Ecole Nationale des Travaux Publics de l'Etat
3, Rue Maurice Audin - F- 69518 Vaulx-en-Velin Cedex - FRANCE
Le Laboratoire GéoMatériaux participe au DEA Génie Civil de l’Ecole Doctorale MEGA.
Dans ce cadre, il propose des sujets de DEA de Génie-Civil (sans financement) pour la période Octobre 2003-Septembre 2004.
Les sujets s’inscrivent dans les thématiques suivantes :
- auscultation,
- méthodes variationnelles,
- dynamique non linéaire,
- rhéologie des milieux granulaires,
- phénomènes couplés,
- géotechnique environnementale,
- matériaux composites,
- matériaux innovants,
- conception et dimensionnement des ouvrages et structures du Génie Civil (ouvrages souterrains, structures maçonnées en matériaux locaux)
Sujet 1 : Comportement des murs de soutènement en maçonneries de pierres sèches. Le travail proposé doit concourir à mieux comprendre le fonctionnement de tels ouvrages. Leur stabilité interne peut en effet poser problème puisqu’elle est seulement assurée par le frottement des pierres les unes sur les autres sous l’action de leur propre poids et de la poussée des terres.
Une partie du travail sera composée de l’analyse d’expérimentation sur site afin de proposer une méthode de dimensionnement. L’autre partie consistera en une étude bibliographique sur les essais de cisaillement en laboratoire, afin d’envisager leur utilisation.
Sujet 2 : Comportement des maçonneries de blocs de terre compactée La fabrication de blocs de terre compactée a fait l'objet de nombreuses études et on maîtrise bien son optimisation et le contrôle de qualité. En revanche, il y a peu d'études sur le comportement des structures maçonnées avec de tels blocs. Le travail expérimental doit donner une mesure du comportement de l’interface entre les blocs et le mortier. Ces données seront utilisées pour justifier l’utilisation de ces maçonneries.
On se propose d’étudier le comportement à la rupture d’un tunnel en cours de creusement, mettant volontairement de côté les mouvements du massif. L’approche utilisée est la théorie classique du calcul à la rupture, en particulier l’approche cinématique par extérieur (en exhibant les mécanismes de rupture potentiels). Dans un premier temps, on étudiera le cas d’un tunnel sans renforcement, dans un massif homogène. La prise en compte des renforcements sous forme de boulonnage constitue une seconde étape du travail. Dans ce dernier cas, le milieu composite massif + boulons sera assimilé à un milieu homogène équivalent par la méthode d’homogénéisation. Les travaux expérimentaux réalisés au sein du laboratoire pourront être utilisés pour une validation partielles de ces développements. Après une étude bibliographique, un développement théorique guidé par les travaux existants et une étude paramétrique seront réalisés pour analyser l’influence quantitative des paramètres mécaniques.
Le pré-soutènement du front de taille d'un tunnel à l'aide de boulons de grande longueur en fibre de verre est une technique bien connue à nos jours. Cette forme de renforcement permet de stabiliser le front et en même temps de réduire les déplacements du massif. En principe, la présence d'inclusions au sein du massif doit réduire son niveau de décompression donc sa perte de résistance et de raideur. Ceci devrait avoir des répercussions sur le comportement à l'arrière du front et le dimensionnement du soutènement à mettre en place. Une première étude en ce sens a été réalisée par D. Subrin (thèse, 2002). Toutefois, cette première analyse n'est pas assez exhaustive pour permettre des conclusions de portée générale. On se propose de prendre en compte une fourchette plus large de paramètres. Les calculs seront effectués par le logiciel FLAC3D.
Cette étude paramétrique fournira une base de données qu'on mettra à profit afin de construire un modèle semi-analytique régissant la relation entre les déplacements d'extrusion et la pré-convergence en avant du front. Cette construction s'inspira des travaux antérieurs du laboratoire notamment les modèles 1D en symétrie sphérique prenant en compte le pré-soutènement.
Sujet 5 : Couplage hydromécanique dans une cavité souterraine
On s'intéresse à l'évolution des grandeurs hydromécaniques couplées (contraintes, déplacements, pressions interstitielles, ...) lors d'une expansion ou contraction d'une cavité souterraine dans un matériau poreux saturé. Cette problématique trouve ses applications pratiques dans le domaine des pressiomètres, des tunnels ou stockages souterrains (géométrie cylindrique), ou encore des essais de piézo-cône (géométrie sphérique).
On se propose de mener une simulation théorique à l'aide des modèles d'élasto-plasticité, prenant en compte le caractère biphasique (eau et squelette) du milieu, et l'effet du couplage entre ces deux constituants. On s'intéresse plus particulièrement au cas de milieux granulaires où la pression de l'eau (fonction de sa compressibilité) a une influence importante sur le squelette. Le comportement de ce dernier dépend des forces de contact inter-granulaires, traduites par le concept de contrainte effective.
Le comportement plastique du squelette sera simulé par le modèle de CAM-CLAY Modifié (CCM) –simple et capable de rendre compte des phénomènes de sur-consolidation et de dilatance-contractance. Le couplage entre la phase liquide et la phase solide sera d'abord étudié dans le cas non-drainé. Les hypothèses simplificatrices seront prises en compte afin de rendre une résolution analytique possible.
Des comparaisons entre approche théorique et numérique seront ensuite menées afin d'apprécier la pertinence et l'efficacité des hypothèses prises en compte. Une extension de l'étude au cas des matériaux non-saturés pourrait éventuellement être envisagée.
Encadrant : H.Wong
Sujet 6 : Mesure des contraintes dans le sols et application aux essais de creusement sur modèle réduit de tunnelier à pression de terre.
La mesure des contraintes dans les sols est essentielle à l’analyse d’un grand nombre de problèmes de géotechnique; cette mesure reste toutefois très délicate. Le travail proposé a pour objectif d’étudier la réponse de différents capteurs de contraintes placés dans des sols de différentes natures. Pour cette étude, une procédure d’étalonnage des capteurs en laboratoire sera définie et utilisée. Ces capteurs seront dans un second temps employés sur modèle réduit de tunnelier à pression de terre afin de définir le comportement en contraintes – déformations du massif en cours d’excavation.
Sujet 7 : Modélisation numérique du creusement des tunnels par la méthode du bouclier à pression de terre.
L’objectif de ce travail est de définir une procédure de modélisation du processus de creusement à front pressurisé des tunnels. La modélisation numérique s’effectuera à l’aide d’un code éléments finis ou différences finies. Les phases de creusement en régime d’équilibre et en régimes extrêmes seront étudiées. Les résultats de la modélisation seront comparées à des résultats expérimentaux obtenus sur modèle réduit de laboratoire.
Encadrant : D. Branque
Sujet 8 : Performances de schémas numérique pour et systèmes mécaniques non régulier
Nous nous intéresserons à des modèles mécaniques discrets présentant une non linéarité non régulière de type impact ou friction, patin.
Différentes écritures mathématiques des modèles seront envisagées à partir de données bibliographiques (inclusions différentielles, problèmes complémentaires, etc.). Des schémas numériques variés seront alors construits et testés pour des applications variées : chute ou dynamique de blocs, assemblages élastoplastiques, etc. Nous aborderons aussi la question de sensibilité des calculs numériques obtenus et sa quantification.
Sujet 9 : Pompage énergétique par couplage non linéaire discret
Nous examinerons la possibilité de transférer de l’énergie d’une structure linéaire que l’on souhaite préserver vers une structure annexe non linéaire via un faible couplage. Nous étudierons différents types de non linéarités et scénarios de couplage. Nous testerons numériquement l’efficacité des méthodes en liaison avec leur faisabilité.
Sujet 10 : Comportement hydrothermique des bétons de chanvre
Les bétons de chanvre sont constitués de particules végétales et d'un liant. L'objectif du travail est de mesurer la sensibilité de ce composant végétal aux conditions hydriques ambiantes puis de quantifier cette influence sur les propriétés thermiques du composite. Une approche expérimentale sera complétée par une modélisation théorique.
Encadrant : L. Arnaud
Sujet 11 : Ecoulement dans un milieu érodable
Ce sujet fait suite aux travaux menés sur le phénomène d'érosion interne dans les sols. L'objet de ce travail est de suivre l'évolution des propriétés mécaniques d'un massif constitué d'un mélange de matériaux érodable et non érodable en liaison avec leurs concentrations respectives et la micromorphologie du mélange.
Национальная Школа Общественных работ государства
3, Rue Maurice Audin - F-69518 Vaulx-en-Velin Cedex - ФРАНЦИЯ
Лаборатория
Геоматериалов принимает участие в DEA Гражданском
строительстве Докторской Школы MEGA.
В этой рамке он предлагает темы DEA Таланта-гражданского человека (без финансирования) на период октябрь 2003-сентябрь 2004.
Темы записываются в следующие тематики:
- аускультация,
- вариационные методы,
- не линейная динамика,
- геологические зернистые круги,
- соединенные явления,
- экологическая инженерная геология,
- композиты,
- нововведенные материалы, - концепция и расчет характеристик сооружений и структуры Гражданского строительства (подземные сооружения), структурированные в в локальных материалах.
Часть работы будет составлена из экспериментального анализа на месте для того, чтобы предлагать метод расчета характеристик. Другая часть будет состоять из библиографического изучения об испытаниях разрезания в лаборатории, для того, чтобы рассматривать их использование.
Намереваемся изучить поведение в нарушении туннеля в ходе проходки, откладывающей охотно движения массива. Использованный подход классическая теория расчета в нарушении, в особенности в подходе кинематика внешней стороной (показывая потенциальные механизмы нарушения). Вначале, изучим случай туннеля без усиления, в однородном массиве. Принятие в расчет усилений под видом boulonnage составляет второй этап работы. В этом последнем случае, массовая суммарная среда + болты будет уподоблена эквивалентной однородной среде методом выравнивания. Экспериментальные осуществленные работы внутри лаборатории смогут быть использованными для утверждения частичные этого развития. После библиографического изучения, теоретическое развитие, управляемое существующими работами и параметрическое изучение будут осуществлены чтобы анализировать количественное влияние механических параметров.
Подпорка очистного забоя туннеля при помощи болтов большой длины в стекловолокне техника, хорошо узнанная в наши дни. Эта форма усиления позволяет стабилизировать фронт и в то же самое время сократить перемещения массива. В принципе, присутствие включений внутри массива должно сократить свой уровень уменьшения давления таким образом своя потеря сопротивления и жесткости. Этот должен был бы иметь последствия о поведении позади фронта} и расчета характеристик подпорка которую надо устанавливать. Первое изучение в этом смысле было осуществлено D. Subrin (тезис, 2002). Все-таки, этот первый анализ довольно не исчерпывающий чтобы позволять заключения общей досягаемости. Намереваемся принять в расчет более широкую вилку параметров. Расчеты будут осуществлены программным обеспечением FLAC3D.
Это параметрическое изучение предоставит базу данных, из которой извлечем пользу для того, чтобы строить полу-аналитическую модель, управляющую отношением между перемещениями выдавливания и пре-совпадением впереди фронта. Это строительство вдохновилось предшествующими работами лаборатории именно модели 1D в принимающей в расчет сферической симметрии пре-подпорка.
Тема 5: Гидромеханическое Соединение в подземной впадине
Интересуемся эволюцией гидромеханических соединенных величин (принуждения, перемещения, давление) в течение расширения или сокращения подземной впадины в насыщенном пористом материале. Эта проблематика находит ее практические применения в области туннелей или подземное хранение, цилиндрическая геометрия, или еще испытаний piézo-конуса сферическая геометрия).
Намереваемся вести теоретическое моделирование при помощи моделей эласто-пластичности, принимающих в расчет характер среды, и результата соединения между этими двумя компонентами. Интересуемся более особенно случаем зернистых кругов, где давление воды (функция своей сжимаемости) имеет важное влияние на скелет. Поведение этого последнего зависит от меж-зернистых сил контакта, переведенных понятием эффективного принуждения.
Пластичное поведение скелета будет имитироваться моделью CAM-CLAY, Измененной (CCM) - простой и способный отчитываться в явлениях на укреплении и в dilatance-contractance. Соединение между жидкой фазой и прочной фазой будет изучено вначале в не-выкачавшем случае. Упрощающие гипотезы будут приняты в расчет для того, чтобы делать аналитическое решение возможным.
Сравнения между теоретическим и цифровым подходом будут вестись затем для того, чтобы оценивать соответствие и эффективность принятых в расчет гипотез. Расширение изучения в случае не-насыщенных материалов могло бы быть предусмотренным в случае необходимости.
Тема 6: Измерение мер принуждения в почвы и применение к испытаниям проходки уменьшенной модели туннельного щита в давлении земли.
Мера принуждений в почвах существенна в анализе большого числа проблем инженерной геологии; эта мера остается все-таки очень деликатной. Предложенная работа имеет целью изучать ответ различных датчиков принуждений, помещенных в почвах различной природы. Для этого изучения, процедура эталонирования датчиков в лаборатории будет определена и использована. Эти датчики во втором времени использованы на уменьшенной модели туннельного щита для давления земли для того, чтобы определять поведение в принуждениях - деформации массива в ходе рытья.
Тема 7: Цифровое Моделирование проходки туннелей методом щита в давлении земли.
Цель этой работы состоит в том, чтобы определять процедуру моделирования процесса проходки на фронте туннели. Цифровое моделирование осуществится при помощи кода законченные элементы или законченные разногласия. Фазы проходки в режиме равновесия и в режимах, крайнем будут изучены. Результаты моделирования будут сравнены с экспериментальными результатами, полученными на лабораторной уменьшенной модели.
Тема 8: Показатели схем цифровая форма для механических систем
Мы заинтересуемся сдержанными механическими моделями, представляющими не регулярные типа удар или трение, конек.
Различные математические деловые бумаги моделей будут предусмотрены начиная с библиографических данных (дифференциальные включения, дополнительные проблемы, и т.д.). Разнообразные цифровые схемы будут построены тогда и тестированы для разнообразных применений: падение или динамика блоков, монтаж élastoplastiques, и т.д. Мы затронем также вопрос чувствительности полученных цифровых расчетов и его определения количества.
Тема 9: Энергетическое перекачивание сдержанным не линейным соединением
Мы рассмотрим возможность переносить на энергию линейной структуры, что желаем, предохранять к структуре прилагает не линейным через слабое соединение. Мы изучим различные типов не, linéarités и сценарии соединения. Мы тестируем численно эффективность методов в связи с их обоснованностью.
Окружая: Клод - Henri Ламарк
Тема 10: Гидротермическое Поведение бетона конопли
Бетон конопли создан из растительных частиц и из мягкого. Цель работы состоит в том, чтобы измерять чувствительность этого растительного компонента к окружающим водным условиям затем определять количество этого влияния на термические свойства суммарной. Опытный подход будет дополнен теоретическим моделированием.
Тема 11: Сбыт в среде массива
Эта тема следует за работами, ведомыми на явление внутреннего снижения в почвы. Цель этой работы состоит в том, чтобы следить за эволюцией механических свойств массива, созданного из смеси материалов в связи с их соответствующими концентрациями и микроморфологией смеси.