DS0102 - Innovation technologique pour analyser, remédier ou réduire les risques environnementaux

Sols, Structures et Hydraulique : Expertise et Recherche Appliquée – SSHEAR

SSHEAR

Sols, Structures et Hydraulique : Expertise et Recherche Appliquée

Enjeux et objectif

Les processus d’affouillement sont une cause importante de destruction des constructions (ouvrages d’art, ouvrages en terre et bâtiments) notamment lors des crues majeures mais leur prise en compte reste trop empirique. <br /> <br />L’objet du projet SSHEAR est l’amélioration des connaissances sur les mécanismes d’affouillement et le développement d’outils novateurs d’observation et de modélisation aux échelles tant de maquettes expérimentales que d’ouvrages réels en vue de proposer des méthodes optimisées de diagnostic, d'alerte et de gestion.

Pour avancer sur l’amélioration des connaissances et proposer des méthodes optimisées de diagnostic, d'alerte et de gestion, le projet sur l’affouillement des ouvrages SSHEAR propose ainsi une approche multi-échelle et pluridisciplinaire basée sur :
- les processus physiques d’écoulement et d’érosion à proximité d’ouvrages (ponts, berges…) ;
- trois expérimentations de laboratoire offrant une observation multi-échelle ;
- une approche réellement novatrice de modélisation biphasique ;
- les observations et les enregistrements de terrain sur des ouvrages réels soumis aux forçages hydro-sédimentaires naturels voire anthropiques ainsi que des développements de matériel.

Le consortium est constitué de six partenaires qui apportent, chacun dans leurs domaines respectifs, leurs expertises scientifiques et leurs compétences techniques. La très forte complémentarité des partenaires est un atout majeur et novateur du projet. Les profils des six partenaires sont en effet extrêmement variés : mécaniciens des sols et des fluides ancrés dans la pratique (part. 1, Ifsttar), géotechniciens de terrain, hydrauliciens, sédimentologues (part.2, Cerema), physiciens et mécaniciens (part. 3, FAST), gestionnaires d’infrastructures routières (part. 4, Cofiroute) et ferroviaires (part. 5, SNCF) et institut de recherche technologique (part. 6, Railenium).

Les compétences très diverses coiffent ainsi, sans redondance, l’ensemble du spectre de la recherche et du développement sur les processus d’affouillements et leurs conséquences allant :
- de la remontée d’informations du terrain à l’investigation multi-échelles des phénomènes,
- de l’expérimentation à la modélisation,
- des sciences « fondamentales » aux sciences de l’ingénieur,
- du développement de connaissances scientifiques à l’écriture de guides pratiques.

Les produits finaux du projet seront entre autres :
- des dispositifs d’essais spécifiques pour étudier en laboratoire l’affouillement et la sensibilité à l’érosion des matériaux ;
- des canaux de mesure instrumentés à la fois sur le plan hydraulique et sur le plan mécanique des sols ;
- des outils destinés à caractériser plus finement les sites affouillables ;
- un ensemble de paramètres de suivi in situ bien documenté pour un ou plusieurs sites ;
- des développements numériques pour une modélisation hydro-sédimentaire 3D innovante, de type biphasique;
- des guides à destination des praticiens et des gestionnaires,
- des publications scientifiques comme des mémoires de thèse, des communications et des articles …

Le projet SSHEAR propose une démarche pluridisciplinaire originale dans le domaine des affouillements. Démarche coordonnée et valorisée, elle inclut la physique des milieux granulaires immergés, le génie civil (mécanique des sols, hydraulique à surface libre) et le calcul scientifique (modèle diphasique massivement parallèle) pour répondre aux attentes de gestionnaires d’ouvrages (ferroviaires et routiers). Les études, expérimentales et numériques, porteront sur des modèles de laboratoire et sur des ouvrages réels avec, pour finalités pratiques, des guides et des outils.
L’étude combinée des processus fondamentaux (en laboratoire) et l’étude sur site réel (incluant mesure et surveillance quasi-temps réel) seront les points forts du projet et les avancées obtenues aideront également à une meilleure maîtrise des risques par une meilleure connaissance de l’aléa.

Les résultats seront portés à la connaissance de la communauté scientifique par des communications et des articles dans les revues tant professionnelles qu’académiques.

Les processus d’affouillement sont une cause importante de destruction des constructions (ouvrages d’art, ouvrages en terre et bâtiments) notamment lors des crues majeures mais leur prise en compte reste trop empirique.
L’objet du projet SSHEAR est l’amélioration des connaissances sur les mécanismes d’affouillement et le développement d’outils novateurs d’observation et de modélisation aux échelles tant de maquettes expérimentales que d’ouvrages réels en vue de proposer des méthodes optimisées de diagnostic, d'alerte et de gestion.
Le contexte du projet est d’un côté celui d’une expertise scientifique et technique quasi-inexistante actuellement sur la scène nationale et d’un autre celui d’une expertise internationale tournée vers des problématiques différentes de celles intéressant le territoire français. Le projet doit donc créer les conditions nécessaires à l’émergence de cette expertise nationale, au cours ou à la suite du projet.
Dans le cas du patrimoine ferroviaire français, il existe ainsi un recensement exhaustif du patrimoine d’infrastructures établies en site aquatique. Et les principes d’organisation de la surveillance sont déclinés en différentes actions de visites d’inspection périodiques des ouvrages, d’actions associées d’analyse et de diagnostic, de surveillance renforcée basée sur la mise en œuvre d’instrumentations et/ou d’investigations notamment bathymétriques. Il n’existe cependant pas rigoureusement de classification de sensibilité.
Pour dépasser cet empirisme, avancer sur l’amélioration des connaissances et proposer des méthodes optimisées de diagnostic, d'alerte et de gestion, le projet sur l’affouillement des ouvrages SSHEAR propose ainsi une approche multi-échelle et pluridisciplinaire basée sur :
- les processus physiques d’écoulement et d’érosion à proximité d’ouvrages (ponts, berges…) ;
- trois expérimentations de laboratoire offrant une observation multi-échelle ;
- une approche réellement novatrice de modélisation biphasique ;
- les observations et les enregistrements de terrain sur des ouvrages réels soumis aux forçages hydro-sédimentaires naturels voire anthropiques ainsi que des développements de matériel.
Le consortium est constitué de six partenaires qui apportent, chacun dans leurs domaines respectifs, leurs expertises scientifiques et leurs compétences techniques. La très forte complémentarité des partenaires est un atout majeur et novateur du projet. Les profils des six partenaires sont en effet extrêmement variés : mécaniciens des sols et des fluides ancrés dans la pratique (part. 1, Ifsttar), géotechniciens de terrain, hydrauliciens, sédimentologues (part.2, Cerema), physiciens et mécaniciens (part. 3, FAST), gestionnaires d’infrastructures routières (part. 4, Cofiroute) et ferroviaires (part. 5, SNCF) et institut de recherche technologique (part. 6, Railenium).
Les compétences très diverses coiffent ainsi, sans redondance, l’ensemble du spectre de la recherche et du développement sur les processus d’affouillements et leurs conséquences allant :
- de la remontée d’informations du terrain à l’investigation multi-échelles des phénomènes,
- de l’expérimentation à la modélisation,
- des sciences « fondamentales » aux sciences de l’ingénieur,
- du développement de connaissances scientifiques à l’écriture de guides pratiques.

Coordinateur du projet

Monsieur Christophe CHEVALIER (Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

FAST Laboratoire Fluides, Automatique et Systèmes Thermiques
COFIROUTE COFIROUTE
SNCF SNCF
Railenium Institut de recherche technologique RAILENIUM
Cerema Centre d'études et d'expertise sur les risques, l'environnement, la mobilité et l'aménagement
IFSTTAR Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux

Aide de l'ANR 794 897 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2014 - 48 Mois

Liens utiles