Thèse soutenue

Etude du comportement mécanique des matériaux fins non saturés sous sollicitations cycliques. Application au développement d'une méthodologie de diagnostic et de maintenance de la plateforme ferroviaire du Transgabonais
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Auteur / Autrice : Bilal Yoka Khail
Direction : Pierre Breul
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie Civil
Date : Soutenance le 12/03/2021
Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne (2021-...)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences pour l'ingénieur (Clermont-Ferrand)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Pascal (Aubière, Puy-de-Dôme)
Jury : Président / Présidente : Anne Pantet
Examinateurs / Examinatrices : Mathilde Morvan, Jean-Claude Dupla
Rapporteurs / Rapporteuses : Anne Pantet, Henry Kwai-Kwan Wong

Mots clés

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Résumé

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Le Transgabonais, principale ligne ferroviaire du Gabon, constitue un maillon essentiel dans l’économie de ce pays. En effet, cette ligne est utilisée pour le transport des biens et des personnes mais également et principalement pour l’acheminement des minerais (notamment du manganèse), l’une des principales ressources du pays. Une partie de cette ligne est construite sur des sols pélitiques au comportement mécanique méconnu. Dans cette partie de la voie, des problèmes de déformabilité importants, présents sur des portions répertoriées comme "zones instables" et ayant entrainés plusieurs accidents, obligent actuellement l’entreprise exploitante à multiplier les opérations de maintenance et à réduire le nombre et la vitesse des convois entrainant de fait, un ralentissement de la chaine de production des minerais.L’objectif de ce travail est double. Premièrement, il s’agit d’étudier le comportement de ces sols fins, constitutifs de la plateforme, en conditions non saturées et sous sollicitations cycliques. Par ailleurs, il s’agit de proposer une méthodologie de caractérisation et de diagnostic de la voie in-situ permettant d’alimenter un modèle de prédiction de déformations permanentes en vue d’optimiser la politique de maintenance. Pour ce faire, deux zones instables particulières ont été étudiées. Une campagne d’essais in-situ a été réalisée sur chacune de ces zones en vue de caractériser leurs propriétés en place et la variabilité de ces propriétés. Par la suite, des campagnes d’essais de laboratoire ont été effectuées avec deux objectifs. D’une part, déterminer les courbes calibration des matériaux constituant la plateforme en vue de relier leur poids volumique sec à la résistance dynamique de pointe. D’autre part, caractériser les propriétés de ces matériaux, déterminer leurs courbes de rétention en fonction de leur densité et étudier leur comportement en condition non saturée et sous sollicitations cycliques.Les résultats obtenus ont permis premièrement d’identifier les matériaux constituants la plateforme. Dans un deuxième temps, l’obtention des courbes de rétention d’eau pour différents indices des vides initiaux, a permis d’établir une relation linéaire entre l’indice des vides et la succion d’entrée d’air. Les essais triaxiaux (monotones et cycliques) ont permis d’étudier le comportement du sol et de "caler" un modèle de prédiction des déformations permanentes. Ce modèle donne une bonne estimation de la déformation permanente et, est alimenté à partir des mesures in-situ. Il peut être aussi utilisé pour estimer les tassements du sol de plateforme.