Géotechnique et Géomatériaux (UR-GG)

La géotechnique est une branche de l'ingénierie qui analyse le comportement des sols et des roches sous diverses contraintes. Elle vise à comprendre la mécanique des sols pour concevoir et sécuriser les fondations, les tunnels, les digues, les barrages, et autres ouvrages. Elle implique des investigations de terrain (forages, sondages), des essais en laboratoire, et la modélisation pour évaluer la stabilité, la portance, la perméabilité et le risque de tassement ou glissement. Elle joue un rôle clé dans la prévention des catastrophes et la durabilité des constructions.

Les géomatériaux regroupent les matériaux naturels et modifiés provenant de la croûte terrestre utilisés dans le génie civil, notamment : les sols argileux, sableux, limoneux utilisés en remblais ou stabilisation ; les granulats (graviers, cailloux) pour la fabrication de béton ou d’enrobés bitumineux ; les roches pour la construction de murs de soutènement ou d’ouvrages hydrauliques et les matériaux traités ou stabilisés pour améliorer leurs propriétés mécaniques et durabilité.

En ingénierie, la connaissance approfondie des géomatériaux permet d’optimiser les choix techniques en géotechnique. Par exemple, l’étude du pouvoir porteur d’un sol argileux (géotechnique) oriente le type de fondation à construire. De même, la qualité des granulats (géomatériaux) influe sur la durabilité des routes ou des ouvrages en béton. La synergie entre ces domaines est essentielle pour garantir sécurité, performance et durabilité des infrastructures.

Comportement mécanique et modélisation des géomatériaux; Les études portent sur la compréhension des propriétés thermo-hydro-mécaniques (THM) des sols et matériaux, incluant leurs interactions chimiques et biologiques. La modélisation numérique et expérimentale des comportements sous contraintes dynamiques, sismiques, cycliques ou statiques est centrale. Cela permet le dimensionnement fiable et durable des infrastructures, soutènements, barrages et ouvrages souterrains. L’intégration des phénomènes multiphysiques complexes est un enjeu majeur. 

Prévention et gestion des risques naturels; Cette thématique concerne l’étude, la gestion et la prévention des instabilités de terrains (glissements de terrain, effondrements, chutes de blocs) ainsi que des risques sismiques en zones contraintes. La recherche vise à identifier les seuils de déclenchement, développer des méthodes de surveillance et des dispositifs de protection optimisés avec les contraintes de durabilité et de coûts. Le changement climatique accentue ces risques, en particulier dans les zones montagneuses et côtières.

Valorisation et traitement des résidus et déchets pour des matériaux géotechniques durables; Un axe important est la recherche sur l’utilisation de résidus industriels (déchets miniers, désencrage, déchets solides urbains) comme matériaux pour la construction ou le renforcement des sols, visant la réduction des impacts environnementaux. Cette valorisation passe par le développement de méthodes de stabilisation, géopolymérisation et études de durabilité à long terme. 

Techniques avancées d'instrumentation, surveillance et expérimentation; Les recherches innovent dans le développement d’outils d’observation et mesures in situ et en laboratoire (ondes de surface, scanners laser, essais triaxiaux, cellules HPHT), permettant d’analyser le comportement des sols et matériaux dans leurs conditions réelles. Les modèles numériques sophistiqués sont calibrés avec ces données pour prédire l’évolution des sols et l’endommagement des ouvrages. 

Interaction sol-structure et conception innovante d’ouvrages; Ce domaine vise à étudier l’interaction mécanique entre sols, roches et ouvrages de fondation ou de soutènement, notamment sous charges complexes et à long terme. La conception de structures adaptatives, la résilience face aux aléas naturels et la prise en compte des effets dynamiques, sismiques ou climatiques sont essentiels pour la pérennité des infrastructures. 

Enjeux environnementaux et durabilité; La recherche porte également sur les processus biogéochimiques dans les sols, la gestion des contaminants, la séquestration de gaz (CO2, CH4), et le développement de matériaux durables pour limiter l’empreinte écologique des constructions. L’étude des milieux poreux, des interactions climatiques et des phénomènes thermodynamiques contribuent à anticiper l’impact environnemental et à optimiser les solutions techniques. 

Évaluer et caractériser les sols et roches : identifier les propriétés physiques, mécaniques et hydrauliques afin de mieux comprendre leur comportement sous contrainte.

Assurer la stabilité des ouvrages : déterminer la capacité portante du sol, dimensionner les fondations (superficielles ou profondes) et concevoir des structures résistantes aux charges et conditions environnementales.

Garantir la sécurité : prévenir les risques de glissements, tassements, effondrements et infiltrations d’eau pouvant mettre en danger les bâtiments et leurs occupants.

Optimiser les coûts et la durabilité : adapter les solutions constructives à la nature du terrain pour éviter surdimensionnements coûteux ou défaillances.

Respecter l’environnement : tenir compte des caractéristiques géologiques, hydrologiques et écologiques pour limiter l’impact des travaux.

Gérer les risques géotechniques liés aux aléas naturels (zones sismiques, inondations, érosion).

Déterminer les caractéristiques mécaniques des matériaux pour s’assurer qu’ils supportent les charges appliquées sans rupture ni déformation excessive.

Étudier la déformation des pièces mécaniques et leur comportement dans le domaine élastique pour éviter les défaillances.

Choisir le matériau et dimensionner les éléments en fonction des contraintes spécifiques du projet.

Valider la tenue en service et la sécurité des éléments de construction par l’application des lois de l’élasticité, critères de rupture, et autres calculs techniques.