Argiles et Génie Civil : risques géotechniques et applications durables des géomatériaux argileux

ECTS

3.0

Nombre d'heures

25.0

Niveau d'étude

Bac +5

Période de l'année

Semestre 10

Présentation

Ce module est une introduction aux activités du génie civil et de la géotechnique liées à la présence de géomatériaux argileux (sols, roches, matériaux de remblai). Il est consacré à la description du comportement macroscopique (mécanique et rhéologique) et microscopique des argiles rencontrées dans les sols ou les roches.

Objectifs

Ce module a pour vocation de sensibiliser les étudiants aux potentiels des argiles et aux problèmes qu’elles génèrent. En effet, si les argiles sont des matériaux remarquables de par leurs propriétés (propriétés rhéologiques qui en font des boues de forage performantes, faible perméabilité qui leur permet d’assurer l’étanchéité des ouvrages,…), elles sont cependant à l’origine de nombreux problèmes en génie civil. Leur détection dans un sol destiné à recevoir une chaussée ou un bâtiment nécessite de mettre en œuvre un certain nombre de mesures spécifiques (adapter le dimensionnement de l’ouvrage, renforcer les fondations ou l’ouvrage, traiter le sol,…). Au contraire dans le cadre du stockage de déchets, les propriétés de gonflement des argiles (responsable des désordres sous les bâtiments en période de sécheresse) sont mises à profit pour assurer l’étanchéité de l’ouvrage. …..

Conditions d'admission

Formation dans le domaine des sciences de la terre, physique (matériaux), chimie physique

Compétences visées

  • Les bases en mécanique des sols et des roches, en rhéologie des pates et suspensions
  • Description géotechnique d’un sol ou d’une roche (identification géotechnique)
  • Description microstructurale d’un sol argileux (minéralogie et microstructure)
  • Introduction aux problèmes générés par les argiles en génie civil
  • Les bases sur le traitement des sols en terrassement

Syllabus

Introduction à la mécanique des géomatériaux argileux

Le cours aborde les principales caractérisations de la mécanique des géomatériaux argileux :

- Caractérisation physique (densités, indice des vides, porosité, granulométrie,..)

- Caractérisation (hydro)mécanique : principe de Terzaghi, paramètres de Biot.

- Consolidation des sols argileux : rôle de l’eau interstitielle, essai œdométrique.

L’influence de la minéralogie et de la structure des argiles sur la réponse mécanique est aussi abordée.

A l’issue du cours, les étudiants, par groupe de deux ou trois, mènent un projet de géotechnique. Ce projet d‘étude porte sur le calcul des tassements d’un réservoir pétrolier réalisé sur un sol compressible argileux.

Alea retrait gonflement : argiles et sécheresse

Le cours présente une approche globale de l’aléa retrait-gonflement ou comment prendre en compte la présence d’un sol gonflant sous une construction. Les propriétés microscopiques des argiles sont rappelées (classification, microstructure, capacité à gonfler…) et on montre de quelles manières cette connaissance permet aux géotechniciens de caractériser la sensibilité d’un site au retrait-gonflement (prise en compte du contexte climatique, géologique, hydrologique, topographique… consultation des cartographies et plans de prévention des risques, reconnaissance sur site et tests de laboratoire, moyens d’agir sur la construction ou sur les sols, les phénomènes déclencheurs du retrait-gonflement).

Cet enseignement est mutualisé avec les élèves ingénieurs de deuxième année de l’ENSI Poitiers.

Traitement des sols argileux et durabilité : application aux terrassements (construction des chaussées) et au stockage de déchets de surface

Le cours aborde les différents aspects des techniques de mise en œuvre des matériaux argileux dans le domaine du Génie Civil et en particulier dans les travaux de terrassements. Ce module vise à la sensibilisation des étudiants sur : les différentes phases des projets de terrassements et de souligner l’importance du choix des matériaux ; la possibilité de mettre à profits les propriétés physiques et chimiques des argiles pour assurer l’étanchéité des barrières ouvragées ; les différents techniques de traitements de sols pour renforcer la durabilité des performances des matériaux en limites d’emplois et des déchets.

A l’issue du cours, les étudiants, par groupe de deux ou trois, mènent un projet autour de problématiques liées aux travaux de terrassement et en particulier sur l’interaction sol/atmosphère.

Tunnels/ouvrages souterrains dans les formations argileuses 

Le comportement des ouvrages souterrains dans les roches argileuses est particulièrement étudié depuis de nombreuses années, notamment dans le cadre des projets de stockage de déchets radioactifs. Ce cours fait le point sur les connaissances acquises dans le domaine et présente les problématiques liées au creusement des tunnels et ouvrages souterrains dans les milieux argileux. On insiste plus particulièrement sur les méthodes de dimensionnement, d’excavation et de soutènement dans les roches argileuses. Le cours est illustré par des ouvrages réels afin de mettre en évidence les spécificités de ces matériaux, notamment le développement de la zone endommagée, et les adaptations qu’elles nécessitent dans les différentes méthodes de creusement et soutènement.

Introduction à la rhéologie des argiles (naturelles ou de synthèse), du ciment, plâtre, et pate céramique avec des exemples

Cet enseignement est une introduction à la rhéométrie des géomatériaux et leur application dans le domaine du génie civil avec une application pratique sur des matériaux. Une première partie présente les bases théoriques de la rhéologie en présentant les lois de comportements utilisées avec les géomatériaux avec des résultats concrets illustrant la théorie. Ensuite une présentation des outils de mesures utilisés aussi bien sur site qu’en laboratoire est faite en insistant plus particulièrement sur les différentes géométries des rhéomètres de laboratoire. Les hypothèses liées à leur utilisation sont détaillées d’un point de vue théorique et pratique ainsi que les avantages et inconvénients inhérents à chaque géométrie. A l’issue du cours, un projet est proposé aux étudiants sous forme de mesures (TP) et d’analyse (en autonomie) de résultats sur des suspensions argileuses. Ils analysent leurs  courbes expérimentales avec un logiciel gratuit qu’ils peuvent télécharger légalement et en utilisant des articles scientifiques de référence distribués à cet effet.

Méthode d'enseignement En présence

Type d'enseignement

  • formation initiale

Composante

Etudiants internationaux

Ouvert aux étudiants en échange

Lieu(x)

  • Poitiers-Campus
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