PROPOSITION DE THESE Directeur : Olivier DECK

PROPOSITION DE THESE Directeur : Olivier DECK -­‐ Georessources, Maître de Conférences (HDR), [email protected]­‐nancy.fr Co-­‐directeur : Yann Gunzburger-­‐ Géoressources, Maître de Conférences Sujet : Métastabilité des systèmes discontinus et sa prise en compte dans l’évaluation des aléas et des vulnérabilités. Résumé : Les états métastables se reconnaissent au fait que des perturbations éventuellement très petites peuvent avoir des conséquences importantes en déclenchant des phénomènes de rupture en avalanche. Ce phénomène est particulièrement marqué dans les milieux continus comportant des défauts distribués aléatoirement (approche de Weibull) et dans les milieux discontinus, tels que les massifs rocheux fracturés ou les maçonneries, dont les joints peuvent se déformer élastiquement, puis se propager de manière contenue (initialisation de la rupture) avant de connaître un développement incontrôlable (propagation catastrophique). De tels effets sont importants en analyse du risque, car l’évolution divergente du système est, par nature, imprévisible ; il faut alors concentrer les efforts sur l’identification des configurations métastables plus que sur la détermination d’une date de rupture déterminée par des perturbations éventuellement infimes. La thèse aura donc pour principalement objectif d’élaborer des critères permettant d’identifier et de caractériser la métastabilité potentielle des macro-­‐systèmes discontinus et de faire des propositions pour l’utilisation de ces critères dans les méthodes d’évaluation des aléas ou des vulnérabilités. Les travaux reposeront d’une part sur des modèles numériques par la méthode des éléments distincts en cherchant à établir le bilan d’énergie du système (comme cela est fait couramment en analyse des structures pour l’étude du flambement) pour repérer notamment les puits de potentiel (états stables) et les sommets (états métastables). D’autre part, un protocole expérimental sera élaboré pour étudier ces phénomènes dans des macro-­‐éprouvettes de maçonnerie ou de roche discontinue, notamment sur les bancs d’essais acquis précédemment et installés à l’IUT. Les applications envisagées concernent la compréhension des mécanismes d’initialisation des ruptures dans les massifs rocheux sous-­‐cavés (mines abandonnées susceptibles de provoquer des affaissements), dans les versants fracturés (instabilités par ruptures en cascade des ponts rocheux dans les discontinuités) et dans les ouvrages en maçonnerie (endommagement sous l’effet d’une sollicitation en déplacements différentiels ou d’une sollicitation dynamique) dans la perspective de leur meilleure prise en compte dans l’évaluation des aléas et des vulnérabilités. La thèse s’inscrit en continuité de travaux précédents de l’équipe dont notamment : - Adeline Delonca (2014) : Incertitudes sur les paramètres des éboulements rocheux et leurs impacts sur l’évaluation du risque - Ali Saeidi (2010) : La vulnérabilité des ouvrages soumis aux aléas mouvements de terrains ; développement d’un simulateur de dommages - Mouhammed Abdallah (2009) : Vulnérabilité des ouvrages en maçonnerie à des mouvements de terrain : méthodologie d’analyse par méthodes statistiques et par plans d’expériences numériques sur les données de la ville de Joeuf - Moarefvand Parviz (1998) : La méthode des éléments distincts stochastique Elle contribuera également à renforcer des liens avec différents partenaires. - IJL – équipe XXX et plus particulièrement A. Khelil et J.M. Mechling - LEMTA – équipe XXX et plus particulièrement A. Abdallah - LGECO (INSA de Strasbourg) et plus particulièrement Georg Koval et Cyrille Chazallon. - INERIS Elle pourrait par ailleurs bénéficier d’un soutien financier dans le cadre du projet National Ville 10D. 1
Liste des publications récentes dans des revues internationales SAEIDI A., DECK O., VERDEL T., AL HEIB M. (2013). Comparison of building damage assessment methods for risk analysis in mining subsidence regions, Geotechnical and Geological Engineering, accepté. JAHANGHIR E., DECK O. et MASROURI F. (2013). An analytical model of soil-­‐structure interaction with swelling soils during droughts. Computers and Geotechnics, accepté sous réserve de modifications. DECK O., VERDEL T. (2011). Uncertainties and risk analysis related to geo-­‐hazards. From practical applications to research trends. Risk Management / Book 1, ISBN 979-­‐953-­‐307-­‐232-­‐5, Intech, 26p. SAEIDI A., DECK O. et VERDEL T. (2012). Development of buildings vulnerability functions in subsidence regions from analytical methods. Geotechnique, Vol. 62, Issue 2, p 107-­‐120, ISSN : 0016-­‐8505, E-­‐
ISSN: 1751-­‐7656. JAHANGHIR E., DECK O. et MASROURI F. (2011). Estimation of the ground settlement beneath foundations due to shrinkage of clayey soils. Canadian Geotechnical Journal, accepté. DECK O. et SINGH A. (2010). Analytical model for the prediction of building deflections induced by ground movements. International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics. DOI: 10.1002/nag.993. DECK O et HARLAKA A. (2010). Numerical study of the soil-­‐structure interaction within mining subsidence areas. Computers and Geotechnics, Vol 33, No. 6, 802-­‐816. SAEIDI A., DECK O. et VERDEL T. (2009). Development of buildings vulnerabIlity functions in subsidence regions from analytical methods. Engineering Structures, Vol. 31, 2275-­‐228. DECK O., VERDEL T., SALMON R. (2009). Vulnerability assesment for mining subsidence hazard. International Journal on Risk Analysis – Risk Analysis, Vol. 29, No. 10, 1380-­‐1394. CAUVIN M., VERDEL T. & SALMON R. (2009). Modelling uncertainties in mining pillar stability analysis. Risk Analysis, Risk Analysis, Vol. 29, No. 10, 1371-­‐1380. IDRISS J., AL-­‐HEIB M., VERDEL T. (2009). Numerical modelling of masonry joints degradation in built tunnels. -­‐ Tunnelling and Underground Space Technology, 24, 617-­‐626 IDRISS J., VERDEL T. & AL-­‐HEIB M. (2008). Numerical modelling and mechanical behaviour analysis of ancient tunnel masonry structures. Tunnelling and Underground Space Technology., 23, 251-­‐263. MOAREFVAND P. & VERDEL T. (2008) The probabilistic distinct element method -­‐ International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics » -­‐ Volume 32 Issue 5, pp 559-­‐577 2