Adrien Trad

En région montagneuse, les infrastructures et les voies de communications sont soumises à de nombreux risques naturels dont les phénomènes d’origine gravitaire. Au-delà du danger pour les usagers, les conséquences des interruptions du trafic deviennent problématiques d’un point de vue économique et il devient indispensable de sécuriser les itinéraires. La mise en place d’écrans de filets pare-pierres est une des solutions possibles pour la protection contre les éboulements rocheux. Cette thèse porte sur l’étude des écrans souples ou filets métalliques de protection contre les chutes de blocs et plus précisément sur l’écran développé par l’entreprise GTS. Le filet constitutif de ces écrans se différencie par rapport aux systèmes conventionnels par un comportement orthotrope, dû à un maillage spécifique. Dans cette étude nous caractérisons le comportement de ces écrans de filets sous des chargements statiques et dynamiques de type impact par une approche couplant l’expérimentation et la modélisation numérique. L’étude procède pas à pas, les divers constituants sont évalués de façon quasi-statique, en laboratoire, et également in-situ pour reproduire les conditions réelles d’utilisation, en particulier l’aspect dynamique. Une attention particulière concernant les dissipateurs d’énergie, qui représentent l’élément centrale de ce type de structure, nous a permis de mettre au point un élément fusible robuste et fiable. Une campagne d’essais en grandeur réel sur les écrans de filets étudiés a permis de valider deux classes énergétiques (3000 kJ et 5000 kJ) selon les recommandations européennes. Les données recueillis lors des expérimentations ont permis de calibrer et valider différentes modélisations numériques de type éléments finis et éléments discrets. La pertinence de la modélisation a été évaluée au niveau des différentes échelles étudiées, échelle d’une maille, échelle d’une nappe, échelle du dissipateur d’énergie et échelle de la structure entière. Les performances et les limites des deux approches, MEF (méthode des éléments finis) et MED (méthodes des éléments discrets) ont été évaluées pour ce qui est de nos modélisations.

Rammed earth blocks have recently gained substantial popularity in construction materials due to their environmental benefits, energy saving, and financial effectiveness. These benefits are even more pronounced if waste materials such as olive waste ash (OWA) are incorporated in rammed earth blocks. There is limited information on the use of OWA in rammed earth blocks. This paper investigates the use of OWA and cement in improving rammed earth block characteristics. OWA was incorporated to partially replace the soil by 10, 20, 30 and 40% of its weight and cement was added in percentages of 2, 4, 6 and 8% by the dry weight of the composite soil. Proctor, unconfined compressive strength (UCS), and California Bearing Ratio (CBR) tests were performed at 7, 28, and 56 days. Results indicated that OWA inclusion decreased the maximum dry density while it increased the optimum moisture content. However, cement addition improved the maximum dry density of soil. The UCS results revealed that OWA possessed cementitious and pozzolanic behavior, and soil mechanical properties improved by up to 30% due to OWA inclusion, after which there was a significant drop of 40%. The trend in the CBR results was similar to those of UCS. To further clarify the experimental results, a mathematical model was proposed to determine the variation in strength as a function of time. Furthermore, correlations between soil mechanical properties were conducted. Predicted equations were developed to determine the properties of rammed earth block. All in all, the inclusion of OWA in cement stabilized earth block suggests the potential to improve the properties of rammed earth blocks.

Flexible protection barriers are often located on the mountainsides in order to decrease the risk of rockfall. In the present study, different scales of experimental tests are considered, to gauge the behaviour and to estimate the bearing capacity of a new type of cable-nets used for these flexible barriers in case of quasi-static loads. A large experimental campaign addressing cables characterization, as well as the behaviour of the constitutive cells of the net, which particular shape, a water drop shape instead of the classical rings, induces asymmetric loading transfer. Finally, the net behaviour itself is characterized through appropriate tests. These tests highlighted the non-linear behaviour perceived at different scales and permitted to evaluate the bearing capacity of the various components. Numerical simulations using the finite element code Abaqus were also conducted for the different components, a group of constitutive cells with rigid or fuse clip or the whole net, to reproduce the behaviour observed experimentally.