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Les méthodologies développées font appel à de la modélisation analytique, à de la simulation numérique et, majoritairement, à de l’expérimentation en laboratoire réalisée au sein de notre Plateau de Recherche Technologique PRT Géomécanique. Les visées scientifiques de l’axe géomécanique concernent la compréhension des phénomènes d’instabilités et d’érosion au sein des géomatériaux, ainsi que la modélisation des géo-ouvrages de protection, avec l’ambition d’aboutir à l’analyse globale d’un ouvrage ou du déclenchement d’un phénomène d’instabilité. Il convient pour cela de recourir à plusieurs disciplines : mécanique des solides, mécanique des fluides, mécanique des sols, physique et mécanique des milieux granulaires, rhéologie.

Les principales actions de recherche sont les suivantes :

Mécanismes micro structurels de rupture et d’instabilité dans les sols granulaires

Cette action vise à une meilleure compréhension à l’échelle du grain des mécanismes micro structurels qui gouvernent la réponse mécanique d’un matériau granulaire : (i) par approche analytique basée sur le développement de critères de rupture micro-structurels ; (ii) par un travail expérimental s’appuyant sur une instrumentation capable de caractériser la microstructure du matériau étudié.

Erosion et instabilités hydromécaniques dans les géomatériaux

Il s’agit ici de l’étude de l’interaction entre un sol et un écoulement hydraulique interstitiel (interaction de volume) ou de superficiel (interaction de surface). Analyse des mécanismes élémentaires menant au détachement et à la mise en mouvement de matière solide à l’aide (i) d’essais sur des échantillons de sols réels ou modélisés, (ii) d’expérimentations physiques sur des milieux modèles permettant d’accéder aux petites échelles de temps et d’espace, (iii) de modèles numériques couplant approche discrète (DEM) et calcul fluide (CFD). Les travaux menés abordent notamment les instabilités hydromécaniques internes en présence de gradients de pression interstitielle au sein d’un sol granulaire, l’influence des caractéristiques d’un matériau sur son érodibilité (c-à-d sa sensibilité à l’érosion), les mécanismes élémentaires d’érosion d’un sol cohésif, les phénomènes de suffusion et de filtration, la transition entre comportement solide et comportement fluide au sein d’un fluide complexe en écoulement.

Liquéfaction statique et dynamique dans les milieux granulaires

Dans le contexte de l’évaluation de la sécurité des ouvrages hydrauliques sous séismes, cette action vise à étudier le comportement d’un sol sous sollicitations sismique (propriétés dynamiques, modules et amortissement, résistance au cisaillement sismique, potentiel de liquéfaction). Elle porte également sur la liquéfaction statique, particulièrement vis-à-vis l’influence de la teneur en fines sur la résistance à la liquéfaction.

Approches multi-échelles pour les lois de comportement

Cette action a pour ambition de développer des lois de comportement de nature micromécanique pouvant être implémentée dans des simulations réalistes de grands problèmes géo-environnementaux impliquant des couplages, hautement non linéaires, multi-physiques et multi-échelles. Dans le contexte de l’érosion interne, l’objectif est l’intégration à l’échelle d’un ouvrage hydraulique des connaissances acquises à l’échelle d’un échantillon de sol en lien avec la nature de la sollicitation hydraulique (stationnaire, cyclique, dynamique, non saturée).