Le creusement, dans un environnement urbain, de nouveaux tunnels pour la création de lignes souterraines de transport public (comme le Grand Paris Express) peut générer des désordres (AFTES GT16, 2018 et 2020). En effet, le tracé des tunneliers peut passer à proximité de fondations d’ouvrages existants, notamment les fondations profondes. La problématique soulevée par cette interaction complexe (tridimensionnelle et non linéaire) est traitée dans le projet ANR E-PILOT (Etude de l'impact sur les PIeux LOrs du passage d'un Tunnelier) regroupant dix partenaires publics et privés (UGE, LGCgE, CEREMA, CETU, LTDS, itech, GDS Géodynamique & Structures, Terrasol Setec,Tisséo Ingénierie, Société du Grand Paris).
Le projet a débuté en février 2022 et il entame sa troisième année.
En raison de l'énorme croissance démographique de ces dernières années, les centres urbains se densifient progressivement. Ces changements mettent à rude épreuve les infrastructures existantes, nécessitant l'expansion ou la construction de nouveaux réseaux de transport souterrains.
En France, c'est notamment le cas du projet du Grand Paris Express. En effet, considérant que les travaux d'excavation souterraines ont un impact sur le mouvement des terres avoisinantes jusqu'en surface, le creusement de nouveaux tunnels peut avoir des conséquences sur les structures existantes, et sur la sécurité des usagers. En outre, l’exploitation croissante d’infrastructures souterraines utilisées pour faciliter la mobilité et le transport des personnes et des marchandises, peut engendrer la propagation de vibrations dans l’environnement avec un potentiel impact sur les fondations et les structures présentes.
Le projet E-Pilot propose de se focaliser sur les points suivants :
- développer un dispositif en centrifugeuse qui aura pour but de simuler les phénomènes les plus préjudiciables / dommageables lors du passage d’un tunnelier ;
- évaluer l’effet du passage d’un tunnelier sur la distribution des efforts le long des pieux, le tassement des pieux ainsi que l’amplitude du frottement négatif pour les groupes de pieux ;
- établir des méthodes de prévision de la réponse des fondations lors du passage d’un tunnelier et des recommandations pour construire une modélisation numérique fiable
- évaluer les effets des vibrations sur les déformations induites dans les fondations et en surface à proximité des habitations.
Le programme de recherche du projet E-PILOT s'articule en six parties (WPs) :
- le WP1 a la charge de l'organisation et de le coordination scientifique du projet ;
- le WP2, expérimental, traite des essais en environnements contrôlés, des modèles réduits et des essais de laboratoire ;
- le WP3 traite de l’instrumentation et l'expérimentation in-situ ;
- le WP4 traite de la modélisation numérique quasi-statique et de la modélisation du creusement du tunnel ;
- le WP5 traite du comportement dynamique et des propagations d'onde entre tunnel et fondation par des approche numérique et analytique ;
- le WP6, enfin, regroupe toutes les actions de communication tournées vers le publique et la profession.
A l’occasion de la 4ème réunion plénière du 14 février 2024 à Paris, le CEREMA a présenté l’état de l’avancement des travaux du WP5. Plus particulièrement, Mme Yeyao YAN (doctorante CEREMA en coll. UGE sous contrat ANR E-PILOT, 2023-2026) a pu présenter les résultats des simulations numériques conduites pour des contextes 2D homogènes et hétérogènes.
L’équipe de recherche REPSODY (Réponse des sols, sites et structures aux sollicitations dynamiques – Séismes et Vibrations/Groupe Risque Sismique du DRN de la DeTerMed) participe comme partenaire au projet et assume la coordination des travaux annoncés au sein du WP5 qui se déroule en deux étapes. La première étape vise à établir la transmission des vibrations engendrées par l’excavation d’un tunnelier et/ou par le trafic ferroviaire en déduisant numériquement les fonctions de transfert selon les contextes géologiques traversés par les ondes le long du trajet du futur Grand Paris. La deuxième étape des travaux du WP5 sera consacrée à la validation des niveaux vibratoires obtenus numériquement pendant la première phase avec les niveaux enregistres instrumentalement dans le WP3.
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