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Impact des conditions environnementales sur le comportement hydromécanique de sols traités O. Cuisinier

Description

Directeur :
F. Masrouri et O. Cuisinier
Date de début :
01/10/2019
Date de fin :
30/09/2022
Résumé
Les géomatériaux générés par les activités de construction et d'exploitation minière représentent plus de 50 % du total des déchets produits en Europe , ce qui correspond à 1,5 milliard de tonnes de matériaux excavés par année. Ces matériaux ne sont pas ou peu valorisés alors que, dans le même temps, des géomatériaux sont extraits dans des carrières et utilisés pour la réalisation de ces mêmes infrastructures. L'objectif fondamental de cette thèse est donc de développer des stratégies et des outils pour la valorisation des matériaux générés par les activités de géo-ingénierie, et de les transformer en un matériau de construction durable. Dans ce contexte, le traitement des sols à la chaux et/ou au ciment est une solution intéressante car elle permet d’améliorer la performance du sol. Bien que fréquemment utilisée, cette technique est limitée à certains matériaux et à certaines applications en raison d'un manque de connaissances sur le couplage entre les actions physiques et chimiques du liant et le comportement géotechnique du matériau traité. Le défi est de déterminer comment les matériaux du site, quels qu'ils soient, peuvent être réutilisés dans plusieurs contextes (remblayage de zones humides et de plaines inondables, digues, canaux, digues, murs de soutènement, barrage...). Dans ce contexte, une question clé est la permanence de l'effet du traitement à la chaux et/ou au ciment, en particulier lorsque le sol traité est exposé à des sollicitations environnementales comme les cycles hydriques, la circulation permanente de l'eau. Quelques études réalisées à partir de prélèvements in situ ont tenté d'évaluer la performance des matériaux traités plusieurs années après la construction de l'infrastructure (Cuisinier et al., 2012; Cuisinier and Deneele, 2008; Gutschick, 1978; Kelley, 1988). Parallèlement, certaines expériences réalisées sur des échantillons reconstitués en laboratoire ont montré que la succession d’humidification / séchage (Alavez-Ramirez et al., 2012; Chittoori et al., 2018; Consoli et al., 2017; Dempsey and Thompson, 1968; Guney et al., 2007; Khattab et al., 2007) ou le contact permanent avec l'eau (Kenai et al., 2006; Mehenni et al., 2015) pouvaient entraîner une diminution significative des caractéristiques hydromécaniques du sol traité. D'autres processus comme le lessivage (Le Runigo et al., 2011; McCallister and Petry, 1991; Moghal et al., 2015), peuvent également induire une modification négative des performances dans le temps. La prise en compte de cette évolution du matériau soumis à des sollicitations environnementales est cependant indispensable pour parvenir à un dimensionnement adapté et durable des ouvrages en terre réalisés à base de sols traités. Ceci est d’autant plus important dans le contexte du changement climatique auquel seront associés des sollicitations environnementales de plus en plus fortes sur les ouvrages en sol traité. Dans ce contexte, l’objectif principal de la thèse est de parvenir à caractériser les mécanismes et la cinétique d'évolution des caractéristiques hydromécaniques des sols traités à la chaux et/ou au ciment en fonction d’une sollicitation environnementale (cycle hydrique, et exposition prolongée à l’eau). Pour cela, le travail de recherche sera axé sur des sols de référence et sur des matériaux traités prélevés in situ, juste après le traitement ou sur des ouvrages anciens, plusieurs années après la mise en service de l’ouvrage. Les principaux verrous scientifiques et techniques identifiés sont les suivants : 1- Le premier verrou correspond à la nécessité de quantifier la relation entre l’amplitude du cycle hydrique et l’altération du comportement hydromécanique d’un sol, tout en prenant en compte la nature du matériau, notamment de son argilosité. 2- Le second verrou est associé à la nécessité de comprendre les mécanismes qui contrôlent l’évolution de la performance du sol traité au cours du temps, notamment du point de vue de l’impact des sollicitations hydrique sur leur microstructure. 3- Le troisième verrou est associé au développement d’une approche permettant de prendre en compte l’altération des caractéristiques mécaniques d’un sol traité dans le dimensionnement d’un ouvrage. Conditions Début de la thèse : octobre 2019 pour une durée de 3 ans Thèse CIFRE financée par Ginger CEBTP (ginger-cebtp.com) Laboratoire d’accueil : LEMTA (lemta.univ-lorraine.fr) Les candidats doivent être titulaires d'un diplôme d’ingénieur ou de Master en génie civil ou géotechnique au début du projet de recherche (octobre 2019), et avoir un intérêt marqué pour la mécanique des géomatériaux. Le travail de thèse s’inscrit dans le cadre d’un projet de recherche financé par l’Union Européenne, le projet GeoRES (http://emps.exeter.ac.uk/engineering/research/computational-geomechanics/geores/). Le candidat sera amené à interagir avec les autres institutions membres de ce projet.
Type de financement :
Convention CIFRE
Laboratoire :
LEMTA - Laboratoire d'Energétique et de Mécanique Théorique et Appliquée
Entreprise(s) partenaire(s) :
Ginger CEBTP
École doctorale :
RP2E - Resssources Procédés Produits Environnement
Lien
Cette thèse est en cours.

Mot(s)-clé(s)

  • Géoingénierie
  • Géotechnique
  • Mécanique des sols