application au risque sismique lié au stockage de CO2. - Etude du risque de liquéfaction de minerais nickélifères - Etude de l’érosion interne de sols hétérogènes - Etude du comportement des pieux dans les sols fins. - Etude du comportement du bois sous sollicitations hydriques

A l’IFSTTAR – Caractérisation du comportement dynamique des sols en laboratoire. – Evaluation de la réponse sismique de barrages en remblais.

MSROE 2014-2015 20

A l’ECP

- Modélisation probabiliste pour la maintenance des rails - Chemins de contraintes dans un ballast continu hétérogène soumis à une charge mobile. – Etude de l'évolution du ballast avec la méthode d'homogénéisation périodique en temps - Comportement de tissus composites à base de renforts textiles soumis à un choc pincement - Non linear soil behaviour and its influence on soil-pile interaction. - Modélisation d'un barrage avec sollicitation séismique. - Propagation des ondes en 1D, 2D en considérant les incertitudes des propriétés dynamiques des sols et les incertitudes spatiales.

A l’Université Paris 6 – Modélisation de la propagation des ondes sismiques dans les milieux viscoélastiques par la méthode « Auxiliary Differential Equation » (ADE) - Étude paramétrique pour l'optimisation des techniques de sommation en prospection sismique par ondes de surface : capacité de la méthode à détecter les variations latérales de propriétés mécaniques du sous-sol. – Lois d’homogénéisation des propriétés diélectriques et électriques des matériaux : modélisation 2D par différences finies et application aux milieux multiphasiques. - Caractérisation multi-appareils géophysiques EMBF (Electromagnétisme Basse fréquence) : études préliminaires et comparaison sur un site test.

MSROE 2014-2015 21

X - Plan d’accès à l’École Centrale École Centrale Paris Grande Voie des Vignes F-92 295 CHÂTENAY-MALABRY RER B Direction Aéroport ORLY– Gare « Antony » - Bus 395 Arrêt “Ecole centrale”

MSROE 2014-2015 22

MSROE 2014-2015 23

XI - Pour accéder à l’École des Ponts ParisTech En RER A - RER A direction « Chessy Marne la Vallée Disneyland » - station « Noisy – Champs » - Sortir en tête de train. Suivre Direction « Cité Descartes ». Par l'autoroute A4 - En venant de Paris, autoroute A4, direction « Metz – Nancy », sortie « Champs-sur-Marne », direction « Cité Descartes ». L’ENPC est à 15 km de la porte de Bercy. - En venant de la province, autoroute A4, direction Paris, sortie « Champs-sur-Marne », direction

« Cité Descartes ».