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Tunnels en site urbain : modélisation numérique et intéraction creusement - ouvrages existants, Tunnels in urban areas

/ Mroueh Hussein / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 1998
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Le deuxieme chapitre decrit la methodologie de calcul tridimensionnel adoptee pour simuler le phasage des travaux au bouclier pressurise. Le modele developpe comporte deux parametres de creusement pour prendre en compte le phasage des travaux. Cette methodologie est ensuite appliquee a l'analyse du comportement tridimensionnel et non lineaire d'un tunnel revetu de faible profondeur. Une etude de sensibilite est effectuee sur les parametres du creusement et sur les parametres mecaniques de terrains. Le troisieme chapitre est consacre a l'etude tridimensionnelle de l'interaction du creusement avec des ouvrages existants. On traitera en particulier de l'influence du creusement sur des fondations profondes, sur un tunnel existant et sur une structure en surface. Chaque probleme fera l'objet d'une analyse des mouvements de sols induits par le creusement et des sollicitations transmises a la structure. Le présent travail porte sur l'analyse de l'interaction du creusement de tunnels avec des ouvrages existants, probleme majeur lorsqu'on se situe en site urbain. L'etude est realisee par une modelisation tridimensionnelle et non lineaire par elements finis. Elle a necessite le developpement d'outils specifiques pour la resolution des systemes numeriques et la mise au point d'une methodologie pour la modelisation du phasage des travaux de creusement. Le memoire comporte trois chapitres. Dans le premier, on presente les travaux realises pour le developpement d'outils de resolution des grands systemes lineaires emanant de la discretisation par elements finis des problemes tridimensionnels et non lineaires en geomecanique. Une synthese des methodes iteratives recemment developpees est presentee suivie d'une description de l'implantation de ces methodes dans le code de calcul pecplas 3d. On presente ensuite des tests de performances de ces methodes sur des problemes classiques de geomecanique. Ces tests ont permis le choix d'une methode pour l'analyse des problemes d'interaction.
Mot(s) clés libre(s) : Éléments finis, Méthode des, Itération (mathématiques), Tunnels, Modélisation tridimensionnelle, 622.26

Systèmes intelligents pour une gestion durable des réseaux d’assainissement

/ Abbas Oras / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 15-12-2015
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Ce travail de thèse est consacré au concept des réseaux d’assainissement intelligents. Il a été mené dans le cadre du projet international SunRise Smart City, qui consiste en la construction d’un démonstrateur de la ville intelligente et durable sur le campus de la Cité Scientifique de l’Université de Lille 1. Nos travaux de recherche menés sur ce campus équivalent à une ville de 25 000 usagers sont organisés en 4 parties. La première partie comporte une synthèse bibliographique des travaux réalisés sur les réseaux d’assainissement et leur gestion. Elle montre tout l’intérêt d’une gestion dynamique des réseaux d’assainissement dans le cadre du concept de la ville intelligente. La seconde partie présente le site du campus de la Cité Scientifique qui sert de site pilote de démonstration pour ce travail de thèse. Cette partie est consacrée pour la collecte des données du réseau d’assainissement et les données d’inspection et pour l’intégration de toutes ces données dans un système d’information géographique (SIG). La 3ème partie présente une synthèse des analyses de contrôle de la qualité d’eau dans le réseau d’assainissement. Elle décrit dans le détail la présence de divers éléments qualitatifs dans les effluents et en en donne une explication. La dernière partie décrit l’instrumentation mise en place sur le site pilote et les premiers résultats obtenus. Elle décrit notamment l’analyse de fonctionnement du réseau des eaux usées du campus de la Cité Scientifique à partir des données collectées et d’une modélisation numérique. Des améliorations du fonctionnement du réseau d’eau usée sont proposées suite à ces analyses.
Mot(s) clés libre(s) : Eaux usées, Villes intelligentes, Systèmes d'information géographique, Commande en temps réel, Hydraulique, SIG, 628.162

Sustainability : an effective approach for land use management application to Gaza City

/ Eila Mohammed S. / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 2005
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Le travail de thèse a pour objectif l'élaboration d'un modèle de prévision pour l'utilisation des sols dans des villes à haute densité de population et qui sont confrontées à des problèmes majeurs d'environnement. L'approche utilisée est fondée sur un modèle intégré qui prend en compte la nature du sol, les facteurs d'environnement et les facteurs socio-économiques. Les facteurs déterminants sont identifiés en utilisant les réseaux de neurones artificiels (ANN ou RNA) et une approche statistique. Des données socio-économiques, environnementales, institutionnelles et d'occupation du sol de la ville de Gaza ont été utilisées pour analyser les pratiques d'utilisation des sols dans cette ville. Cette analyse montre que l'utilisation des sols est influencée par la démographie, les conditions environnementales et la politique et la politique d'aménagement. La confrontation de cette analyse aux avis d'experts a débouché sur des recommandations pour l'élaboration d'un modèle prévisionnel pour l'utilisation des sols à Gaza et pour l'étude des différents scénarions d'évolution de cette ville.
Mot(s) clés libre(s) : Urbanisation, Aménagement du territoire, Analyse multivariée, Sol, Utilisation du, Développement communautaire urbain, Gaza, Bande de, Réseaux neuronaux (informatique), Développement durable, 711.4

Rhéologie des lits de catalyseurs : application aux lits mobiles

/ Lanaud Christophe / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 1996
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Le procede regeneratif de reformage catalytique des essences permet d'augmenter le pourcentage et la qualite d'octane dans les essences. Il consiste a injecter une charge gazeuse a travers un lit de catalyseur en mouvement gravitaire lent dans une enceint torique. Le fonctionnement du procede peut etre fortement perturbe par le blocage du lit de catalyseur dans l'enceinte torique quand on augmente le debit de gaz. L'etude consiste a modeliser numeriquement ce phenomene, appele pinning effect, qui impose l'arret du procede. En choisissant une approche basee sur la mecanique des milieux continus, nous avons developpe une methodologie pour la resolution de ce probleme en trois phases : la phase de remplissage fournit l'etat initial du catalyseur la phase de detassement a pour but d'evaluer l'etat de contrainte correspondant a l'ecoulement gravitaire lent du catalyseur. la phase d'injection sert a quantifier le blocage du lit de catalyseur. Pour traiter ces trois etapes de calcul, nous avons etudie la rheologie de chaque constituant : comportement du catalyseur dans la masse, interaction du catalyseur avec la structure et enfin l'interaction du catalyseur avec le gaz. Les modeles ont ete developpes et integres dans un programme d'elements finis. Des etudes de sensibilite ont montre que le critere adopte est fiable. Ce travail a permis de mettre en evidence les parametres mecaniques et geometriques qui influencent la valeur de la perte de charge de blocage.
Mot(s) clés libre(s) : Milieux granulaires, Réacteurs chimiques, Élasticité, Reformage catalytique, 531.113 4

Reconnaissance des sols à l'avancement lors d'excavation par tunnelier : utilisation d'une méthode fondée sur les résistivités électriques

/ Bebot-Courtois Pascale / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 1999
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L'objectif de ce travail est de concevoir, de mettre au point, et de tester un dispositif permettant de reconnaître les variations géologiques des terrains situés en avant de la machine d'excavation, au fur et à mesure de sa progression. Dans la première partie, les différents types de tunneliers, leurs caractéristiques, leurs fonctions et leurs utilisations, sont présentés. Le rôle de la géologie dans les travaux souterrains est également expliqué par la citation des exemples d'accidents géologiques qui prouvent la nécessité d'une reconnaissance. On présente également les programmes actuels de reconnaissance pour la réalisation des tunnels, les différentes méthodes qui peuvent être destructives ou non destructives, les avantages et les inconvénients de chacune d'elles. Dans la seconde partie est développée la méthode géophysique retenue, celle des résistivités électriques. On présente les propriétés électriques des roches, les principes de la reconnaissance électrique par la connaissance des champs électrique et magnétique. Les différents dispositifs de mesure pouvant être utilisés, seront également décrit. Enfin nous aborderons brièvement les différentes possibilités de modélisation des mesures électriques. La troisième partie reprend la réalisation technique de l'instrumentation du tunnelier du chantier du métro de Rennes, par un dispositif de reconnaissance. On a recherché à évaluer expérimentalement l'influence du tunnelier sur les mesures de résistivité à l'aide d'une pièce métallique. Dans la quatrième partie, une étude paramétrique à l'aide du programme EL3DTUN, basé sur la méthode des moments, a permis de définir les intervalles dans lesquels chaque paramètre servant à définir la nature du terrain, a une influence sur le calcul de la résistivité. Cette étude servira à la l'élaboration d'une méthode d'interprétation par inversion des données. La comparaison des calculs pour deux positions différentes du tunnelier, donne une idée sur la possibilité de reconnaître une hétérogénéité de dimension équivalente au quart du diamètre du tunnelier utilisé.
Mot(s) clés libre(s) : Constructions souterraines, Sols, Mécanique des, Tunnels, Excavation, 624.19

Pellets d'argiles gonflantes : élaboration et caractérisation hydrodynamique

/ Pasquiou Anne / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 2001
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Les structures de scellement utilisées dans le stockage des déchets radioactifs à grande profondeur doivent empêcher toute diffusion des radionucléides vers la biosphère. Le principal atout des pellets est qu'ils constituent un matériau avec une mise en place aisée. Néanmoins, la porosité des structures est alors plus importante et les pressions de gonflement sont plus faibles que dans les structures à base de briques compactées. Sachant qu'à grande profondeur les pressions hydrauliques peuvent atteindre plusieurs MPa, le premier objectif de l'étude a été de montrer que de telles pressions n'altèrent pas la pression de gonflement. Une étude bibliographique sur l'organisation structurale des milieux poreux argileux et les différentes contraintes qui y règnent, couplée à des essais d'injection sous forte pression d'eau ont permis de valider le concept des contraintes effectives dans les argiles gonflantes saturées et de montrer ainsi que les pressions hydrauliques ne sont pas un facteur limitant l'utilisation des pellets. Différentes méthodes de fabrication des pellets ont alors été analysées. Toutes ont donné des dimensions de pellets de 20 mm et une densité sèche supérieure à 1,9 g/cm3. Néanmoins, des essais d'imbibition ont montré qu'utilisées seules la porosité interpellet était trop importante pour que l'échantillon développe une pression de gonflement. Deux approches ont alors été adoptées pour diminuer la porosité : (i) mélange discrets de pellets de différentes tailles et (ii) mélange de pellets et de poudre. Dans le premier cas, des calculs numériques ont montré que, compte tenu de la fabrication des pellets, il est préférable d'utiliser au moins trois classes de pellets pour obtenir la porosité souhaitée. Dans le deuxième cas, l'introduction de pellets dans les échantillons apporte une échelle supplémentaire à la structuration des argiles (feuillet / particule / agrégat / pellet) de telle sorte que les phénomènes transitoires sont plus marqués dans les mélanges. Néanmoins, quel que soit le milieu argileux, le fléchissement des contraintes axiale et radiale pendant l'hydratation des échantillons est à attribuer à la diminution de la résistance simultanée à l'augmentation de la pression de gonflement. Enfin, à densité sèche homogénéisée égale, les milieux hétérogènes et homogènes présentent des propriétés hydromécaniques et hydrodynamiques du même ordre de grandeur. C'est pourquoi, nous suggérons de décrire le comportement des milieux hétérogènes par une modélisation basée sur l'homogénéisation. Les premières bases d'une telle modélisation ont été posées en étudiant les propriétés hydrodynamiques du milieu considéré indéformable. Les premiers résultats sont encourageants mais il est indéniable que la modélisation devra être améliorée en introduisant un couplage avec la mécanique.
Mot(s) clés libre(s) : Pellet, Scellement, Comportement mécanique, Gonflement, Contrainte effective, Homogénéisation, 620.117

Numerical model for unsaturated sandy soils in seismic area : application to liquefaction

/ Bian Hanbing / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 2007
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Ce travail comporte la formulation d'un modèle numérique pour les sols sableux partiellement saturés et son application à l'analyse de la liquéfaction de ces sols. La liquéfaction est un phénomène important qui peut se produire sous sollicitation sismique. Depuis le séisme de Niigata en 1964, des recherches importantes ont été menées sur ce phénomène. La plupart de ces recherches ont été consacrée aux sols saturés. Cependant, les observations montrent qu'une légère diminution de la saturation en eau engendre une augmentation significative de la résistance des sols à la liquéfaction. A noter que dans le domaine de la géotechnique, les sols sont souvent en condition partiellement saturée. Les couches des sols liquéfiables qui sont situées au-dessous de la nappe sont dans un état quasi-saturé. Il est donc nécessaire d'étudier la liquéfaction des sols sableux en condition partiellement saturée. A partir des observations expérimentales, des hypothèses sont proposées dans ce travail pour la construction d'un modèle numérique: égalité de la pression de l'air et celle de l'eau dans l'espace poreux; absence d'interaction entre ces deux phases; absence du flux d'air. Un modèle est formulé pour les sols partiellement saturés dans le cadre de la théorie de la poromécanique fondée par Coussy. Le modèle proposé est adapté aux problèmes des sols en condition saturée ou partiellement saturée. Les sols saturés sont considérés comme un cas particulier. Les analyses du module de compressibilité et du coefficient de Skempton confirment les fondements théoriques du modèle proposé. Enfin, le modèle est validé sur des observations expérimentales. Dans la dernière partie, un modèle élastoplastique cyclique est utilisé dans le cadre du modèle proposé pour étudier l'influence de la saturation sur la liquéfaction des sables. Les résultats montrent que la diminution de la saturation en eau conduit à une augmentation de la résistance des sables à la liquéfaction. L'étude de la réponse en champ libre montre que la saturation initiale influence d'une manière significative la liquéfaction de sols. Elle conduit à réduire le risque de liquéfaction de ces sols. Le tassement pendant la phase de chargement (avant la dissipation de la surpression) augmente avec la diminution de la saturation en eau. L'influence de la perméabilité des sols partiellement saturés est moins significative que celle en condition saturée.
Mot(s) clés libre(s) : Sols -- Liquéfaction -- Modèles mathématiques -- Thèses et écrits académiques, Sols -- Dynamique -- Modèles mathématiques -- Thèses et écrits académiques, Sols -- Saturation en eau -- Modèles mathématiques, Sols sablonneux -- Effets des séismes -- Thèses et écrits acdémiques, Sols -- Pororsité, 624.15136

Modélisation numérique des problèmes d'interfaces sable-pieu pour les très grands nombres de cycles : développement d'une méthode de sauts de cycles

/ Cao Jiangping / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 09-12-2010
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loi de comportement particulière Modjoin (Shahrour, 1997) est présentée. Des évolutions ...
Mot(s) clés libre(s) : Interaction sol-structure, Écrouissage, Pieux, Chargements cycliques, Méthode de sauts de cycles

Modélisation numérique des mouvements du sol induits par des excavations et des injections de compensation, Numerical modelling of ground movements induced by deep excavations and compensation grouting

/ Burlon Sébastien / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 2007
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-chapitre présente une analyse numérique des mouvements induits par une excavation dans le cas d'un écran autostable. L'influence de différents paramètres est étudiée: la géométrie du modèle, l'interface entre le sol et l'écran, le coefficient de pression des terres au repos et la loi de comportement à la fois dans le domaine élastique et plastique. Différents aspects concernant la prise en compte de l'élasticité non linéaire sont développés. Le troisième chapitre traite de la modélisation de la réalisation de l'écran dans le cas d'une paroi moulée et de l'influence de celle-ci sur les mouvements calculés lors de l'excavation. Le processus de réalisation de l'écran est modélisé en deux puis en trois dimensions. Différents calculs sont proposés afm de prendre en compte d'une part la géométrie du soutènement (nombre et longueur des panneaux de la paroi moulée) et d'autre part les conditions initiales définies avant la réalisation de l'écran. Le quatr ion étudiée dans le second chapitre. ième chapitre inclut une synthèse bibliographique relative aux injections de compensation. On présente les techniques de mises en œuvre, les phénomènes caractéristiques de l'injection d'un coulis dans un sol et les observations de chantier liées à l'utilisation de cette technologie. Les principes de la modélisation des injections sont aussi abordés en présentant à la fois les développements analytiques et numériques. Le cinquième chapitre est consacré à la modélisation numérique des injections à la fois dans un terrain vierge et aux abords d'une excavation. Les effets de l'expansion d'une cavité en profondeur sur le soulèvement du sol en surface sont analysés en détail à partir d'un modèle bidimensionnel. On met en évidence l'effet de la profondeur de l'injection ainsi que l'influence de l'état initial et de la loi de comportement. Ensuite, on aborde les aspects tridimensionnels et on étudie les effets d'une injection de compensation aux abords de l'excavat La maîtrise des mouvements du sol est un problème fondamental de la réalisation de travaux en zone urbaine. Dans le cas d'excavations, ce sont les tassements constatés en arrière de l'écran qui sont les plus problématiques car ils peuvent induire de sévères dommages sur les structures proches : bâtiments, voiries, réseaux divers. L'objectif du travail proposé est d'analyser, sur le plan numérique, les mécanismes permettant de calculer des tassements en arrière d'écrans de soutènement puis d'étudier la possibilité d'utiliser les injections de compensation à la correction de ces tassements. Le premier chapitre comprend une synthèse bibliographique des différentes méthodes permettant d'appréhender les mouvements du sol induits par des excavations. Ces méthodes sont tout d'abord présentées, puis pour un ensemble de critères comme la rigidité de l'écran ou la présence de surcharges, les apports de chacune d'entre elles sont comparés et analysés. Le second
Mot(s) clés libre(s) : Murs de soutènement, Sols, Excavation, Poussée des terres, Constructions, Interaction sol-structure, Parois moulées dans le sol, Modélisation tridimensionnelle, 624.151 362

Modélisation non-linéaire en trois dimensions de l'interaction sol-micropieux-pont sous chargements sismiques

/ Alsaleh Hassan / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 2007
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Les travaux de recherche menés dans le cadre de cette thèse comportent une analyse approfondie de différentes interactions du système sol-micropieux-structure sous chargements sismiques. On s'intéresse en particulier à l'influence de la non-linéarité de sol et au glissement à l'interface sol-micropieu sur la réponse sismique du système. L'étude est réalisée en utilisant une modélisation tridimensionnelle par différences finies intégrant en un seul calcul les différentes composantes du système. Les effets des principaux paramètres sont analysés, comme la rigidité de sol et sa variation avec la profondeur, la résistance de l'interface sol- micropieux, le nombre de micropieux et leur espacement, la distribution de la charge latérale entre les micropieux du groupe, les propriétés de la superstructure, le contenu fréquentiel du chargement sismique et son amplitude. La performance de micropieux inclinés, encastrés ou articulés a été largement examinée pour des chargements harmoniques et des chargements sismiques pour bien juger l'utilité de ce type de configurations en zone sismique. Le mémoire est présenté en quatre chapitres. Le premier chapitre est dédié à la présentation de la technique des micropieux et aux travaux de recherche consacrés à l'interaction sol-pieux-structure. Le second présente une analyse de l'interaction sol-micropieux-structure sous chargements sismiques dans le domaine élastique du problème. Le troisième chapitre traite l'influence des non-linéarités de sol et de l'interface sol-micropieu sur la réponse sismique du système. Le dernier chapitre analyse la performance de micropieux verticaux et inclinés utilisés comme un système des fondations neuves sous une pile de pont.
Mot(s) clés libre(s) : Chargement sismique -- Micropieux -- Flexibilité -- Micropieux -- Inclinaison, Interaction sol-structure -- Thèses et écrits académiques, Sols -- Plasticité, Pieux -- Simulation par ordinateur, Conception parasismique, Ponts -- Fondations et piles -- Conception et construction, Sols -- Consolidation, Différences finies, Mécanique non linéaire, 624.154

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