Modélisation numérique des enrochements de barrages à partir d’une description Level Set des blocs (LS-ENROC)

Figure: A partir d'un scan 3D d'enrochement en laboratoire (à gauche pour le dispositif complet, au milieu pour une vue digitale de la seule particule scannée), le projet LS-ENROC propose une description numérique fidèle de la forme des particules, basée sur la considération de distances à la surface (à droite), utilisable dans un code de calcul

Synthèse

• Partenaires institutionels : RECOVER (INRAE : Jérôme Duriez = coordinateur, Stéphane Bonelli), IMATH (Université de Toulon : Cédric Galusinski, Frédéric Golay), Région Sud
• Subvention : 60.8 k€ de la Région Sud dans le cadre de son Appel à projet recherche 2019 volet exploratoire
• Période de réalisation : Juillet 2019 - Juin 2022

Descriptif

Un certain nombre d’ouvrages du Génie Civil doivent la pérennité de leurs géométries à l’utilisation d’enrochements, c’est à dire un entassement de blocs rocheux de taille décimétrique à métrique. C’est le cas par exemple du barrage en enrochement de Serre-Ponçon ou de nombreuses structures côtières pare-vagues. La modélisation numérique de ces enrochements permet de s’assurer que les ouvrages ne se déformeront que de manière négligeable au cours de leur durée de vie. La simulation numérique de ces déformations revient à calculer les déplacements relatifs entre enrochements en fonction des charges appliquées, des propriétés mécaniques des enrochements et de leurs formes.

Afin de faciliter ces simulations, le projet LS-ENROC a proposé une Méthode aux Éléments Discrets (ou Distincts, DEM) au sein de laquelle la forme des enrochements est décrite via la considération d’une distance à leurs surfaces. Partant de scans 3D des blocs rocheux pouvant être réalisés au laboratoire ou in-situ, le logiciel DEM YADE a été amélioré afin de reproduire de manière informatique ces enrochements et de prédire leurs déformations.

Produits de la recherche

Articles ([A..]) et communications scientifiques ([Pr..])

[A2] A Level Set-Discrete Element Method in YADE for numerical, micro-scale, geomechanics with refined grain shapes, J. Duriez, C. Galusinski, Computers and Geosciences, vol. 157, 2021, hal-03359788

[A1] Precision and computational costs of Level Set-Discrete Element Method (LS-DEM) with respect to DEM, J. Duriez, S. Bonelli, Computers and Geotechnics, vol. 134, 2021, hal-03225311

[Pr7] Modélisations numériques discrètes de matériaux granulaires à partir d'une description Level Set des particules, J. Duriez, C. Galusinski, F. Golay, S. Bonelli in Congrès Français de Mécanique 2022, Nantes (France), Août 2022, hal-03797466

[Pr6] A Discrete Element Method for granular solids with a Level Set shape description, J. Duriez, C. Galusinski, F. Golay, S. Bonelli in ECCOMAS CONGRESS 2022, 8th European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering, Oslo (Norway), June 2022

[Pr5] Discrete simulations of granular materials with a Level Set shape description, J. Duriez, C. Galusinski in VII International Conference on Particle-Based Methods (PARTICLES 2021), Hambourg (Germany), October 2021

[Pr4] Capabilities of level set and polyhedral shape descriptions for superellipsoids and Toyoura sand, J. Duriez, T. Mohamed, C. Galusinski in ALERT Workshop 2021, Aussois (France), September 2021

[Pr3] Micro-scale modeling of granular solids with a Level Set shape description, J. Duriez, C. Galusinski, S. Bonelli, F. Golay in The Biot-Bažant Conference on Engineering Mechanics and Physics of Porous Materials, C. Arson, G. Cusatis, F-J Ulm (Eds), Virtual, June 2021, video

[Pr2] Computational Costs and Flexibility of Level Set-Discrete Element Method, J. Duriez, C. Galusinski, S. Bonelli, F. Golay in 14th World Congress on Computational Mechanics (WCCM) ECCOMAS Congress 2020, F. Chinesta, R. Abgrall, O. Allix, D. Néron, M. Kaliske (Eds), Virtual, January 2021, video

[Pr1] Level set representation on octree for granular material with arbitrary grain shape, J. Duriez, C. Galusinski in Proceedings Topical Problems of Fluid Mechanics 2020, D. Šimurda, T. Bodnár (Eds), Prague, February 2020, ISBN 978-80-87012-74-1, hal-02484591

Rapport de stage de Master 2

Shape influence on the direct shear behavior of coarse granular material, A. Haidar, Stage de Master 2 de Grenoble INP ENSE3, 2020, lien

Améliorations logicielles

Par exemple, les mises à jour 4d245e8f, 9a0bb715 et 5a056401 du code YADE.