Nom du projet : Simulation de la réponse mécanique d’un matériau de type soil mixing à l’aide de l’analyse d’image et d’un modèle de comportement de matériau traité
Type de projet : Stages
Résumé descriptif :
Les digues sont des ouvrages de génie civil qui ont un rôle essentiel : protéger la population et ses biens en cas de crue. Cependant, en cas de défaillance de cette fonction c’est-à-dire lors d’une rupture totale de la digue, les conséquences humaines et économiques peuvent être dramatiques. Dans un contexte de changement climatique, les ouvrages de protection contre les crues vieillissant au cours du temps doivent être suivis et renforcés afin d’assurer le maintien d’un niveau de protection adéquate. En outre, l’évolution des propriétés à long terme des matériaux constitutifs de la digue doit être évaluée en termes de température et de teneur en eau en fonction de paramètres tels que les conditions initiales au moment des événements tes que les crues.
La méthode de renforcement par tranchée de sol mixé ou « soil mixing » (mélange en place du ciment et du sol pour former un panneau vertical dans le corps de la digue) constitue une des techniques utilisées sur certaines digues de la Loire.
Le principal objectif de ce travail de recherche sera, à partir de méthodes d’imagerie adaptées au problème, de proposer le moyen d’obtenir un matériau homogénéisé. A ce titre, la partie imagerie du projet reposera sur deux approches :
- Utilisation des photos existantes pour établir une base de données des formes possibles afin de créer un milieu microstructural virtuel. Dans un second temps, des simulations numériques permettront de caractériser les propriétés hydrauliques et mécaniques des matériaux contenant les inclusions ;
- Découpage par tranche de 1 cm d’un échantillon cylindrique et prise de photos successives de chacune des tranches pour réaliser un modèle 3D, calculer les propriétés hydrauliques et mécaniques des matériaux avec inclusions et surtout les comparer avec les mesures effectués sur des échantillons à proximité.
L’influence du pourcentage de la surface non traitée, le nombre, la forme et la distribution spatiale des inclusions sera étudiée sur la réponse du matériau (mécanique et hydraulique) en réalisant des simulations numériques pour modéliser au mieux ce matériau discontinue par la méthode des éléments discrets. Plusieurs formes de maillages pourront être testées.
Le programme de travail comprendra les étapes suivantes :
- Réaliser une analyse d’images des échantillons disponibles pour un chantier de Deep soil mixing ;
- Choisir les paramètres des différents matériaux à partir des essais effectués et de la littérature ;
- Réaliser des simulations afin de déterminer le comportement du matériau traité dans son ensemble ;
- Valider le modèle à partir des données de chantier.
Nom de(s) encadrant(s) : Alain Le Kouby, Myriam Duc et Christophe Chevalier (GERS, UGE Marne-la-Vallée) ; François Willot et Petr Dokladal (CMM, Ecole des Mines ParisTech) ; Eva Dokladalova (LIGM, ESIEE Paris)
Nom de(s) étudiant(s) : Louis LEPRINCE (Université Paris-Saclay)
Dates de début et de fin du projet : 28 avril 2021 - 28 septembre 2021
Durée : 5 mois