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National audience; Afin de mieux comprendre la structure d'une plate-forme ancienne et surtout celle de la couche intermédiaire qui s'est créée principalement par l'interpénétration du ballast et du sol support sous l'action des trains, les matériaux constitutifs d'une plateforme ferroviaire ancienne se trouvant à Sénissiat (à côté de Lyon) ont été caractérisés en laboratoire. Les limites d'Atterberg, la valeur de bleu de méthylène et la minéralogie ont été déterminées sur les fines, alors qu'en revanche, les analyses granulométriques ont couvert tous les éléments de différentes dimensions tant pour le sol intermédiaire que pour le sol support. Les résultats montrent que le sol intermédiaire est un sol hétérogène très compact constitué de gros éléments et également de fines venant du sol support. Les propriétés de compactage au Proctor Modifié du sol intermédiaire sont également étudiées en travaillant sur la portion après l'écrêtage à 20 mm. Les corrections nécessaires ont été effectuées pour prendre en compte l'effet des gros éléments. On a remarqué que la densité sèche maximale obtenue au laboratoire (2,28 Mg/m3) est légèrement inférieure à celle mesurée en place (2,39 Mg/m3), ce qui montre les difficultés liées à la préparation d'échantillons représentatifs en laboratoire par compactage.

National audience; Physical degradation of agricultural and forest soils due to compaction is an important concern for the actors in agriculture, forest and environment. Many questions are still pending on the importance of this degradation, the evaluation of its impact on environment, the effect of changes of climate and practices, its natural remediation. The DST (Agricultural and Forest Soil Degradation induced by Compaction ?) project has proposed a research action on soil compaction in metropolitan France in order to : quantify the impacts of soil compaction on important soil environmental functions ; identify the conditions leading to compaction ; prevent the occurrence of these conditions ; monitor the evolution of soil structure after compaction. The project was structured in five working packages : impact, prediction, prevention, follow-up and cartography. It was based on modelling (hydrology, soil deformation, soil-crop interactions models) to study the occurrence of compaction and its impacts on crop growth and the environment. It also aimed at developing non-destructive methods to monitor soil structure deformation. The project associated research laboratories working in agriculture, geophysics or civil engineering and extension services members and was also based on field and laboratory experimentations, performed in various conditions (field crops, vineyards, forests). Mains results concerned : (i) impacts of compaction, as we demonstrated the existence of a threshold value for the structural void ratio (0,15 m3m3 in loamy soils) beyond which crop performances and hydrological properties are systematically affected ; (ii) modelling, with a 2-D model of soil deformation ; (iii) compaction assessment, based on non-destructive geophysical methods ; (iv) prevention of compaction, with a predictive model of soil water content and (v) mapping of compaction risks in France, based on the knowledge acquired during the project.; La degradación física de los suelos agrícolas y forestales ligada a la compactación durante los pasajes de maquinarias está una preocupación importante de los actores de la agricultura y de la gestión forestal. Pero más allá de este círculo, concierne igualmente todos los que se preocupan de las consecuencias ambientales de la agricultura y de la gestión forestal. En efecto, la compactación de los suelos modifica sus propiedades y así varias funciones importantes para los procesos tales que erosión hídrica, denitrificación, almacenamiento del carbono, preservación de la biodiversidad. En este cuadro, el proyecto DST propuso cinco direcciones de investigación : impacto, previsión, prevención, seguimiento y cartografía de la compactación. Se basó en la utilización de modelos de compactación de los suelos y de funcionamiento del sistema para estudiar las consecuencias sobre los cultivos y el medio ambiente, vía la modificación de las propiedades (almacenamiento, transferencia, mecánicas) de los suelos. Este proyecto transversal, que asocia laboratorios de investigación que trabajan en agricultura, geofísica, o ingeniera civil y los organismos profesionales, se apoyo también sobre experimentaciones variadas, en laboratorio y en el campo. En este articulo se presenta los principales resultados que conciernen : (i) el impacto de la compactación, con la puesta en evidencia de un umbral de índice de vacios en suelo limoso, más allá del cual las performances de los cultivos y las propiedades hidrodinámicas están, desde luego, impactadas, (ii) la modelización, el proyecto desemboco sobre la realización de un modelo 2-D de previsión de la deformación de los suelos, (iii) el seguimiento, con la evaluación de métodos geofísicos, no destructivos que permiten la cartografía de las zonas compactadas, (iv) la prevención, a través del desarrollo de una herramienta de previsión de la humedad del suelo y de los días disponibles y (v) la cartografía de las zonas con riesgos en Francia.; La dégradation physique des sols agricoles et forestiers liée au tassement lors des passages d’engins est une préoccupation importante des acteurs de l’agriculture et de la forêt. Mais au-delà de ce cercle, elle concerne également tous ceux qui se préoccupent des conséquences environnementales de l’agriculture et de la gestion forestière. En effet, le tassement des sols modifie a des conséquences lourdes sur plusieurs processus tels que l’érosion hydrique, la dénitrification, le stockage du carbone, la préservation de la biodiversité, la production. Dans ce cadre, le projet DST (Dégradation physique des Sols agricoles et forestiers liée au Tassement) proposait cinq volets de recherche : impact, prévision, prévention, suivi et cartographie du tassement en France métropolitaine. Il a reposé sur l’utilisation de modèles de tassement des sols et de fonctionnement du système sol/plante pour étudier les conséquences sur les cultures et l’environnement, via la modification des propriétés (stockage, transfert, mécaniques) des sols. Ce projet transversal, associant des laboratoires de recherche travaillant en agriculture, en géophysique ou en génie civil et des organismes professionnels, s’est aussi appuyé sur des expérimentations variées, en laboratoire et sur le terrain. Les principaux résultats sont présentés dans cet article. Ils concernent : (i) l’impact du tassement, avec la mise en évidence d’un seuil d’indice des vides en sol limoneux (0,15 m3.m 3 dans les sols limoneux), au-delà duquel les performances des cultures et les propriétés hydrodynamiques sont à coup sûr affectées, (ii) la modélisation, le projet ayant débouché sur la mise au point d’un modèle 2-D de prévision de la déformation des sols, (iii) le suivi, avec l’évaluation de méthodes géophysiques, non destructrices, permettant la cartographie des zones tassées, (iv) la prévention, à travers le développement d’un outil de prévision de l’humidité du sol et des jours disponibles et, (v) la cartographie des zones à risques en France.

Methane hydrates (MHs), being solid ice-like compounds of methane gas and water, form naturally at high pressure and low temperature in marine or permafrost settings. They are being considered as an alternative energy resource (mainly methane hydrate-bearing sand, MHBS) but also a source of geo-hazards and climate change (MHs in both coarse and fine sediments). Knowledge of physical/mechanical properties of sediments containing MHs, depending considerably on hydrate morphologies and pore-habits, is of the importance to minimize the environmental impacts of future exploitations of methane gas from MHBS. Existing experimental works mainly focus on synthetic samples due to challenges to get cored intact methane hydrate-bearing sediment samples. Various methods have been proposed for MH formation in sandy sediments to mimic natural MHBS, but without much success. The main interests of this thesis are to investigate morphologies and pore-habits of MHs formed in synthetic MHBS at various scales and to study the effects of MHs (MH morphology and MH saturation) on the mechanical properties of MHBS.Two MH formation methods (modified from two methods existing in the literature) have been first proposed to create MHs in sandy sediments at different pore-habits. At the macroscopic scale, MH pore-habits have been predicted via comparisons between sonic wave velocities, measured and that calculated based on rock physic models. The effects of MHs formed following the two proposed methods (at different hydrate saturations) on the mechanical properties of MHBS were investigated by triaxial tests. Furthermore, Magnetic Resonance Imaging (MRI) has been used to investigate the kinetics of MH formation, MH distribution along with sample height and also MH dissociation following the depressurization method which has been considered as the most economical method for MH production from MHBS. A temperature cycle in undrained conditions was supposed to not only complete MH redistribution in pore space after the water saturation of the sample at high hydrate saturation but also make MHs distributed more homogeneously in the sample even at low hydrate saturation. Furthermore, the mechanical properties of sediments (e.g. stiffness, strength) were found higher at higher MH saturation.At the grain scale, the MH morphologies and pore habits in sandy sediments were observed by X-Ray Computed Tomography (XRCT, at Navier laboratory, Ecole des Ponts ParisTech) and Synchrotron XRCT (SXRCT, at Psiche beamline of Synchrotron SOLEIL). It has been really challenging due to not only the need of special experimental setups (needing both high pressure and low temperature controls) but also poor XRCT, SXRCT image contrast between methane hydrate and water. Specific experimental setups and scan conditions were then developed for pore-scale investigations of MH growth and MH morphologies in sandy sediments by using XRCT, SXRCT. Besides, a new method has been developed for accurate determination of volumetric fractions of a three-phase media from XRCT images. Observations (at better spatial and temporal resolution) via Optical Microscopy (in cooperation with the University of Pau) were finally used to confirm diverse MH morphologies in sandy sediments. Comparisons between observed MH morphologies, pore habits, and existing idealized models have been discussed. Methane hydrate formation in sandy sediments was supposed to be an unstable and complex process. Different types of MH morphologies and pore habits could exist in the sample. It seems vital that numerical studies on the mechanical behavior of gas hydrates in sediments, based on four idealized hydrate pore-habits, should take into account realistic hydrate morphologies and pore habits.Keywords:Methane hydrates, sandy sediments, formation, dissociation, morphologies, pore-habits, mechanical properties, XRCT, SXRCT, optical microscopy, triaxial tests, rock physic model; Les hydrates de méthane (MHs), composés de gaz de méthane et d’eau, se forment naturellement à haute pression et faible température dans les sédiments marins ou pergélisols. Ils sont actuellement considérés comme une ressource énergétique (principalement MHs dans les sédiments sableux) mais aussi une source de géo-hasards et du changement climatique (MHs dans les sédiments grossiers et fins). La connaissance de leurs propriétés mécaniques/physiques, qui changent considérablement avec la morphologie et distribution des hydrates dans les pores, est très importante pour minimiser les impacts environnementaux liés aux futures exploitations du gaz de méthane à partir des sédiments sableux contenant des MHs (MHBS). La plupart des études expérimentales concernent MHBS synthétiques à cause des difficultés pour récupérer des échantillons intacts. Différentes méthodes ont été proposées pour former MHs dans les sédiments au laboratoire pour reconstituer des sédiments naturels, mais sans grand succès. Cette thèse a pour objectif d’évaluer la morphologie, la distribution des MHs dans les MHBS synthétiques à différentes échelles et d’étudier les effets des MHs (leur morphologie et teneur en hydrate) sur les propriétés mécaniques des MHBS. Deux méthodes de formation d’hydrates dans les sédiments sableux ont été proposées. Au niveau macroscopique, la distribution des hydrates au niveau des pores est évaluée en se basant sur la vitesse de propagation d’onde de compression (mesurée et calculée à partir des modèles existants). Des essais triaxiaux ont été utilisés pour étudier l’influence des MHs à différentes teneurs en hydrate sur les propriétés mécaniques des MHBS. Par ailleurs, l’Imagerie par Résonance Magnétique a été utilisée pour étudier la cinétique de formation/dissociation d’hydrates et aussi la distribution des hydrates sur l’ensemble de l’échantillon. Les résultats montrent qu’un cycle de température en conditions non drainées complète la redistribution des hydrates dans les pores après la saturation en eau de l’échantillon à haute teneur en hydrate. La distribution des hydrates sur l’ensemble de l’échantillon devient plus homogène avec la saturation en eau suivie par un cycle de température. En outre, les propriétés mécaniques des sédiments augmentent avec l’augmentation de la teneur en hydrate.A l’échelle du grain, la tomographie aux rayons X (XRCT) et celle au Synchrotron XRCT (SXRCT, Synchrotron SOLEIL) ont été utilisées pour observer la morphologie et la distribution des MHs au niveau des pores des sédiments sableux. Ce travail n’a pas été facile car il nécessitait des dispositifs expérimentaux compliqués (pour maintenir la haute pression et faible température) mais aussi en raison du faible contraste entre MHs et l’eau sur les images de XRCT, SXRCT. Des dispositifs spécifiques ont été développés pour étudier la formation d’hydrates, la morphologie et la distribution à l’échelle du grain des MHs en utilisant XRCT, SXRCT. De plus, une nouvelle méthode a été développée pour déterminer plus précisément les fractions volumiques d’un milieu triphasé à partir des images XRCT. Des observations au Microscope Optique (en coopération avec l’Université de Pau) ont également été faites pour confirmer diverses morphologies de MHs dans les sédiments sableux. Les morphologies et distributions d’hydrates observées sont comparées avec les modèles existants. Les observations montrent que la formation des MHs dans les sédiments sableux est un processus instable et compliqué. Différentes morphologies et distributions au niveau des pores des MHs peuvent coexister. Il parait indispensable de tenir compte des vraies morphologies et distributions au niveau des pores des MHs pour les études numériques utilisant des modèles simplifiés.Mots-clés: hydrate de méthane, sédiments sableux, formation, dissociation, morphologies, distribution, propriétés mécaniques, XRCT, SXRCT, microscope optique, essais triaxiaux, modèle de mécanique des roches

Methane hydrates (MHs), being solid ice-like compounds of methane gas and water, form naturally at high pressure and low temperature in marine or permafrost settings. They are being considered as an alternative energy resource (mainly methane hydrate-bearing sand, MHBS) but also a source of geo-hazards and climate change (MHs in both coarse and fine sediments). Knowledge of physical/mechanical properties of sediments containing MHs, depending considerably on hydrate morphologies and pore-habits, is of the importance to minimize the environmental impacts of future exploitations of methane gas from MHBS. Existing experimental works mainly focus on synthetic samples due to challenges to get cored intact methane hydrate-bearing sediment samples. Various methods have been proposed for MH formation in sandy sediments to mimic natural MHBS, but without much success. The main interests of this thesis are to investigate morphologies and pore-habits of MHs formed in synthetic MHBS at various scales and to study the effects of MHs (MH morphology and MH saturation) on the mechanical properties of MHBS.Two MH formation methods (modified from two methods existing in the literature) have been first proposed to create MHs in sandy sediments at different pore-habits. At the macroscopic scale, MH pore-habits have been predicted via comparisons between sonic wave velocities, measured and that calculated based on rock physic models. The effects of MHs formed following the two proposed methods (at different hydrate saturations) on the mechanical properties of MHBS were investigated by triaxial tests. Furthermore, Magnetic Resonance Imaging (MRI) has been used to investigate the kinetics of MH formation, MH distribution along with sample height and also MH dissociation following the depressurization method which has been considered as the most economical method for MH production from MHBS. A temperature cycle in undrained conditions was supposed to not only complete MH redistribution in pore space after the water saturation of the sample at high hydrate saturation but also make MHs distributed more homogeneously in the sample even at low hydrate saturation. Furthermore, the mechanical properties of sediments (e.g. stiffness, strength) were found higher at higher MH saturation.At the grain scale, the MH morphologies and pore habits in sandy sediments were observed by X-Ray Computed Tomography (XRCT, at Navier laboratory, Ecole des Ponts ParisTech) and Synchrotron XRCT (SXRCT, at Psiche beamline of Synchrotron SOLEIL). It has been really challenging due to not only the need of special experimental setups (needing both high pressure and low temperature controls) but also poor XRCT, SXRCT image contrast between methane hydrate and water. Specific experimental setups and scan conditions were then developed for pore-scale investigations of MH growth and MH morphologies in sandy sediments by using XRCT, SXRCT. Besides, a new method has been developed for accurate determination of volumetric fractions of a three-phase media from XRCT images. Observations (at better spatial and temporal resolution) via Optical Microscopy (in cooperation with the University of Pau) were finally used to confirm diverse MH morphologies in sandy sediments. Comparisons between observed MH morphologies, pore habits, and existing idealized models have been discussed. Methane hydrate formation in sandy sediments was supposed to be an unstable and complex process. Different types of MH morphologies and pore habits could exist in the sample. It seems vital that numerical studies on the mechanical behavior of gas hydrates in sediments, based on four idealized hydrate pore-habits, should take into account realistic hydrate morphologies and pore habits.Keywords:Methane hydrates, sandy sediments, formation, dissociation, morphologies, pore-habits, mechanical properties, XRCT, SXRCT, optical microscopy, triaxial tests, rock physic model; Les hydrates de méthane (MHs), composés de gaz de méthane et d’eau, se forment naturellement à haute pression et faible température dans les sédiments marins ou pergélisols. Ils sont actuellement considérés comme une ressource énergétique (principalement MHs dans les sédiments sableux) mais aussi une source de géo-hasards et du changement climatique (MHs dans les sédiments grossiers et fins). La connaissance de leurs propriétés mécaniques/physiques, qui changent considérablement avec la morphologie et distribution des hydrates dans les pores, est très importante pour minimiser les impacts environnementaux liés aux futures exploitations du gaz de méthane à partir des sédiments sableux contenant des MHs (MHBS). La plupart des études expérimentales concernent MHBS synthétiques à cause des difficultés pour récupérer des échantillons intacts. Différentes méthodes ont été proposées pour former MHs dans les sédiments au laboratoire pour reconstituer des sédiments naturels, mais sans grand succès. Cette thèse a pour objectif d’évaluer la morphologie, la distribution des MHs dans les MHBS synthétiques à différentes échelles et d’étudier les effets des MHs (leur morphologie et teneur en hydrate) sur les propriétés mécaniques des MHBS. Deux méthodes de formation d’hydrates dans les sédiments sableux ont été proposées. Au niveau macroscopique, la distribution des hydrates au niveau des pores est évaluée en se basant sur la vitesse de propagation d’onde de compression (mesurée et calculée à partir des modèles existants). Des essais triaxiaux ont été utilisés pour étudier l’influence des MHs à différentes teneurs en hydrate sur les propriétés mécaniques des MHBS. Par ailleurs, l’Imagerie par Résonance Magnétique a été utilisée pour étudier la cinétique de formation/dissociation d’hydrates et aussi la distribution des hydrates sur l’ensemble de l’échantillon. Les résultats montrent qu’un cycle de température en conditions non drainées complète la redistribution des hydrates dans les pores après la saturation en eau de l’échantillon à haute teneur en hydrate. La distribution des hydrates sur l’ensemble de l’échantillon devient plus homogène avec la saturation en eau suivie par un cycle de température. En outre, les propriétés mécaniques des sédiments augmentent avec l’augmentation de la teneur en hydrate.A l’échelle du grain, la tomographie aux rayons X (XRCT) et celle au Synchrotron XRCT (SXRCT, Synchrotron SOLEIL) ont été utilisées pour observer la morphologie et la distribution des MHs au niveau des pores des sédiments sableux. Ce travail n’a pas été facile car il nécessitait des dispositifs expérimentaux compliqués (pour maintenir la haute pression et faible température) mais aussi en raison du faible contraste entre MHs et l’eau sur les images de XRCT, SXRCT. Des dispositifs spécifiques ont été développés pour étudier la formation d’hydrates, la morphologie et la distribution à l’échelle du grain des MHs en utilisant XRCT, SXRCT. De plus, une nouvelle méthode a été développée pour déterminer plus précisément les fractions volumiques d’un milieu triphasé à partir des images XRCT. Des observations au Microscope Optique (en coopération avec l’Université de Pau) ont également été faites pour confirmer diverses morphologies de MHs dans les sédiments sableux. Les morphologies et distributions d’hydrates observées sont comparées avec les modèles existants. Les observations montrent que la formation des MHs dans les sédiments sableux est un processus instable et compliqué. Différentes morphologies et distributions au niveau des pores des MHs peuvent coexister. Il parait indispensable de tenir compte des vraies morphologies et distributions au niveau des pores des MHs pour les études numériques utilisant des modèles simplifiés.Mots-clés: hydrate de méthane, sédiments sableux, formation, dissociation, morphologies, distribution, propriétés mécaniques, XRCT, SXRCT, microscope optique, essais triaxiaux, modèle de mécanique des roches

L'efficacité de pieux géothermiques (e.g. énergétiques) a été examinée et validée par de nombreuses études à partir de points de vue environnemental et énergétique jusqu'à présent. Néanmoins, la technologie des pieux géothermiques est encore peu connue et rarement appliquée dans la construction, notamment en France comparée à d'autres pays européens. La raison principale du manque d'attention peut être la connaissance limitée sur les impacts du chargement thermomécanique sur le comportement du pieu et celui du sol environnant. Cette thèse vise à étudier les aspects géotechniques des pieux géothermiques grâce aux modélisations physiques et numériques. Un modèle physique est développé afin de mieux connaitre l'interaction sol/pieu sous chargement thermomécanique. Le modèle est composé d'un pieu énergétique équipé des tubes d'échangeur de chaleur, installé dans un sol compacté. Le pieu a d'abord été installé dans un sable sec, puis dans une argile saturée ; il a ensuite été chargé mécaniquement et soumis à des cycles thermiques. L'effet de la charge mécanique, du nombre de cycles thermiques et du type de sol a été étudié. Les résultats montrent la génération de tassements irréversibles au cours des cycles thermiques, dont la quantité augmente avec l'augmentation de la charge en têtes du pieu. La pression totale dans le sol à proximité de la surface du pieu ne change pas par refroidissement et chauffage, tandis que la pression totale au-dessous du pieu augmente progressivement à mesure que les cycles thermiques poursuivent. Les expériences montrent aussi l'évolution des profils de la force axiale avec la température ; la force axiale dans le pieu augmente pendant le refroidissement et diminue pendant l'échauffement. Les comportements au cisaillement du sol (mêmes sols que ceux utilisés dans la première partie) ainsi que de l'interface sol/béton ont été évalués à différentes températures. Pour ce faire, un appareil de cisaillement conventionnel a été équipé d'un système de contrôle de température. Le sol (et l'interface sol/béton) a été soumis à une gamme de contraintes relativement faibles. La consolidation thermique a été effectuée selon un protocole particulier. Il a été observé que l'angle de frottement et la cohésion de matériaux utilisés ne changent pas sensiblement avec température. L'étude numérique a débuté par la simulation d'essais existants dans la littérature sur des pieux énergétiques en appliquant une méthode simplifiée via un code de calcul basé sur la méthode des éléments finis et assez répandu dans la profession. Le changement de la température est simulé en imposant au pieu des déformations volumétriques calculées à partir du coefficient de dilatation thermique du matériau. La méthode prédit correctement le comportement de certains pieux énergétiques à grande échelle en termes de contrainte axiale et de déplacement en tête du pieu. Les résultats mettent en évidence le rôle important joué par le changement de volume du pieu induit par les variations thermiques sur son comportement mécanique. Dans un second temps, un autre code de calcul offrant la possibilité d'inclure les effets thermique a été utilisé pour la modélisation des essais effectués auparavant sur le modèle physique. Ainsi, en comparant aux modélisations numériques précédemment expliquées, le changement de volume du sol induit par les variations de température est également pris en compte. Les résultats numériques et expérimentaux sont ainsi comparés. On en déduit que le modèle numérique est capable de prédire le comportement des pieux sous chargement purement mécanique. En outre, en simulant des essais thermomécaniques, une bonne estimation du transfert thermique dans le sol est obtenue. En ce qui concerne le comportement mécanique du pieu au cours de cycles thermiques, le modèle numérique prédit bien le tassement progressif du pieu. Cependant, en termes de répartition de la force axiale, on obtient des résultats contradictoires Energy pile efficiency has been tested and validated by numerous studies from environmental and energy-related points of view until now. Nevertheless, energy pile technology is still more or less unknown and rarely applied in construction, especially in France compared to other European countries. The chief reason for this lack of attention might be the limited knowledge of the impact of the coupled thermo-mechanical loading on the behaviour of the pile and that of the surrounding soil. This thesis aims to study the geotechnical aspects of energy piles through physical modelling and some numerical investigations. A physical model is developed in order to better identify the soil/pile interaction under thermo-mechanical loading. The model is made up of a small pile equiped with a heat exchanger loop embedded in compacted soil. The pile was once installed in dry sand and then in saturated clay; it was then loaded mechanically and was subjected to thermal cycles. The effect of mechanical load value, number of thermal cycles and soil type is studied. The results show the appearance of irreversible settlements during thermal cycles, whose quantity increases as the pile head load increases. Total pressure in the soil close to the pile surface does not change by cooling and heating, while total pressure below the pile increases gradually as thermal cycles proceed. This is in accordance with the permanent downward movement of the pile within thermal cycles. Experiments also show the evolution of axial force profiles with temperature, axial force in the pile increases by cooling and decreases by heating. In another part of the experimental work, we focused on the soil/pile interface. The shear behaviour of the soil (the same as the soils used above) and that of the soil/concrete interface was evaluated at different temperatures. To do this, a conventional shear apparatus was equipped with a temperature control system. Soil (and soil/concrete interface) was subjected to a rather low range of stress. Thermal consolidation was performed according to a special protocol. It was observed that the soil friction angle and cohesion do not change considerably relative to temperature. The numerical study was initiated by simulating existing tests in the literature on energy piles through a finite element code well-known to engineers, applying a simplified method. The thermal load was simulated by imposing volumetric strains calculated from the coefficient of thermal expansion of the material on the pile. The method successfully simulates the behaviour of some full-scale energy piles in terms of axial strain and pile head displacement. The results highlight the important role played by the pile thermal volume change on the mechanical behaviour of the energy pile under various thermo-mechanical loadings. In the second stage, another numerical code with the possibility of including temperature effects was used for modelling the tests formerly performed on the physical model. Thus, compared to the first numerical attempts, the soil thermal volume change is also taken into account. The numerical results were compared with the experimental ones obtained from physical modelling. It was deduced that the numerical model could simulate correctly the pile behaviour under purely mechanical loading. Also, simulating thermo-mechanical tests, a good estimation of heat conduction in the soil was achieved numerically. Regarding the mechanical behaviour of the pile under thermal cycles, the numerical model adequately predicts the gradual ratcheting of the pile as observed in the experiments. However in terms of axial force distribution in the pile, the results from numerical modelling are different from the physical one