Analyse des mécanismes d'effondrement des couches de sol cohésives renforcées par géohsynthétique sur cavité

par Maria Delli Carpini

Projet de thèse en 2MGE : Matériaux, Mécanique, Génie civil, Electrochimie

Sous la direction de Pascal Villard et de Fabrice Emeriault.

Thèses en préparation à l'Université Grenoble Alpes (ComUE) , dans le cadre de École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble) , en partenariat avec Laboratoire Sols, Solides, Structures et Risques (laboratoire) depuis le 01-10-2017 .


  • Résumé

    La solution de renforcement des remblais par géosynthétique sur zones d'effondrement potentiel est, aujourd'hui une solution économique. Les traitements traditionnels, comblement ou pontage par dalle BA, des cavités sont très coûteux. La solution de renforcement par géosynthétique présente donc un réel enjeu économique. Souvent utilisé pour des remblais granulaires, cette solution reste peu employée pour les remblais cohésifs. Les verrous scientifiques qu'il reste à lever sont liés à la méconnaissance des modes de rupture des remblais cohésifs sur cavité et à l'action des blocs effondrés sur la nappe. Pour combler ces manques, un consortium regroupant des chercheurs (3SR), des opérationnels (INERIS) et un producteur de géosynthétique (TEXINOV) s'est regroupé autour du projet REGIC (Renforcement par Géosynthétique Intelligent sur Cavités naturelles ou anthropiques), financé par l'ADEME. Mon doctorat de recherche se déroule donc dans ce cadre. Il s'agit d'un travail de modélisation numérique qui doit permettre de mieux comprendre les mécanismes d'effondrement du sol de remblai sur la nappe géosynthétique dans le contexte des remblais cohésifs. L'outil numérique pour travailler sur ce projet est un code de calcul développé spécifiquement au laboratoire 3SR pour traiter du comportement des ouvrages en sol renforcé par géosynthétique. Cet outil numérique, qui couple éléments finis et éléments discrets, permet d'accéder à des variables ou à des grandeurs difficiles à mesurer en laboratoire et sur site et constitue de ce fait un élément majeur pour l'analyse des phénomènes et mécanismes expérimentaux. Enfin le travail doit aboutir à des conclusions pratiques : méthode de dimensionnement du géosynthétique dans le contexte des remblais cohésifs et préconisations d'utilisation du système d'auscultation et d'alarme associé à ce géosynthétique. Ces travaux numériques doivent être validés par les expérimentations sur modèle physique réduit et sur démonstrateur in situ avant d'être étendus de manière systématique à différentes géométries, cas de charge additionnelle en surface et matériaux de renforcement.

  • Titre traduit

    Analysis of failure mechanism of cohesive soil layers reinforced with geosynthetics above cavities


  • Résumé

    The reinforcement of embankments with geosynthetic in areas prone to underground cavity collapse presents today a real economic solution. The traditional treatments of the cavities are very expensive (filling, bridging with a reinforced concrete slab). Often used for granular backfills, this reinforcement solution remains rarely used for cohesive soils. The main remaining scientific questions are related to the lack of information about the modes of failure of the cohesive embankments over the cavity and about the interaction between the collapsed blocks and the geosynthetic layer. A consortium including a research laboratory, a technical center and a geosynthetics manufacturer (3SR, INERIS and Texinov) has been created in the framework of the REGIC project ('Reinforcement of soil by Intelligent Geosynthetics on natural or anthropogenic cavities') funded by the ADEME. My PhD is a part of this project. It consists in a numerical modeling work that should provide a better understanding of the mechanisms of collapse of the soil onto the geosynthetic and about the contribution to the reinforcement of the geosynthetic sheet. The numerical tool used is an existing three-dimensional code, coupling finite elements and discrete elements, developed specifically at the 3SR laboratory to deal with the behavior of geotechnical structures reinforced with geosynthetics. This numerical tool gives access to variables or quantities that are difficult to measure in laboratory experiments and on site and is therefore a major element in the analysis of phenomena and mechanisms observed experimentally. The research should lead to practical conclusions: a design method for geosynthetics in the context of cohesive backfills and recommendations in the use of the detection, monitoring and alarm system associated with the geosynthetics. This work will be validated by experiments performed on small scale physical models and full scale in situ experiments before being systematically extended to different geometries, different cases of additional surface loads and reinforcement materials.