«Etude de l’excavabilité des matériaux traités aux liants hydrauliques pour tranchées»

« Etude de l’excavabilité des matériaux traités aux liants hydrauliques pour tranchées »

Thèse de doctorat de Caroline Morin

Résumé de la thèse:

 Ce travail de thèse concerne l’excavabilité des matériaux cimentaires pour tranchées. Il s’agit de définir des seuils d’excavabilité à la pioche de terrassement à partir d’essais de laboratoire. La bibliographie a montré l’existence de critères empiriques d’excavabilité ; cependant, ils sont insuffisamment discriminants, et ne prennent pas en compte l’énergie d’excavation, l’âge, la formulation ou le squelette granulaire des matériaux. Nous avons donc proposé une démarche scientifique, combinant une approche expérimentale en laboratoire et in situ à une approche numérique, fondée sur la méthode aux éléments finis en grandes déformations. L’étude a été réalisée sur deux familles de matériaux (mortiers à forte teneur en air et bétons très maigres) caractérisés par des essais mécaniques classiques. Un essai original de poinçonnement en laboratoire a été développé. Des simulations tridimensionnelles sur une tranchée soumise à une sollicitation équivalente à un coup de pioche, comparées à des simulations bidimensionnelles en axisymétrie sur une éprouvette soumise à un poinçonnement, ont permis de dimensionner l’essai. Celui-ci consiste à mesurer un enfoncement pour un niveau d’énergie analogue à celui d’un coup de pioche. En parallèle, un essai d’excavation mécanisé en vraie grandeur, instrumenté, consistant à mesurer l’enfoncement à la pioche et le volume excavé, a été mis au point et validé par des piochages manuels sur tranchées. L’exploitation de l’ensemble des mesures a permis la construction d’un modèle prédictif de volume de matériau excavé, grâce auquel on a construit un abaque préconisant des seuils d’excavabilité, en termes d’enfoncements au poinçon en fonction du diamètre maximal des granulats du matériau testé.

 Mots-clés:

Energie, Excavabilité, Expérimentation, Matériaux traités aux liants hydrauliques, Piochage, Poinçonnement, Simulations numériques, Tranchée.

 Composition du jury:

M. François de Larrard, LCPC de Nantes - Co-Directeur de thèse

Mme Hélène Dumontet, Professeur, UPMC-  Co-Directrice de thèse

M. André Lecomte, Professeur, IUT de Nancy-Brabois - Rapporteur

Mme Irini Djeran-Maigre, Professeur, INSA de Lyon - Rapporteur

M. Yves Berthaud, Professeur, LMT Cachan - Examinateur

M. Sylvain Murgier, Direction de la Recherche GDF-SUEZ - Examinateur

M. Thierry Sedran, LCPC de Nantes – Conseiller d’étude

M. Christophe Dano, Enseignant-chercheur, ECN - Examinateur

M. Joseph Abdo, CIMBETON - Invité