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This Master’s degree thesis aims to study the real behavior of the multi-butted flexible retaining walls executed in the framework of the Grand Paris Express project. The work consists of the back-analysis of the calculation of the diaphragm walls and the struts based on the monitoring data collected during the construction of the lot 1 of the line 16 of Grand Paris project. The objective is to deepen the knowledge of the behavior of the diaphragm walls and the struts and to propose some recommendations to be considered in future projects. The back-analysis concerning the calculation of diaphragm walls presents the study of 36 calculation sections. The available inclinometer data allow the study of the deviations of the horizontal displacements between the real behavior of the diaphragm walls and the estimates obtained from the subgrade reaction coefficient modelling. The calculation hypotheses are therefore analyzed through the calibration of the initial modelling. The behavior of the singular sections is also discussed in detail and deepened with the proposal of a method for the estimation of the displacements of the diaphragm walls. In turn, the struts of diaphragm walls are studied through a back-analysis based on the measurements of the available extensometers. An initial study of the compressive forces in the struts is carried out. This study aims to quantify the differences between the measurements collected and the estimations calculated in the design phase. In addition, the thermic effect in struts also is analyzed in detail with the study of the thermic gradients and the degrees of restriction of the supports Máster en Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos (Plan 2020)

The Grand Paris Express project involves the construction of numerous new metro stations, where most of the retaining walls are multi-strutted diaphragm walls. This work proposes an analysis of numerous measurements’ results carried out on three stations of the southern section of Line 15 and a comparison between the behaviors observed and the results of calculations by the finite element method and the subgrade reaction coefficient method. The aim is to improve not only the knowledge of the behavior of deep excavations in Parisian soil layers, but also to deepen the understanding of the calculation methods, to define their limits and the precision that can be expected, and to point out inconsistencies between different approaches.The first part of the thesis presents a state of the art on different types of instrumentation systems that can be used to monitor the behavior of geotechnical structures. Specific examples of inconsistencies between predictive methods and instrumentation installed on full-scale excavations have been highlighted. Two case studies described in literature are discussed in detail to draw attention to the essential role of defining the models’ input parameters.The second part thoroughly describes three case studies of deep excavations that are part of southern section of Line 15 of the Grand Paris Express metro extension: Les Ardoines, Vitry Centre and Créteil l'Echat stations. In addition to the monitoring program initially planned for these sites, complementary instrumentation systems were installed as part of this thesis to obtain information on the pressures at the interface between the diaphragm wall and the ground, the bending moments in the diaphragm wall and the settlements behind it during excavation works. The results of the monitoring systems are compared with each other, then with predictive models.In the third part, we propose a summary of all the instrumentation results as well as of the calculations carried out for all three sites. The common elements as well as the differences between the behaviors of the three sites are underlined. The amount of data collected makes it possible to draw conclusions on the behaviors of steel props as well as diaphragm walls. We also seek to introduce useful recommendations for the modeling of this type of structures, specifically the choice of the different input parameters for both predictive methods, with the aim of designing similar structures. At last, a discussion is oriented on the organization of monitoring programs for such large infrastructure projects in order to improve the reliability and understanding of instrumentation data, Le projet du Grand Paris Express comporte la construction de nombreuses nouvelles gares, réalisées pour la plupart au moyen de parois moulées multi-butonnées. Ce travail propose une analyse des résultats de nombreuses mesures réalisées sur trois gares de la Ligne 15 Sud et une comparaison entre les comportements observés et les résultats de calculs effectués avec la méthode des éléments finis et la méthode du coefficient de réaction. L’objectif est d’améliorer la connaissance du comportement des excavations profondes dans les terrains parisiens, mais aussi de préciser la mise en œuvre des méthodes de calcul, de cerner leurs limites et la précision qu’on peut en attendre, et de lever certaines incohérences entre les différentes approches.La première partie du mémoire présente un état de l’art sur les techniques d’instrumentation disponibles pour suivre le comportement d’un ouvrage géotechnique. Elle relève des exemples concrets d’incohérences entre les méthodes prédictives et des observations sur des fouilles réelles. Deux cas décrits dans la littérature ont été repris puis discutés en détail pour attirer l’attention sur le rôle essentiel de la définition des paramètres d’entrée des modèles.La deuxième partie décrit de manière complète trois fouilles profondes réalisées pour la Ligne 15 Sud du Grand Paris Express : les gares des Ardoines, de Vitry Centre et de Créteil l’Echat. En plus du programme d’auscultation prévu pour ces chantiers, des systèmes d’instrumentation exceptionnels ont été installés dans le cadre de ce travail de thèse pour obtenir des informations sur les pressions à l’interface entre la paroi moulée et le sol, le moment fléchissant dans l’écran et les tassements derrière une paroi moulée lors des terrassements. Les résultats des systèmes d’instrumentation sont comparés entre eux, puis aux modèles prédictifs.Dans la troisième partie, on propose une synthèse de tous les résultats des instrumentations ainsi que des calculs réalisés sur les trois chantiers. Les éléments communs ainsi que les divergences entre les comportements des trois chantiers sont soulignés. La quantité de données collectées permet de tirer des conclusions sur les comportements des butons métalliques ainsi que des parois moulées. On cherche également à proposer des recommandations utiles pour la modélisation de ces ouvrages, en particulier le choix des différents paramètres d’entrée des deux méthodes prédictives, en vue de futurs dimensionnements de ce type d’ouvrage. Enfin, on propose une discussion sur l’organisation du suivi des auscultations sur un chantier de grande ampleur en vue d’améliorer la fiabilité et la compréhension des données d’instrumentation

Le projet du Grand Paris Express comporte la construction de nombreuses nouvelles gares, réalisées pour la plupart au moyen de parois moulées multi-butonnées. Ce travail propose une analyse des résultats de nombreuses mesures réalisées sur trois gares de la Ligne 15 Sud et une comparaison entre les comportements observés et les résultats de calculs effectués avec la méthode des éléments finis et la méthode du coefficient de réaction. L'objectif est d'améliorer la connaissance du comportement des excavations profondes dans les terrains parisiens, mais aussi de préciser la mise en oeuvre des méthodes de calcul, de cerner leurs limites et la précision qu'on peut en attendre, et de lever certaines incohérences entre les différentes approches. La première partie du mémoire présente un état de l'art sur les techniques d'instrumentation disponibles pour suivre le comportement d'un ouvrage géotechnique. Elle relève des exemples concrets d'incohérences entre les méthodes prévisionnelles et des observations sur des fouilles réelles. Deux cas décrits dans la littérature ont été repris puis discutés en détail pour attirer l'attention sur le rôle essentiel de la définition des paramètres d'entrée des méthodes de calcul. La deuxième partie décrit de manière complète trois fouilles profondes réalisées pour la Ligne 15 Sud du Grand Paris Express : les gares des Ardoines, de Vitry Centre et de Créteil l'Échat. En plus du programme d'auscultation prévu pour ces chantiers, des systèmes d'instrumentation exceptionnels ont été installés dans le cadre de ce travail de thèse pour obtenir des informations sur les pressions à l'interface entre la paroi moulée et le sol, le moment fléchissant dans l'écran et les tassements derrière la paroi moulée lors des terrassements. Les résultats des systèmes d'instrumentation sont comparés entre eux, puis aux modèles prévisionnels. Dans la troisième partie, on propose une synthèse de tous les résultats des instrumentations ainsi que des calculs réalisés sur les trois chantiers. Les éléments communs ainsi que les divergences entre les comportements des trois chantiers sont soulignés. La quantité de données collectées permet de tirer des conclusions sur les comportements des butons métalliques ainsi que des parois moulées. On cherche également à proposer des recommandations utiles pour la modélisation de ces ouvrages, en particulier le choix des différents paramètres d'entrée des deux méthodes prévisionnelles, en vue de futurs dimensionnements de ce type d'ouvrage. Enfin, on propose une discussion sur l'organisation du suivi des auscultations sur un chantier de grande ampleur en vue d'améliorer la fiabilité et la compréhension des données d'instrumentation.

This PhD work concerns the improvement of heat transfer phenomena for thermoactive geostructures at building scale but also their thermal interaction. The role of the groundwater flow is of major importance in this analysis. The PhD thesis is a part of a research contract between Antea Group and IFSTTAR.A three-dimensional numerical model with a thermo-hydraulic coupling is built thanks to the software FLAC3D. An approach based on the heat flux divergence computation is developed to define the thermal contribution of conduction and advection. This approach is applied in control volume around the building to consider the inlet and outlet heat fluxes.This protocol is used to test different parameters such as the groundwater flow, the building geometry and the thermal solicitation. The analysis of these models highlights the strong heterogeneity at building scale when the groundwater flow. This conclusion reinforces the necessity to consider 3D effects and provides some insights to optimise the thermal load for the thermoactive geostructures.To confirm the conclusion produced thanks to the numerical analysis, data from a reduced scale experimental site are analysed. Since it is possible to control the boundary conditions, it implies a better assumption of the thermal behaviour thanks to the reduction of unknowns. The data from the sensor in the thermoactive geostructures and in the ground validate the numerical part. Therefore, the conclusions are robust thanks to the two different method of analysis.To improve the numerical models, the data from the experimental site are used to calibrate a 3D numerical model of a reference test. The complexity of the site, its composition and the different boundary conditions are hard to properly model. The thermal variations in the ground are well computed but this approach seems to be too simple to repeat with precision the thermal variation in the heat carrier fluid.These results provide some insights to improve the thermal analysis methods. Some guidelines to consider the groundwater flow effect and the thermal behaviour of large buildings are presented in this thesis; Cette thèse vise à améliorer la compréhension des transferts de chaleur au sein des géostructures thermiques à l’échelle de l’échelle de l’ouvrage mais également d’étudier leur interaction thermique. Le rôle de l’écoulement d’une nappe est prépondérant dans cette analyse. Elle s’inscrit dans le cadre d’une thèse CIFRE en collaboration entre Antea Group et l’IFSTTAR. Un modèle numérique en trois dimensions présentant un couplage thermo-hydraulique est construit à l’aide du logiciel FLAC3D. Une approche basée sur le calcul de la divergence des flux est développée afin de définir la contribution de la conduction et de l’advection dans les transferts de chaleur. Cette approche est appliquée dans des volumes de contrôle autour de l’ouvrage modélisé afin de prendre en compte l’intégralité des flux de chaleur entrant et sortant. Ce protocole est utilisé afin de tester de multiples paramètres dimensionnants tels que la vitesse d’écoulement, la géométrie de l’ouvrage et la sollicitation thermique appliquée. L’analyse de ces résultats indique la présence d’une forte hétérogénéité à l’échelle de l’ouvrage lorsqu’il est soumis à un écoulement. Cette conclusion renforce la nécessité de la prise en compte des effets 3D et fournit des pistes d’optimisation quant à la répartition du chargement thermique dans les géostructures thermiques. Afin de confirmer les conclusions émises grâce aux modèles numériques, les résultats d’un site expérimental à échelle réduite sont analysés. La possibilité de contrôler les conditions aux limites durant les expériences implique une meilleure compréhension des phénomènes en jeu grâce à la réduction du nombre d’inconnus. Les données des capteurs dans les géostructures thermiques et dans le terrain valident les hypothèses évoquées pour les calculs numériques. Les conclusions sont donc appuyées par deux approches distinctes. Avec pour objectif d’améliorer les modèles numériques présentés, les données du site expérimental sont utilisées afin de caler un modèle numérique 3D d’une expérience de référence. La complexité du milieu, la multiplication des inconnus et les conditions expérimentales rendent cette opération difficile. Les variations de température dans le terrain sont bien retranscrites mais l’approche adoptée semble trop simplifiée pour reproduire avec précision les variations de température du fluide caloporteur qui circule dans les géostructures thermiques. L’ensemble des résultats permet de fournir des pistes quant à l’amélioration des méthodes d’analyse. Des recommandations pour la prise en compte de l’écoulement dans les transferts thermiques et sur le comportement des ouvrages thermoactifs de grande dimension sont émises

The major goal presented in this thesis was to analyze and investigate the mechanisms, which are involved in the impact of the tunnels excavated thanks to an Earth Pressure Balanced Shield on nearby deep foundations. This thesis was realized in European project NeTTUN and the work had been done in the Laboratory of Tribology and Systems Dynamics (LTDS) of ENTPE. During these works, phenomenological approach was based on two important experimental campaigns carried out using a unique device at the international level of a 1g scale model of earth-pressure tunnel boring machine (scale of the order of 1 / 10). The state of the art of this device was to be able to simulate in possibly realistic way the main stages of the three-dimensional process of mechanized excavation of a tunnel. In the framework of this thesis, the existing model tunneling machine device was initially reconfigured in order to reach the expectations of the experimental program envisaged. Physical models of deep foundations (piles and groups of piles) and protective barriers were designed under the similitude laws, manufactured and instrumented. The two large-scale experimental campaigns have been carried out in a dry sand massif. The first one concerned the effects of the passage of a pressurized tunnel boring machine on nearby deep foundations (piles, group of piles), whereas another one dealed with the effectiveness of mitigation procedure (diaphragm walls) used to limit these effects. Different parameters that influenced on the tunneling: soil - foundation interaction considered as the relative tunnel / foundation distance, the frontal face pressure applied by the TBM in the field or the height of the protective barriers. The phenomenological analysis carried out at the scale of the model concerned in particular the evolution of the fields of stresses and displacements in the ground around the tunnel boring machine, relatives pile / soil and wall / soil displacements and the redistribution of stresses along the pile foundations. The large database and analysis constituted was used for the validation of numerical modeling tools developed by the University of Rome within the NeTTUN project.; Le travail de thèse présenté dans ce mémoire vise à analyser et à comprendre les mécanismes mis en jeu au niveau de l’impact du creusement d’un tunnel par bouclier à front pressurisé sur des fondations profondes avoisinantes. Cette thèse a été réalisée dans le cadre du projet européen NeTTUN, au sein du Laboratoire de Tribologie et de Dynamique des Systèmes (LTDS) de l’ENTPE. L’approche phénoménologique conduite lors de ces travaux repose sur deux importantes campagnes expérimentales réalisées à l’aide d’un dispositif unique au plan international de modèle réduit 1g de tunnelier à pression de terre (échelle de l’ordre de 1/10eme). La forte originalité de ce dispositif est de pouvoir simuler de façon réaliste les principales étapes du processus tridimensionnel d’excavation mécanisé d’un tunnel. Dans le cadre de cette thèse, le dispositif existant de modèle réduit de tunnelier a dans un premier temps été reconfiguré afin de pouvoir répondre aux besoins du programme expérimental envisagé. Des modèles physiques de fondations profondes (pieux et groupes de pieux) et de barrières de protection ont été conçus dans le cadre des lois de similitude, fabriqués et instrumentés. Deux campagnes expérimentales d’envergure ont été réalisées en massif de sable sec : l’une concerne les effets du passage d’un tunnelier à front pressurisé sur des fondations profondes avoisinantes (pieux, groupe de pieux), l’autre traite de l’efficacité de barrières de protection (parois moulées) utilisées pour limiter ces effets. Différents paramètres qui influencent l’interaction tunnelier - sol - fondations ont été considérés comme la distance relative tunnel / fondation, la pression frontale de soutènement appliquée par le TBM sur le terrain ou encore la hauteur des barrières de protection. L’analyse phénoménologique menée à l’échelle du modèle concerne en particulier l’évolution des champs de contraintes et de déplacements dans le terrain autour du tunnelier, les déplacements relatifs sol - pieu et sol- barrière, la redistribution des efforts au sein des fondations. L’importante base de données et d’analyse ainsi constituée a été mise à profit pour la validation d’outils de modélisation numérique développés par l’Université de Rome au sein du projet NeTTUN.

International audience; Le béton d'une paroi moulée est mis en place sans vibration à l'aide d'un tube plongeur. Il doit cheminer à l'intérieur et l'extérieur des cages d'armatures pendant toute la durée du bétonnage en poussant la bentonite vers le haut. Des pathologies sévères ont pu être constatées après terrassement et rabotage de la paroi moulée. En effet, le béton peut perdre son eau dû au ressuage. Ces pathologies sont accentuées par la pression hydrostatique du béton dans une paroi moulée qui peut atteindre 50m de hauteur. Afin d'éviter ces désordres, les parois moulées doivent satisfaire aux exigences de la norme NF EN 1538 et NF EN 206/CN. Bien que ces conditions soient respectées, les entreprises rencontrent actuellement de nombreux problèmes liés essentiellement au ressuage forcé.Cet article permis d'identifier les origines des pathologies des parois moulées rencontrées après terrassement et rabotage afin de proposer des solutions et des recommandations en perspectives de limiter ces pathologies.

National audience; Le Triangle de Marienau est situé de part et d'autre de la France et de l'Allemagne. Les Houillères du Bassin de Lorraine y ont exploité des lagunes et des bassins de décantation des eaux de process d'une cokerie pendant 30 ans. Des investigations et des études menées entre 2005 et 2007 par Charbonnage de France ont mis en évidence 109 000 m3 de sols pollués (hydrocarbures, composés aromatiques, cyanures, métaux) dont 3300 m3 de goudrons purs. Des travaux ont été réalisés de 2007 à 2009 afin de supprimer les risques par contact et gérer les eaux. Un confinement vertical (paroi moulée, 4 000 m3), un confinement horizontal (complexe géocomposites, 65 000 m2), et un horizon de sol végétalisé ont été mis en place. Un dispositif de surveillance permet un suivi des eaux internes et souterraines ainsi que des gaz (piézomètres et puits).

This paper presents a numerical analysis of the influence of initial stress state on the response of deep excavation supported by retaining wall. Indeed, the influence of diaphragm wall installation prior to excavation works may affect the soil response and lateral wall deflection induced by excavation process. The first part of this paper gives a short review of the numerical methods aimed to reproduce the retaining wall installation. Numerical analysis of a deep excavation in two-dimensional and three-dimensional conditions is then performed according to the methods previously presented. In three-dimensional conditions, diaphragm wall installation is performed considering a sequence of panels, described by their number and length. Results of three-dimensional calculations confirm that stress state is disturbed by wall installation, which has a sensitive effect on the ground response induced by soil excavation. It is also noted that these results are not easily reproduced in two-dimensional.

On décrit dans ce rapport l'amélioration d'une nouvelle machine pour creuser des parois moulées, en particulier l'allègement et la simplification de celle-ci. Après avoir présenté le contexte des projets européen et français qui ont vu l'évolution de cette machine, on propose un nouveau design du module qui contribue principalement à l'alourdir.

Un panneau de paroi moulée du nouveau quai du port du Havre, mesurant 6 mètres de long et 40 mètres de haut pour 1,2 mètre d'épaisseur, a été instrumenté et ausculté de la mise en chantier à l'arrivée des porte-conteneurs. Un point complet sur cette instrumentation et sur les problèmes rencontrés sont présentés dans cet article, ainsi que les premiers résultats d'une nouvelle modélisation numérique. Cette étude est destiné à approfondir la compréhension du comportement de tels ouvrages portuaires, pour mieux les dimensionner.