Cet axe est relatif au développement de méthodes de calcul en rapport avec le pressiomètre. Trois grandes classes de méthodes de calcul peuvent être utilisées à partir de résultats d’essais pressiométriques :

  • des méthodes basées sur la mécanique des milieux continus ;
  • des méthodes basées sur des lois locales d’interaction sol-structure (t-z, p-y, etc.) ;
  • des méthodes directes corrélant, par exemple, le frottement axial unitaire et la pression limite.

Le travail proposé consiste à traiter différentes problématiques et enjeux plus généraux permettant de répondre aux objectifs des tâches définies ci-dessous. Le travail spécifique lié aux bases de données est traité à part. L’ensemble des développements menés dans cet axe sera réalisé en étroite interactions à l’axe 1.

Trois tâches, génériques à tous les ouvrages géotechniques, peuvent être engagées :

  • Variabilité spatiale des propriétés des sols ;
  • Développement de lois de comportement : alimentation des lois de comportement drainé-non drainé, influence de l’évolution du module avec la déformation sur le comportement des ouvrages ;
  • Développement de méthodes directes basées sur des lois d’interactions locales de type t-z ou p-y sous sollicitations statiques et cycliques, mise à jour et pérennisation des modèles de calcul de la portance des fondations superficielles et profondes.

La variabilité des sols se traduit par un aléa sur les propriétés de sol (soit parce que leur variabilité naturelle empêche leur connaissance précise, soit parce que les campagnes de reconnaissance géotechniques sont incomplètes ou faussées), et une incertitude de modèle. Si cette approche a fait ses preuves, elle a néanmoins des défauts. D’une part, des sinistres se produisent encore occasionnellement, mettant en lumière le fait que le facteur de sécurité choisi peut être ponctuellement insuffisant en sous-estimant le niveau d‘incertitude du problème. D’autre part, si l’incertitude est plus faible que prévue, un facteur de sécurité donné peut conduire à des dimensionnements peu économiques. Une approche plus rationnelle de ces incertitudes semble nécessaire.

Les méthodes probabilistes répondent à cette problématique. Ces méthodes consistent à modéliser l’aléa sur les grandeurs d’intérêt (paramètres de sol, géométrie des systèmes, chargements, etc.) sous forme mathématique.

L’objectif principal est l’obtention de lois de comportement permettant à partir du pressiomètre d’alimenter des calculs numériques dont les résultats fourniront une idée plus précise des déplacements des ouvrages. Ces méthodes devront aussi mieux intégrer l’état initial des contraintes et notamment permettre une estimation plus fiable du coefficient de pression des terres au repos. Selon le type de sollicitations que la fondation applique au sol, des chemins de contraintes types pourront être mis en évidence et, dans chaque cas, une procédure spécifique de détermination du module de déformation du sol est à proposer. Par exemple, on pourra distinguer : les fondations profondes, les ouvrages transmettant des efforts au sol principalement par cisaillement et les fondations superficielles transmettant des efforts à la fois par compression et par cisaillement.

En parallèle des problématiques de calcul, des bases de données sont à consolider ou constituer pour les fondations profondes, les fondations superficielles, les écrans et les radiers support de réservoirs ou de structures analogues.

Pour les fondations profondes, il s’agit principalement de consolider et maintenir la base d’essais de chargement de pieux de l’IFSTTAR qui a notamment servi à l’élaboration de la norme d’application de l’Eurocode 7 pour le calcul de la portance des fondations profondes. Cette base peut aussi servir à élaborer des courbes d’interaction t-z pour le calcul du tassement des pieux. Des analyses détaillées peuvent être menées sur la précision de ces courbes en fonction du niveau de chargement et/ou du type de pieux.
Pour les fondations superficielles, il est prévu la conception, la fabrication d’un dispositif d’essai et la réalisation d’essais de chargement de fondations superficielles sur un panel de sols. La validation sur des essais en centrifugeuse et sur des massifs de sol reconstitués peut aussi être envisagée.
Pour les réservoirs, particulièrement sensibles aux déplacements, il est convenu d’exploiter des mesures obtenues lors de suivi ou d’essai de chargement par remplissage d’eau.
Pour les écrans de soutènement et les parois, il s’agit de profiter du cadre des projets du Grand Paris Express qui avec la ligne 15 sud se déroulant de 2016 à 2022 verra la réalisation de 16 gares et de 75 km de tunnel. On envisage le développement de systèmes de mesure de contraintes simplifiés moins coûteux et ne nécessitant pas d’interruption des travaux, de l’utilisation des systèmes de suivi des déformations par balayage de surface. Des expérimentations complémentaires en centrifugeuse sont envisagées. L’ensemble des données accumulées doit permettre d’alimenter les modèles de calcul développés dans le cadre de l’axe 2.

Enfin, une base de données relative aux parois clouées peut aussi être envisagée. Des travaux ont déjà été réalisés dans cette direction au Cerema avec des données provenant d’expérimentations passées. Des instrumentations spécifiques pourront être envisagées en fonction des opportunités des chantiers.