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31RAPPORT D'ACTIVITÉ CHAPITRE 2EnVIROnnEMEnT ET RISquES nATuRElS

De
6 pages

  • cours - matière potentielle : élaboration au niveau euro - péen

  • cours - matière potentielle : l' année

  • cours - matière potentielle : étude

  • cours - matière potentielle : finalisation


31RAPPORT D'ACTIVITÉ 2006 | CHAPITRE 2EnVIROnnEMEnT ET RISquES nATuRElS Si les travaux de recherche du LCPC en matière d'environnement et de risques naturels continuent de porter, pour une large majorité, sur des sujets tels que le risque rocheux, l'hydrologie, la migration des polluants ou les sources de bruit routières, trois grandes tendances se sont affirmées au cours de l'année 2006. On note, d'abord, une montée en puissance de la recherche sur la sismique et la géotechnique sismique. Vient ensuite l'accent mis sur la prévention, par exemple dans le domaine de l'aléa sismique. Enfin, les impératifs du développement durable se voient pris en compte de manière systématique, soit dans le cadre d'opérations de recherche dédiées, soit en tant qu'apport à toute opération, notamment dans le domaine des chaussées, des granulats ou des terrassements. Ainsi l'année 2006 a-t-elle été marquée par le fort développement de la recherche consacrée au domaine de la sismique, au travers d'opérations visant à évaluer la vulnérabilité des ouvrages et à en optimiser le dimensionnement face à cet aléa. Toujours dans une optique de prévention, la recherche sur la propagation des ondes vibratoires a été étendue à l'étude de la transmission, en milieu urbain, des vibrations dues notamment à la circulation ferroviaire. Close fin 2006, l'opération intitulée Sources de bruit routières a permis le développement de méthodes, d'outils et de logiciels de mesure utiles à la lutte contre la pollution sonore.

  • mécanique des sols

  • performances acoustiques de revêtements de chaussée

  • bruit de roulement

  • véhicule d'essai

  • lcpc

  • essai

  • site existant

  • phénomènes d'érosion des ouvrages géotechniques

  • réseau routier


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RAPPORT D’ACTIVITÉ 2006 | CHAPITRE 2 31EnVIROnnEMEnT ET RISquES nATuRElS
Insérer les infrastructures dans
l’environnement et prévenir
les risques naturels
Si les travaux de recherche du LCPC en matière d’environnement et de
risques naturels continuent de porter, pour une large majorité, sur
des sujets tels que le risque rocheux, l’hydrologie, la migration des
polluants ou les sources de bruit routières, trois grandes tendances
se sont affrmées au cours de l’année 2006.
On note, d’abord, une montée en puissance de la recherche sur la sismique
et la géotechnique sismique. Vient ensuite l’accent mis sur la prévention,
par exemple dans le domaine de l’aléa sismique. Enfn, les impératifs du développement durable
se voient pris en compte de manière systématique, soit dans le cadre d’opérations de recherche
dédiées, soit en tant qu’apport à toute opération, notamment dans le domaine des chaussées, des
granulats ou des terrassements.
Ainsi l’année 2006 a-t-elle été marquée par le fort développement de la recherche
consacrée au domaine de la sismique, au travers d’opérations visant à évaluer la
vulnérabilité des ouvrages et à en optimiser le dimensionnement face à cet aléa.
Toujours dans une optique de prévention, la recherche sur la propagation des ondes
vibratoires a été étendue à l’étude de la transmission, en milieu urbain, des vibrations
dues notamment à la circulation ferroviaire. Close fn 2006, l’opération intitulée Sources de
bruit routières a permis le développement de méthodes, d’outils et de logiciels de mesure
utiles à la lutte contre la pollution sonore.
Enfn, anticipant de grandes évolutions telles que le réchauffement climatique, le LCPC poursuit ses
recherches sur La sécheresse et ses effets sur les constructions afn, en particulier, de faire évoluer les
normes de construction des pavillons. n
THÈSES SOuTEnuES
Modélisation des champs Transfert et transport Analyse et Étude numérique des Approche statistique
diffus en acoustique colloïdal de polluants dimensionnement champs de vitesses de l’influence
architecturale par la métalliques. Applications d’ouvrages de protection et de concentrations des conditions
théorie des transports : en assainissement contre les chutes de dans les collecteurs micrométéorologiques
application au milieu routier blocs d’assainissement sur la propagation
urbain Bertrand Durin (EAU) Yi Zhang (FDOA) Hossein Bonakdari (EAU) acoustique à grande
Stéphane Colle distance
(ESAR - GER) Olivier Baume (ESAR - GER)32
Traitement des sédiments Modélisation des écoulements
de l’assainissement pluvial en collecteurs d’assainissement :
afn de les réutiliser application à la conception de
points de mesures
Face à des contraintes environnementales de plus en
plus fortes et à l’évolution de la réglementation dans
le domaine des déchets, des solutions de traitement
doivent être trouvées pour valoriser les sédiments de
l’assainissement pluvial.
Démarrée en 2006 pour une période de trois ans, avec
le soutien fnancier de l’Agence de l’eau Seine-Nor-
mandie et du Service d’études techniques des routes
et autoroutes (Setra), l’opération de recherche LCPC
intitulée Caractérisation et traitement des résidus (sédi-
ments) de l’assainissement pluvial routier et urbain vise
notamment à identifer les flières de traitement et de
réutilisation de ces sédiments.
Dénommé Attrised, le procédé proposé consiste à
concentrer la pollution dans une fraction réduite de
l’échantillon afn de l’isoler et de permettre la valorisa -
2
tion des autres fractions. Le traitement repose sur des
coupures granulométriques et sur la technique d’at- Suite aux travaux déjà entrepris, le LCPC propose une
trition généralement utilisée en minéralurgie. Avec une méthodologie de qualifcation des sites de mesures qui
valorisation pouvant atteindre 75 % de l’échantillon brut, doit permettre de :
ce procédé est actuellement en cours d’étude pour un • d éterminer si un site potentiel est a priori favorable, ou
développement industriel. En outre, la conception d’une nécessite des investigations complémentaires,
unité pilote de traitement a fait l’objet d’une thèse dont • qualifer des sites de mesure,
la soutenance est prévue en septembre 2007. n • défnir les modalités d’implantation d’un capteur donné,
• préciser les modalités d’exploitation des résultats issus
des capteurs, permettant de passer des valeurs mesu-
rées aux grandeurs physiques recherchées,
• é valuer la précision des données fournies par des sites
existants.
Une telle transposition entraînant des incertitudes,
il convient d’évaluer si ces dernières ont des
conséquences sur les conclusions tirées en termes
d’instrumentation du site. Si tel est le cas – et si les
enjeux le justifent –, une modélisation spécifque à un
1. site donné pourra fournir des réponses adaptées.
Unité pilote de
Ces simulations permettent en particulier de défnir a traitement des
sédiments de priori les champs de vitesse et d’évaluer l’infuence de
l’assainissement 1
divers types de singularités, par exemple pour la mise pluvial.
en place de capteurs à l’aval d’un coude. Les résultats
2. obtenus montrent que les recommandations pratiques Contact veronique.ruban@lcpc.fr
Champs de vitesse
fournies par la littérature professionnelle amènent à à l’aval d’une Division Eau et Environnement (EAU)
singularité pour instrumenter trop près de la sortie d’un coude, dans
différents taux de
une zone où le champ de vitesse n’est pas entièrement remplissage et la
vitesse d’écoulement développé. n
associée.
Contact frederique.larrarte@lcpc.fr
Division Eau et Environnement (EAU)RAPPORT D’ACTIVITÉ 2006 | CHAPITRE 2 33EnVIROnnEMEnT ET RISquES nATuRElS
concernant l’auscultation acoustique à grand rendement Une nouvelle méthode de d’un réseau routier est en cours de fnalisation, ainsi que
l’implantation du dispositif de mesure sur un véhicule mesure du bruit de contact
d’auscultation multifonctions. n
pneu-chaussée pour
(1) La méthode LPC n° 63 décrit l’illustration de la mesure pour la
caractérisation acoustique des revêtements en vue de leur comparaison, caractériser les revêtements et pour la vérifcation des performances d’une planche routière après
chantier.
routiers
Contact fabienne.anfosso@lcpc.fr
Division ien, Sécurité et Acoustique des Routes (ESAR)
Le bruit du trafc routier est largement infuencé
par les propriétés acoustiques des revêtements de
chaussée. Celles-ci sont en général évaluées par une
mesure statique de bruit de roulement au passage de
véhicules, mais cette caractérisation reste ponctuelle et
limitée à des sites plans et dégagés. Le LCPC a donc Comprendre les phénomènes
(1)développé une méthode permettant de mesurer en
continu le bruit de roulement, à différentes vitesses entre d’érosion des ouvrages
50 et 110 km/h, sur tout type de réseau, urbain ou géotechniques à leur interface interurbain, afn d’évaluer les performances acoustiques
de revêtements de chaussée. avec un fuide
Cette méthode s’appuie sur un système d’acquisition
embarqué à bord d’un véhicule d’essai afn d’évaluer,
à chaque tour de roue, le niveau et le spectre de bruit
à l’aide de trois microphones situés à proximité d’un
pneumatique. Cinq véhicules ont été instrumentés à
l’identique dans cinq laboratoires différents, afn de
tester la reproductibilité de la méthode.
De nombreux tests de qualifcation ont été réalisés pour
vérifer l’immunité de la mesure à différentes perturbations
telles que le bruit aérodynamique, le bruit mécanique
du véhicule et des dispositifs de fxation ou le bruit
des autres véhicules du trafc environnant. Un module
1.
Système
d’acquisition
embarqué sur un 2
véhicule d’essai.
Pour mieux appréhender la vulnérabilité des ouvrages 2.
géotechniques soumis à une crue, le LCPC poursuit des Érodimètre à jet
mobile en essai sur recherches portant sur l’érodabilité et la dispersivité de la
le site de Montoire.
matrice argileuse des sols par un fuide.
Importante pour la maintenance du patrimoine, la recher-
che menée dans le domaine de la vulnérabilité des
ouvrages géotechniques à leur interface avec un fuide vise
à limiter, par exemple, l’affouillement de fondations
de ponts ainsi que l’érosion de remblais ou de digues.
En effet, les écoulements superfciels et internes ne
conduisent pas directement à la ruine de l’infrastructure,
1 mais sapent celle-ci en réduisant sa stabilité d’ensemble
t
t
t34
sous la poussée des eaux et des charges de service. Le Remblais en zone inondable : LCPC a donc mis en place une opération de recherche
dédiée et s’implique dans le projet nommé Erinoh de une expérimentation en vraie
l’Agence nationale pour la Recherche (ANR).
Dans ce cadre, le Laboratoire a effectué des essais à l’aide grandeur
d’un érodimètre à jet mobile développé par sa division
Mécanique des Sols et des Roches et Géologie de l’Ingé-
nieur ainsi qu’une analyse, au microscope électronique
à balayage environnemental, de la susceptibilité des sols
à se disperser dans un fuide chargé de cations de
différentes valences.
En outre, l’analyse des résultats de plusieurs campagnes
d’essais menées sur des sites d’ouvrage permettra de
proposer un outil d’aide au choix des paramètres appelés
à alimenter le modèle d’apparition de l’érosion dans les
remblais d’infrastructures, en prenant comme cadre
de référence les guides actuels. n
Contacts philippe.reiffsteck@lcpc.fr
myriam.duc@lcpc.fr
1 Division Mécanique des Sols et des Roches et Géologie de l’Ingénieur (MSRGI)
Dans le cadre d’une collaboration entre le LCPC,
Réseau Ferré de France (RFF), la SNCF et le Centre
d’expérimentations routières (CER) de Rouen, un Un nouvel essai non destructif
remblai expérimental a été construit sur le site du CER pour caractériser les sols de Rouen, puis soumis à une inondation d’une hauteur
de plus d’un mètre. L’instrumentation mise en place lors multicouches
de la construction du remblai afn d’évaluer la cinétique
des effets de l’inondation dans le corps du remblai et
Caractériser différents sols compactés multicouches tels d’en décrire précisément les conséquences en termes
que ceux composant les structures de chaussées, tel est de tassements a permis de valider une méthodologie
l’intérêt d’un nouvel essai non destructif miniature développé de dimensionnement des remblais en zone inondable,
par la Universidad de Los Andes (ULA) de Bogota développée par la division Reconnaissance et
(Colombie) et testé sur la centrifugeuse du LCPC afn d’en mécanique des sols du LCPC. Par ailleurs, cette
démontrer la répétabilité et la fabilité sur modèle réduit. instrumentation et l’installation d’une station
Le principe de cet essai consiste à laisser tomber une bille météorologique sur le site du remblai offrent la possibilité
de sept grammes, d’une hauteur contrôlée, sur la surface de confronter les observations effectuées dans un
du sol, puis de mesurer, à l’aide de quatre accéléromètres ouvrage en vraie grandeur aux résultats d’un modèle
piézoélectriques mono-axes, l’accélération transmise d’échanges hydriques sol-atmosphère développé par le
en différents points de la surface. Une analyse, par la Centre d’enseignement et de recherche en mécanique
1. technique d’analyse spectrale des ondes de surface, des sols (Cermes, UMR Navier).
Vue du remblai
des signaux générés par la propagation des ondes de Ces recherches sont actuellement poursuivies par expérimental
construit au CER surface permet ensuite de remonter, dans le cas de sols le LCPC dans le cadre d’une nouvelle opération de
Rouen.
à stratifcation horizontale, à la structure du milieu stratifé. recherche intitulée Rationaliser les terrassements pour
Cet essai non destructif, qui ne génère que de petites des ouvrages économes et durables.
vibrations dues à l’impact, pourra être appliqué, dans le
futur, aux sols non saturés. Le développement du mini- Les caractéristiques de cette expérimentation ont été présentées à l’occasion de
défectomètre à masse tombante et sa validation sur la deux séminaires ouverts aux chercheurs et à la profession :
centrifugeuse du LCPC ont été effectués dans le cadre de http://www.lcpc.fr/fr/sources/seminaires/rouen 2006/index.dml
http://www.lcpc.fr/fr/sources/seminaires/2006121213/index.dml nla thèse de Carol Murillo, soutenue en 2006. n
Contact valery.ferber@lcpc.fr Contact luc.thorel@lcpc.fr
Division Reconnaissance et Mécanique des Sols (RMS)Division Reconnaissance et Mécanique des Sols (RMS)
t
t
tRAPPORT D’ACTIVITÉ 2006 | CHAPITRE 2 35EnVIROnnEMEnT ET RISquES nATuRElS
Mieux connaître les propriétés Premiers essais in situ du
relatives à la durabilité prototype de pressiomètre
du béton armé et des ses autoforeur PAF2000
constituants Appareil de nouvelle génération destiné à la reconnais-
sance des sols, le prototype de pressiomètre autoforeur
Achevée en 2006, une opération de recherche PAF2000 dont la fabrication s’est achevée fn 2005 a fait
menée par le LCPC depuis 2001 et libellée Durabilité l’objet, courant 2006, d’une première campagne d’essais
du béton armé et de ses constituants : maîtrise et en vraie grandeur visant à en démontrer les performan-
approche performantielle visait à acquérir une meilleure ces. Il s’agissait en particulier de valider le dispositif
connaissance des propriétés relatives à la durabilité d’autoforage par jet d’eau sous haute pression.
du béton armé et de ses constituants. Au travers Les essais ont eu lieu sur le site expérimental des LPC à
d’un partenariat avec le réseau des LPC ainsi que Cubzac-les-Ponts, près de Bordeaux, selon les procédu-
des laboratoires universitaires et du privé, il s’agissait res LCPC et celles en cours d’élaboration au niveau euro-
en particulier de mieux comprendre les processus de péen. Ils ont permis de vérifer les différentes fonctions de
transport dans le béton et de développer des outils l’appareil : mesures à plusieurs niveaux de la déformation
destinés à quantifer et maîtriser cette durabilité. de la membrane, expansion avec cycle, mesure de
Une telle opération de recherche marque une étape propagation des ondes. La comparaison des résultats
majeure dans l’étude de la durabilité et de la formulation obtenus avec ceux fournis par des essais en laboratoire,
des bétons, notamment par la mise au point d’une sur le même sol, et par des essais au pressiomètre auto-
approche performantielle et prédictive de la durabilité foreur d’ancienne génération, appelé PAF76, s’est avérée
des structures en béton armé, sur la base d’indicateurs très positive, permettant de valider pleinement le cahier
de durabilité, combinant expériences et modélisation. des charges de ce nouvel appareil. n
Ces travaux, présentés lors de différents séminaires
scientifques français et internationaux, ont donné
lieu à la publication de l’ouvrage intitulé Conception
des bétons pour une durée de vie donnée des
(1)ouvrages et suscité différents articles scientifques,
recommandations et guides relatifs à la durabilité des
bétons durcis, soumis notamment au gel ou à un
incendie. n
(1) Paru dans la collection des Documents scientifques et techniques de
l’Association française de génie civil.
1.
Pont Vasco de
Gamma sur le
Tage.
2.
Mesures
enregistrées à
1 partir des capteurs 2
situés sur le
pressiomètre
autoforeur PAF
Contact veronique.baroghel.bouny@lcpc.fr Contact philippe.reiffsteck@lcpc.fr 2000 (site de
Cubzac-les-Ponts).Division Bétons et Composites cimentaires (BCC) Division Mécanique des Sols et des Roches et Géologie de l’Ingénieur (MSRGI)
VINCI36
Un nouvel équipement en Europe
pour la simulation de séismes
Le LCPC s’équipe d’un simulateur de séismes unique
en Europe. Installé au centre de Nantes du LCPC, ce
simulateur parmi les plus sophistiqués au monde
permet l’étude expérimentale à échelle réduite de
l’effet des séismes sur les sols et sur les interactions
sols-structures. Il a été financé par le ministère
chargé de l’Équipement, la région des Pays de la Loire
et la Commission européenne et développé par la
société française Actidyn Systèmes.
Le LCPC réalise déjà depuis 25 ans des études
1
du comportement des sols en modèles réduits à
l’aide d’une centrifugeuse. Le simulateur est une Le simulateur simule les sollicitations réelles d’un
table vibrante embarquée dans la nacelle de la séisme jusqu’à 0,5 g (g, accélération de la pesanteur)
centrifugeuse. À l’accélération verticale produite alors que l’accélération du grand tremblement de
par la centrifugeuse, le simulateur ajoute une terre de Kobé avait atteint 0,4 g.
accélération horizontale similaire à celle d’un
tremblement de terre. Les échelles de réduction Contact jean-louis.chazelas@lcpc.fr
e evont de 1/40 à 1/80 et les modèles de massifs de
Division Reconnaissance et Mécanique des Sols (RMS)
sols peuvent représenter des massifs réels jusqu’à
64 m de long, 40 m de large et 32 m de profondeur.
Analyse et dimensionnement de la force de contact qui dépend à la fois et
indépendamment de la vitesse de l’impacteur et de sa d’ouvrages pare-blocs
masse ;
• quantifer l’effcacité de différentes options
Le travail de thèse achevé en 2006 par Yi Zhang a d’amélioration de la conception, en mettant en
permis de valider des hypothèses importantes pour le évidence notamment la nécessité d’épingles de
dimensionnement des ouvrages de protection contre section notablement plus élevée que dans les dalles
les chutes de blocs dits “pare-blocs structurellement courantes, pour prévenir les risques de rupture par
dissipants” (PSD). Ces ouvrages – potentiellement poinçonnement ;
économiques par leur dimensionnement optimisé • conclure globalement à la robustesse de conception
vis-à-vis de leur fonction protectrice – ont fait l’objet de ce type d’ouvrages, si la phase de contact qui
d’études paramétriques grâce à un module spécifque correspond au pic de l’effort est correctement prise en
de Cesar-LCPC calibré sur les expérimentations de compte.
(1)dalles à échelle réduite . Ces études ont notamment
(1) Ces expérimentations ont été conduites par Tonello IC et l’École supé-permis de :
rieure d’Ingénieurs de Chambéry (Esigec). Elles sont analysées en détail
• défnir l’interaction de calcul avec la géométrie dans les thèses de P. Berthet-Rambaud et F. Delhomme.
sphérique d’un bloc rigide impactant la dalle à mi-portée
selon la normale ; Contact eric.dimnet@lcpc.fr
• démontrer la nécessité d’une analyse dynamique Division Mécanique des Sols et des Roches et Géologie de l’Ingénieur (MSRGI)
complète de l’interaction, le dimensionnement vis-à-
vis du cisaillement étant lié à la valeur du maximum