SOUTENANCE DE THESE DE JULIEN MANNAH DU 17/02/2025 14h A l'amphithéâtre Clémence Augustine Royer BAT J. Ferrand AU 1ER ETAGE INTITULEE Étude du comportement des plateformes en sol traité sur inclusions rigides : Approches expérimentales et numériques

        Étude du comportement des plateformes en sol traité sur inclusions rigides : Approches expérimentales et numériques La technique de renforcement des sols par inclusions rigides a connu un développement rapide au cours des dernières années. Cette technique combine des inclusions rigides verticales traversant la couche de sol compressible et une plateforme de transfert de charge (PTC) installée entre l’ouvrage et les inclusions. Ces éléments transfèrent la charge vers des horizons porteurs en pied d’inclusions sans surcharger la couche de sol compressible. L’utilisation des plateformes de transfert de charge granulaires est courante dans les projets de renforcement du sol par inclusions rigides. Cependant, l’exploitation des ressources naturelles a fortement augmenté due à la croissance démographique et l’évolution du marché de la construction d’où la nécessité de trouver des solutions alternatives afin de limiter la pression sur les ressources en matériaux granulaires. Dans ce contexte, un traitement de la couche supérieure du sol en place peut être envisagé afin de limiter le sol d’apport.Le projet national ASIRI « Amélioration des sols par inclusions rigides » a été mené en France entre 2005 et 2011 pour proposer des règles de mise en œuvre et de dimensionnement du renforcement de sol par inclusions rigides. En 2019, un nouveau projet national (ASIRI+) a été initié pour compléter les recommandations ASIRI (2012) sur des sujets insuffisamment traités tel que celui des plateformes de transfert de charge en sol traité.Les travaux de la présente thèse intitulée « Étude du comportement des plateformes en sol traité sur inclusions rigides : Approches expérimentales et numériques » s’intègrent dans le cadre du projet national ASIRI+ et ont pour objectif d’apporter des éléments de compréhension sur les mécanismes développés au sein de ces plateformes sur inclusions rigides et de proposer de nouvelles règles de dimensionnement. Les moyens mis en œuvre sont expérimentaux avec des essais en laboratoire à échelle 1, des caractérisations des différents traitements et des ouvrages réels instrumentés. Ces moyens sont aussi numériques par la modélisation numérique de ces renforcements de sol calibrée sur les résultats des expérimentations. Enfin, un volet environnemental complète cette étude avec une analyse de cycle de vie (ACV) qui prend en compte les impacts environnementaux des PTC granulaires et traitées.Les essais de caractérisation en laboratoire montrent bien l’effet du traitement sur les résistances mécaniques du sol traité. Des essais de résistances à la compression, flexion, traction (essai brésilien) et au cisaillement (essais triaxiaux) sont réalisés pour évaluer les performances mécaniques du sol traité. Plusieurs essais à échelle 1 permettent de tester le comportement des PTC en sol traité sur inclusions rigides où un comportement assimilable à celui d’une dalle est observé. Deux modes de rupture « poinçonnement et flexion » sont observés dans ces essais. L’instrumentation montrent que le transfert de charge dans les PTC traitées est immédiat contrairement au cas des plateformes granulaires où les mécanismes de transfert de charge sont un peu plus progressifs. L’effet de la présence d’une plateforme de travail sous les PTC traitées est aussi évalué dans ces essais. Le modèle numérique développé permet d’évaluer à travers une étude paramétrique l’effet de différents paramètres sur l’efficacité en contrainte et en tassement du système. Le schéma du cône de cisaillement (ASIRI, 2012) représente le mieux les mécanismes de transfert de charge dans la PTC traitée. La diffusion de la contrainte est assimilée à un tronc de cône d’axe vertical, issu de la tête de l’inclusion et formant un angle φ par rapport à la verticale. Cela a été vérifiée numériquement (Plaxis 2D), analytiquement (schéma du cône de cisaillement)  et expérimentalement (mesures et observations). L’ACV réalisée prend en compte les effets environnementaux des PTC granulaires et traitées et montre qu’une analyse multicritère est requise pour chaque projet de renforcement du sol afin d’évaluer l’impact environnemental global.      Study of the behavior of platforms in treated soil on rigid inclusions: Experimental and numerical approaches The technique of soil reinforcement using rigid inclusions has developed rapidly in recent years. This technique combines vertical rigid inclusions passing through the compressible soil layer and a load transfer platform (LTP) installed between the structure and the inclusions. These elements transfer the load to a substratum at the base of the inclusions without overloading the compressible soil layer. The use of granular load transfer platforms is common in soil reinforcement projects using rigid inclusions. However, the exploitation of natural resources has risen sharply due to population growth and the evolution of the construction market, hence the need to find alternative solutions to limit the pressure on granular material resources. In this context, soil treatment can be considered to limit the amount of imported soil.The national ASIRI project “Amélioration des sols par inclusions rigides” (Soil improvement using rigid inclusions) was carried out in France between 2005 and 2011 to propose rules for the implementation and dimensioning of soil reinforcement using rigid inclusions. In 2019, a new national project (ASIRI+) has been initiated to complement the ASIRI (2012) recommendations on insufficiently addressed topics such as treated load transfer platforms.This thesis, entitled “Study of the behavior of treated load transfer platform on rigid inclusions: Experimental and numerical approaches”, is part of the national ASIRI+ project, and aims to shed light on the load transfer mechanisms developed within these treated LTP, and ultimately propose design rules. The resources deployed are experimental, with laboratory full-scale tests, characterization of the various treatments and instrumentation of real structures. These resources are also numerical, with numerical modeling of these projects calibrated on the basis of experimental results. Finally, an environmental analysis completes the study with a life cycle assessment (LCA) that takes into account the environmental impacts of granular and treated load transfer platforms.Laboratory characterization tests clearly show the effect of the treatment on the mechanical resistance of the treated soil. Compressive, flexural, tensile (Brazilian test) and shear (triaxial tests) strength tests were carried out to assess the mechanical performance of the treated soil. Several full-scale tests were carried out to test the behavior of treated LTP on rigid inclusions, where slab-like behavior was observed. Two failure modes, punching and bending, were observed in these tests. The instrumentation shows that load transfer in treated LTP is immediate, unlike in the case of granular platforms, where load transfer mechanisms are a little more gradual. The effect of the presence of a working platform under the treated LTP is also evaluated in these tests. The numerical model enables us to evaluate the effect of different parameters on the stress and settlement efficiency of the system through a parametric study. The shear cone diagram (ASIRI, 2012) best represents the load transfer mechanisms in the treated LTP. Stress diffusion is assimilated to a truncated cone with a vertical axis, originating from the head of the inclusion and forming an angle φ with respect to the vertical. This has been verified numerically (Plaxis 2D), analytically (shear cone diagram) and experimentally (measurements and observations). The LCA carried out takes into account the environmental effects of both granular and treated LTP and shows that a multi-criteria analysis is required for each soil reinforcement project in order to assess the overall environmental impact.