Nour EL SOUWAISSI a soutenu sa thèse le 23 Novembre intutilée "Rheological and geomechanical studies on excavated soils by Earth Pressure Balance Machine: metro 16-1, Grand Paris Express"

Le creusement par tunnelier à pression de terre (EPBM) est une technique d'excavation parfaitement adaptée aux contraintes techniques de la ligne 16-1 du projet de Grand Paris Express. Son principe repose sur la capacité du terrain excavé à transmettre les pressions nécessaires pour équilibrer le sol du front de taille. On injecte des additifs sur différentes parties de la machine en particulier sur la roue de coupe, afin de résoudre les problèmes liés à l'alternance des argiles et des sols de fortes perméabilités et, plus généralement, de maitriser les variations hydromécaniques et rhéologiques des sols dues à l'hétérogénéité du terrain. Parmi ces additifs, on cite la mousse à base des tensioactifs. Le rôle de la mousse est d'agir sur la microstructure du sol et de conférer au marin une texture pâteuse. Cette technique permet de stabiliser le front de taille, de prolonger la durée de vie des outils mécaniques et de consommer moins d'énergie. La littérature présente les essais développés pour déduire les paramètres optimaux de la mousse. Cependant, dans les travaux antérieurs l’accès était très limité voire impossible pour obtenir de sols réels en quantité pour réaliser les plans d’expérience tout comme l’accès aux données d'excavation sur le terrain.Le travail de recherche réalisé en collaboration entre Eiffage Génie Civil et l'INSA de Lyon développe une méthodologie multi-échelle (microscopique, mésoscopique, macroscopique) permettant de déduire le type ainsi que la quantité d’agent moussant à injecter dans le terrain, en fonction du type de sa géologie. La campagne expérimentale se base sur les études aux échelles microscopiques et mésoscopiques. Elle est menée sur chacun de trois types de sols réels et de mousses utilisés dans les sites de creusement de la ligne 16-1 et sur les mélanges effectués au laboratoire entre chaque sol et mousse. Elle présente la caractérisation du sol et de la mousse, la déduction du mélange optimal sol-mousse puis la corrélation entre les caractéristiques du sol, de la mousse et de leur mélange optimal. Les résultats obtenus sont comparés aux données réelles d'excavation. L'analyse des paramètres in-situ (échelle macroscopique) est basée sur l'exploitation statistique de la base des données d'excavation des 6 EPBMs du chantier de la ligne 16-1. Elle a comme objectif de corréler les propriétés d'agents moussants aux paramètres mécaniques du tunnelier, en fonction du terrain rencontré. La méthodologie retenue utilise l'Analyse en Composantes Principales (ACP).  Ce travail est complété par une étude des performances économiques du creusement par l'EPBM.Les résultats statistiques obtenus in-situ confortent les conclusions déduites lors de la phase d'essais au laboratoire. Par conséquent, une corrélation entre le sol, la mousse et le sol conditionné par la mousse est déduite à différents niveaux : micro, méso et macro (échelle réelle). Cela permet de produire un retour d'expérience aux praticiens pour les excavations à venir, de choisir en phase d‘étude la mousse optimale en fonction de la géologie de terrain, d’améliorer la performance du tunnelier et de réduire les coûts d’excavation. Mots Clés: Tunnelier à pression de terre, Analyse en Composantes Principales (ACP), sol, mousse, Grand Paris Express.