Anse du Portier - © Alexandre Prevot, Nancy, France

Le projet de l’équipe GéoCoD vise à répondre au double enjeu de connaissance, prévention et gestion des risques gravitaires type mouvements de terrains en lien avec l’adaptation au changement climatique et à la gestion, l’optimisation, la modernisation et la conception des infrastructures et des ouvrages.

Enjeux de société

Le programme de recherche de l’équipe GéoCoD répond à plusieurs grands enjeux économiques, sociétaux et stratégiques.

Les enjeux de société sont :

La connaissance, la gestion et la prévention des risques naturels gravitaires

L’un des enjeux majeurs auquel s’intéresse l’équipe est la connaissance, la gestion et la prévention des risques naturels gravitaires. Même si les risques gravitaires sont moins dommageables que les risques d’origine atmosphérique (inondations et orages), leur coût s’établit en millions d’euros par an (source : Caisse centrale de réassurance). Les infrastructures routières et ferroviaires sont très exposées à ces risques, en particulier dans les zones montagneuses, sous la forme de chutes de blocs, éboulements, laves torrentielles et avalanches de neige, qui peuvent entraîner leur fermeture occasionnelle ainsi que des dommages significatifs aux biens et aux personnes, avec des répercussions importantes sur les économies locales ou nationale. En effet, la position des massifs montagneux français, souvent aux frontières nationales, ainsi que l’augmentation des échanges internationaux par rail et route y induisent la présence d’axes de communications de première importance, empruntés par des milliers de wagons ou camions chaque jour de l’année et par des centaines de milliers d’automobilistes lors des grandes migrations des vacances. Par ailleurs, les territoires de montagne contribuent à la richesse économique française. Dans un contexte durable et avéré de changement climatique, une recrudescence des événements de chutes de blocs, effondrements, éboulements, glissements de terrain est à craindre ; en lien avec la remontée de la limite pluie-neige en moyenne de 300 mètres au cours des dernières décennies et de la recrudescence d’événements violents marqués par un impluvium important et intense même à quantité de précipitations constantes. En zone côtière, les enjeux de préservation sont également importants et les effets du changement climatique également présents. Dans ce contexte, l’ambition de l’équipe GéoCoD est de contribuer à la connaissance des mécanismes de déclenchement des instabilités, la prévision des évènements, aux développements de parades en spécifiant les méthodes de dimensionnement.

Le renouvellement et l’entretien des ouvrages géotechniques liées aux infrastructures de transport et aux aménagements en zones à risques

Le deuxième enjeu majeur auquel s’intéresse l’équipe concerne le renouvellement et l’entretien des ouvrages géotechniques liées aux infrastructures de transport et aux aménagements en zones à risques. En particulier, depuis le nouveau zonage sismique réglementaire de 2010, de nombreux sites en France sont soumis au risque sismique. Des sollicitations complexes sont ainsi à prendre en compte dans les dimensionnements ou les renforcements de structures. De nouvelles questions de recherche voient alors le jour en lien direct avec les préoccupations des entreprises sur le terrain. Les réponses apportées permettront de mieux construire ou réhabiliter en prenant en compte des sollicitations complexes dans des zones de plus en plus contraintes ou fortement urbanisées et caractérisées par des propriétés mécaniques des matériaux naturels souvent médiocres. Elles seront également l’occasion d’optimiser les dimensionnements et renforcements. Cette recherche s’inscrit alors comme un préalable à une démarche scientifique et technique plus globale pour répondre « aux besoins des générations du présent sans compromettre la capacité des générations futures à répondre aux leurs » (Rapport Bruntland, 1987).

Problématique scientifique

La question de recherche à laquelle l’équipe GéoCoD souhaite apporter des éléments de réponse est la suivante : Face à l’exposition aux risques et aux besoins d’aménagement du territoire, comment dimensionner et optimiser les dispositifs de protection vis-à-vis les risques gravitaires et les ouvrages géotechniques en intégrant les notions de durabilité et de vieillissement ?

Cette question du dimensionnement requiert au préalable la connaissance du comportement des géomatériaux et du site qui sont les données d’entrée de la définition de l’ouvrage adapté. L’identification des paramètres mécaniques, leur évolution dans le temps et les incertitudes associées sont un axe de travail essentiel pour l’équipe pour pouvoir fournir des éléments de réponse à la question de recherche posée.

Ensuite, les comportements des solutions de soutènement, de renforcement ou de protection doivent être également mieux appréhendés pour assurer un dimensionnement fiable avec une durabilité maîtrisée, tout en optimisant les coûts de construction et de maintenance.

Le projet de recherche de l’équipe GéoCoD consiste à caractériser le comportement mécanique des géomatériaux sous diverses sollicitations ou agressions extérieures pour ensuite définir des solutions de sécurisation ou des méthodes de dimensionnement sécuritaires. Le comportement mécanique des géomatériaux et des ouvrages est ainsi étudié sous l’angle de l’interaction des phénomènes multiphysiques (Axe 1) puis sous celui de la dynamique (Axe 2) :

Axe 1 : Prise en compte des interactions hydriques, chimiques, thermiques et mécaniques (THMC) dans le comportement des géomatériaux et des sites.
Axe 2 : Comportement dynamique des sols, des roches, des ouvrages et des sites.

Les grands objectifs du projet sont donc les suivants :

  • la prise en compte des sollicitations sismiques, cycliques et dynamiques dans le dimensionnement d’ouvrages géotechniques,
  • le vieillissement des géomatériaux dans leur environnement et la durabilité des ouvrages géotechniques associés,
  • le comportement d’ouvrages de protection sous impacts,
  • la compréhension des mécanismes déclencheurs des instabilités gravitaires et l’identification des signes précurseurs.
Résultats attendus

Dans ce contexte, les résultats attendus sont les suivants :

  • Identification de seuils de déclenchement des instabilités gravitaires ;
  • Mise en place de modèles numériques multi-physiques décrivant les variations des propriétés mécaniques des géomatériaux dans le temps (environnement, processus internes) ;
  • Identification des paramètres mécaniques des sols sous sollicitations cycliques et dynamiques et quantification des incertitudes associées ;
  • Quantification des effets inertiels et cinématiques de l’interaction sol-structure sous sollicitations sismiques ;
  • Développement d’une méthode de dimensionnement des écrans de filets pare-blocs intégrant la variabilité des impacts ;
  • Mise en place d’outils de détection de mouvements du même ordre de grandeur que le bruit des données.
Partenariat

Université Eiffel, EDF, INRAE, GéoCorail, Géolithe, Ineris, BRGM

Thèses en cours

Louis Zadi (2019-2022), Université de la Rochelle, Modélisation numérique des processus physico-chimiques impliqués dans la formation d'un écomatériau sédimentaire généré en milieu marin, A. Soive (co-directeur Cerema) et Philippe Turcry (co-directeur université de la Rochelle)

Haytam Tribak (2019 – 2022), Université de Fès – Université Côte d’Azur, Influence de la géologie et de la géotechnique sur les instabilités des versants du Rif marocain, M. Gasc (co-directrice Cerema) et Prof. EL GAROUANI Abdelkader co directeur Université Sidi Mohamed Ben Abdellah Maroc)

Thèses soutenues

Claudia Villarraga-Diaz (2018), Université de Toulouse, Effet des cycles thermiques sur la stabilité des massifs rocheux », sous la direction de M. Gasc (Cerema), José Darrozes (Université Toulouse) et J. Vaunat (Universitat Politècnica de Catalunya)

Jibril Coulibaly (2017), Université Grenoble Alpes, Modélisation numérique discrète du comportement mécanique sous impact des structures d'écrans de filets pare-pierres, sous la direction de F. Nicot (INRAE), MA Chanut (Cerema), S. Lambert (INRAE) 

Responsable de l'équipe
Adjoint responsable
Membres de l'équipe
Laurent Batilliot
Technicien
Hélène Calissano
Technicien
Jean-François Serratrice
Chercheur
Louis Zad
Doctorant
Haytam Tribak
Doctorant
Sommaire
Formulaire de contact

GéoCoD : Géomatériaux et Géomécanique : couplages et dynamique pour les risques et les ouvrages géotechniques

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