Sujet de thèse IFSTTAR

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Fiche détaillée :

Titre : Comportement d’un anneau de voussoirs à couche compressible : suivi de santé structurelle par capteurs noyés

Laboratoire principal - Référent principal MAST - EMGCU  -  SCHMIDT Franziska      tél. : +33 181668344

Directeur du laboratoire principal MARTIN Renaud-Pierre  -

Spécialité de la thèse Génie Civil

Axe 2 - COP2017 - Améliorer l'efficience et la résilience des infrastructures

Site principal Marne-la-Vallée

Etablissement d'inscription UNIVERSITE GUSTAVE EIFFEL

Ecole doctorale SCIENCES, INGENIERIE ET ENVIRONNEMENT (SIE)

Directeur de thèse prévu SCHMIDT Franziska  -  Université Gustave Eiffel  -  MAST - EMGCU

Type de financement prévu Contrat doctoral  - Université Gustave Eiffel

Résumé

Cette thèse s’inscrit dans le cadre des essais technologiques et de démonstration du projet Cigéo, le projet français de centre de stockage profond (500 m) de déchets radioactifs en lien avec le dimensionnement des ouvrages pour une future durée d’exploitation de l’ordre de 150 ans. Au creusement, la roche argileuse environnante présente une convergence initialement anisotrope qui évolue au cours du temps.
L’Andra avec ses partenaires a mis au point une solution innovante pour limiter l’effet de la convergence du terrain sur le chargement du revêtement en béton en « plafonnant » les efforts dans les voussoirs. Cette solution repose sur l’utilisation d’une couche compressible intégrée à l’extrados du voussoir. Cette couche compressible a pour effet de limiter les contraintes radiales transmises à l’anneau de voussoir tout au long de la phase d’exploitation.
Devant l’enjeu du programme, l’Andra a sollicité l’Université Gustave Eiffel afin de mettre au point un banc d’essai permettant de soumettre cet anneau à un champ de déplacements isotrope ou anisotrope reproduisant la convergence du terrain à différents âges de la vie des ouvrages. Depuis 2021, des essais sont conduits sur anneau de voussoirs avec différents types de chargement – isotrope, anisotropes de ratio variables, avec ou sans couches compressibles. Au 1er décembre 2022, quatre essais ont été réalisés dans un programme comptant quinze essais réalisés d’ici fin 2025. Ces essais de grande envergure sont instrumentés de façon exhaustive générant un grand volume de données brutes. Parmi les 250 capteurs utilisés, une centaine sont des capteurs noyés dans les voussoirs.
Dans ce contexte, les objectifs de cette thèse sont multiples et pluridisciplinaires. La∙le doctorant∙e participera activement au suivi de la campagne d’essais à échelle 1. Grâce aux résultats de ces essais, il∙elle développera un outil permettant de caractériser la santé structurelle d’un anneau de voussoirs instrumentés à partir de la seule instrumentation interne. Cet outil pourra prendre en compte les exigences de service requises par les galeries du projet Cigéo. Il∙elle pourra associer les méthodes analytiques déjà développées par le laboratoire EMGCU à des méthodes de calcul numérique de type éléments finis et analyse inverse.
Cette étude sera dirigée par F. Schmidt (Docteure HDR), directrice adjointe du laboratoire EMGCU, encadrée par les responsables de cette étude : B. Terrade (Docteur) et L. Kerner (Docteure) pour l’Université Gustave Eiffel et J. Zghondi (Docteur) pour l’Andra.

Mots-clefs: Voussoirs à couche compressible ; essai échelle 1 ; SHM ; tunnel ; stockage géologique profond.

Laboratoire principal - Référent principal	MAST - EMGCU - SCHMIDT Franziska tél. : +33 181668344
Directeur du laboratoire principal	MARTIN Renaud-Pierre -
Spécialité de la thèse	Génie Civil
Axe	2 - COP2017 - Améliorer l'efficience et la résilience des infrastructures
Site principal	Marne-la-Vallée
Etablissement d'inscription	UNIVERSITE GUSTAVE EIFFEL
Ecole doctorale	SCIENCES, INGENIERIE ET ENVIRONNEMENT (SIE)
Directeur de thèse prévu	SCHMIDT Franziska - Université Gustave Eiffel - MAST - EMGCU
Type de financement prévu	Contrat doctoral - Université Gustave Eiffel
Résumé Cette thèse s’inscrit dans le cadre des essais technologiques et de démonstration du projet Cigéo, le projet français de centre de stockage profond (500 m) de déchets radioactifs en lien avec le dimensionnement des ouvrages pour une future durée d’exploitation de l’ordre de 150 ans. Au creusement, la roche argileuse environnante présente une convergence initialement anisotrope qui évolue au cours du temps. L’Andra avec ses partenaires a mis au point une solution innovante pour limiter l’effet de la convergence du terrain sur le chargement du revêtement en béton en « plafonnant » les efforts dans les voussoirs. Cette solution repose sur l’utilisation d’une couche compressible intégrée à l’extrados du voussoir. Cette couche compressible a pour effet de limiter les contraintes radiales transmises à l’anneau de voussoir tout au long de la phase d’exploitation. Devant l’enjeu du programme, l’Andra a sollicité l’Université Gustave Eiffel afin de mettre au point un banc d’essai permettant de soumettre cet anneau à un champ de déplacements isotrope ou anisotrope reproduisant la convergence du terrain à différents âges de la vie des ouvrages. Depuis 2021, des essais sont conduits sur anneau de voussoirs avec différents types de chargement – isotrope, anisotropes de ratio variables, avec ou sans couches compressibles. Au 1er décembre 2022, quatre essais ont été réalisés dans un programme comptant quinze essais réalisés d’ici fin 2025. Ces essais de grande envergure sont instrumentés de façon exhaustive générant un grand volume de données brutes. Parmi les 250 capteurs utilisés, une centaine sont des capteurs noyés dans les voussoirs. Dans ce contexte, les objectifs de cette thèse sont multiples et pluridisciplinaires. La∙le doctorant∙e participera activement au suivi de la campagne d’essais à échelle 1. Grâce aux résultats de ces essais, il∙elle développera un outil permettant de caractériser la santé structurelle d’un anneau de voussoirs instrumentés à partir de la seule instrumentation interne. Cet outil pourra prendre en compte les exigences de service requises par les galeries du projet Cigéo. Il∙elle pourra associer les méthodes analytiques déjà développées par le laboratoire EMGCU à des méthodes de calcul numérique de type éléments finis et analyse inverse. Cette étude sera dirigée par F. Schmidt (Docteure HDR), directrice adjointe du laboratoire EMGCU, encadrée par les responsables de cette étude : B. Terrade (Docteur) et L. Kerner (Docteure) pour l’Université Gustave Eiffel et J. Zghondi (Docteur) pour l’Andra.
Mots-clefs:	Voussoirs à couche compressible ; essai échelle 1 ; SHM ; tunnel ; stockage géologique profond.

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