Sujet de thèse IFSTTAR

English version
Fiche détaillée :

Titre : Vulnérabilité des digues au changement climatique : Approche multi-échelle pour l’étude du comportement à long terme des mélanges sol-ciment et effet des inclusions de sol non traité lors du processus de malaxage

Laboratoire principal - Référent principal GERS - SRO  -  LE KOUBY Alain      tél. : +33 181668272

Directeur du laboratoire principal REIFFSTECK Philippe  -

Spécialité de la thèse Géotechnique, durabilité des ouvrages

Axe 3 - COP2017 - Aménager et protéger les territoires

Site principal Marne-la-Vallée

Etablissement d'inscription UNIVERSITE PARIS-EST

Ecole doctorale SCIENCES, INGENIERIE ET ENVIRONNEMENT (SIE)

Directeur de thèse prévu GUEDON Jeanne-Sylvine  -    -

Type de financement prévu Contrat doctoral  - Ifsttar

Résumé

Afin de remédier au risque de rupture par érosion interne des digues en terre de la Loire, des écrans étanches ont été construits depuis 2013 en utilisant la méthode du Deep Soil Mixing (DSM), en particulier avec la technique de Trenchmix®. Cette technique permet de mélanger mécaniquement le sol en place avec du ciment et de l’eau. Cependant, en raison de l’hétérogénéité des propriétés du sol à traiter et du processus de malaxage, des inclusions de sol non malaxé avec le ciment apparaissent dans le mélange sol-ciment. Etant donné que cette méthode est relativement récente, les retours d’expérience sur les performances hydromécaniques et la durabilité de ces matériaux DSM restent très limités. Les travaux menés durant cette thèse visent donc à explorer leur comportement hydromécanique, en présence d’inclusions de sol, face à diverses sollicitations hydrauliques, mécaniques et hydriques. Tout d’abord, la description de la microstructure des matériaux DSM, une caractéristique clé gouvernant les performances et la durabilité du matériau, a permis de développer une approche pour prédire avec succès la perméabilité à l'eau des matrices sol-ciment, cruciale dans le contexte des travaux d’étanchéité des digues en terre. De plus, cette thèse a développé des méthodes novatrices en 2D et en 3D basées sur l’analyse d’images pour caractériser de manière réaliste les hétérogénéités des matériaux DSM présentes inévitablement sur site, révélant ainsi leur impact sur les propriétés d'ingénierie des matériaux DSM provenant de différents sites en France, en particulier l’impact sur la perméabilité à l'eau qui n'avait pas été exploré dans la littérature. Les simulations numériques, utilisant des mésostructures d’inclusions réelles (générées à l’aide des méthodes développées durant cette thèse) ou artificielles, ont permis de mettre en place des modèles 2D et 3D pour évaluer avec précision les propriétés hydromécaniques des matériaux DSM, tout en prenant en compte leurs spécificités, comme la présence d’inclusions de sol non malaxé et la zone de transition interfaciale (ITZ) qui les entoure. En effet, les investigations microstructurales effectuées sur des échantillons de DSM provenant de site ont révélé partiellement l’existence d’une ITZ de plusieurs centaines de micromètres d’épaisseur entournant les inclusions de sol, une zone moins cimentée avec des propriétés mécaniques et microstructurales moins performantes que le mélange sol-ciment. Enfin, cette thèse a permis d’explorer la dégradation des propriétés des matériaux DSM face aux sollicitations environnementales auxquelles ils sont exposés dans le sol encaissant l’ouvrage en DSM, en introduisant un nouveau test de durabilité basé sur les cellules de percolation.
Mots

Mots-clefs: Digues de la Loire, Deep Soil Mixing, Ecrans étanches, Mélanges sol-ciment, Perméabilité à l’eau, Microstructure, Porosité accessible, Inclusions de sol, Analyse d’images, PIM, ITZ, Durabilité, Percolation, Propriétés mécaniques, Simulation numérique

Laboratoire principal - Référent principal	GERS - SRO - LE KOUBY Alain tél. : +33 181668272
Directeur du laboratoire principal	REIFFSTECK Philippe -
Spécialité de la thèse	Géotechnique, durabilité des ouvrages
Axe	3 - COP2017 - Aménager et protéger les territoires
Site principal	Marne-la-Vallée
Etablissement d'inscription	UNIVERSITE PARIS-EST
Ecole doctorale	SCIENCES, INGENIERIE ET ENVIRONNEMENT (SIE)
Directeur de thèse prévu	GUEDON Jeanne-Sylvine - -
Type de financement prévu	Contrat doctoral - Ifsttar
Résumé Afin de remédier au risque de rupture par érosion interne des digues en terre de la Loire, des écrans étanches ont été construits depuis 2013 en utilisant la méthode du Deep Soil Mixing (DSM), en particulier avec la technique de Trenchmix®. Cette technique permet de mélanger mécaniquement le sol en place avec du ciment et de l’eau. Cependant, en raison de l’hétérogénéité des propriétés du sol à traiter et du processus de malaxage, des inclusions de sol non malaxé avec le ciment apparaissent dans le mélange sol-ciment. Etant donné que cette méthode est relativement récente, les retours d’expérience sur les performances hydromécaniques et la durabilité de ces matériaux DSM restent très limités. Les travaux menés durant cette thèse visent donc à explorer leur comportement hydromécanique, en présence d’inclusions de sol, face à diverses sollicitations hydrauliques, mécaniques et hydriques. Tout d’abord, la description de la microstructure des matériaux DSM, une caractéristique clé gouvernant les performances et la durabilité du matériau, a permis de développer une approche pour prédire avec succès la perméabilité à l'eau des matrices sol-ciment, cruciale dans le contexte des travaux d’étanchéité des digues en terre. De plus, cette thèse a développé des méthodes novatrices en 2D et en 3D basées sur l’analyse d’images pour caractériser de manière réaliste les hétérogénéités des matériaux DSM présentes inévitablement sur site, révélant ainsi leur impact sur les propriétés d'ingénierie des matériaux DSM provenant de différents sites en France, en particulier l’impact sur la perméabilité à l'eau qui n'avait pas été exploré dans la littérature. Les simulations numériques, utilisant des mésostructures d’inclusions réelles (générées à l’aide des méthodes développées durant cette thèse) ou artificielles, ont permis de mettre en place des modèles 2D et 3D pour évaluer avec précision les propriétés hydromécaniques des matériaux DSM, tout en prenant en compte leurs spécificités, comme la présence d’inclusions de sol non malaxé et la zone de transition interfaciale (ITZ) qui les entoure. En effet, les investigations microstructurales effectuées sur des échantillons de DSM provenant de site ont révélé partiellement l’existence d’une ITZ de plusieurs centaines de micromètres d’épaisseur entournant les inclusions de sol, une zone moins cimentée avec des propriétés mécaniques et microstructurales moins performantes que le mélange sol-ciment. Enfin, cette thèse a permis d’explorer la dégradation des propriétés des matériaux DSM face aux sollicitations environnementales auxquelles ils sont exposés dans le sol encaissant l’ouvrage en DSM, en introduisant un nouveau test de durabilité basé sur les cellules de percolation. Mots
Mots-clefs:	Digues de la Loire, Deep Soil Mixing, Ecrans étanches, Mélanges sol-ciment, Perméabilité à l’eau, Microstructure, Porosité accessible, Inclusions de sol, Analyse d’images, PIM, ITZ, Durabilité, Percolation, Propriétés mécaniques, Simulation numérique

Liste des sujets

Candidatures fermées