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OSUG - Terre Univers Environnement

Potentiel de la géophysique pour l’auscultation des matériaux de construction en terre crue.

24 novembre 2016

Cadre du stage
Date de début de stage : mars 2016
Durée : 5-6 mois
Lieu : Université Savoie Mont Blanc (USMB), le Bourget du Lac.
Laboratoires d’encadrement : Institut des Sciences de la Terre (ISTerre), Laboratoire Optimisation de la Conception et Ingénierie de l’Environnement (LOCIE)
Encadrants : André Revil (ISTerre) – Noémie Prime (LOCIE)

Contexte et objectifs
Le changement de comportement de la société dans l’optique d’un développement durable est un objectif de plus en plus urgent au vu, notamment, de l’épuisement de nombreuses ressources naturelles et du réchauffement climatique. Les technologies, doivent donc évoluer rapidement. Dans le domaine de la construction, très énergivore et coûteuse en matière première minérale, de nouveaux procédés sont en voie de développent pour bâtir à moindre impact environnemental.
Dans ce contexte nous nous intéressons aux possibilités du matériau ‘terre crue’ à la fois pour la construction et la rénovation de bâtiments. En effet, ce matériau nécessite d’une part peu d’énergie de transport (il est disponible sur la plupart des sites), peu d’énergie de manufacture (pas de cuisson à 1500°C comme le ciment) et de plus il est recyclable. La terre crue présente cependant un inconvénient non négligeable : sa sensibilité à l’eau liquide qui a un effet direct sur sa consistance mécanique, pouvant passer de fragile à plastique ou visqueuse. Comment quantifier ces effets mécaniques ? Quelle est la quantité d’eau critique à partir de laquelle la résistance diminue et de quelle manière l’eau interagit-elle avec les constituants du sol ? C’est dans ce projet que s’inscrivent 2 travaux de stage Master, complémentaires l’un de l’autre. Le premier portera sur la caractérisation de l’influence de l’eau sur le comportement mécanique de la terre, sous forme d’échantillons comprimés. Le second stage portera sur l’analyse de la terre partiellement saturée, à l’échelle matériau, par des méthodes géophysique non destructives (tomographie de résistivite électrique et polarisation provoquée) et continues. La détermination des répartitions de teneur en eau est la principale problématique à résoudre, mais le potentiel des méthodes géophysiques sera exploité au maximum afin d’obtenir le plus d’information possible sur le matériau : modules mécaniques, porosité et densité, conductivité thermique et hydrique. La présente proposition de stage master correspond à cette deuxième tâche. Elle pourra éventuellement être suivi d’une thèse et des publications scientifiques seront envisagées a l’issu du stage suivant les résultats obtenus. Après une première phase de bibliographie, destinée à comprendre et synthétiser les techniques d’auscultation géophysiques courantes et plus pointues, le travail sera essentiellement expérimental, à l’échelle de bloc de terre comprimé d’une dizaine de centimètres. Etant donné le caractère exploratoire du sujet, une certaine liberté pourra être laissée au stagiaire, s’il le souhaite, sur l’orientation des travaux expérimentaux.

Contacts

André Revil (ISTerre) : andre.revil@univ-smb.fr, 33+ (0)4 79 75 87 15 / 06 75 58 00 75
Noémie Prime (LOCIE) : noemie.prime@univ-smb.fr, 33+ (0)4 79 75 88 17

Références bibliographiques

Sur les méthodes d’auscultation géophysique :
Jougnot D, Revil A, Lu N, & Wayllace A (2010). Transport properties of the Callovo‐Oxfordian clay rock under partially saturated conditions. Water Resources Research, 46(8).
Revil A, (2013b). Effective conductivity and permittivity of unsaturated porous materials in the frequency range 1 mHz–1GHz, Water Resources Research, 49, 306-327.
Revil A and Mahardika H (2013). Coupled hydromechanical and electromagnetic disturbances in unsaturated clayey materials, Water Resources Research, 49, no. 2, 744-766, doi:10.1002/wrcr.20092, 2013.
Revil A, Eppehimer JD, Skold M, Karaoulis M, Godinez L, and Prasad M (2013). Low-frequency complex conductivity of sandy and clayey materials, Journal of Colloid and Interface Science, 398, 193–209.

Sur la caractérisation du matériau ‘terre’ en construction :

Champiré F, Fabbri A, Morel JC, Wong H, & McGregor F (2016). Impact of relative humidity on the mechanical behavior of compacted earth as a building material. Construction and Building Materials, 110, 70-78.
Bui QB, Morel JC, Hans S, & Walker P. (2014a). Effect of moisture content on the mechanical characteristics of rammed earth. Construction and Building materials, 54, 163-169.
Bruno, A. W., Gallipoli, D., Perlot-Bascoules, C., Mendes, J., & Salmon, N. (2015, May). Briques de terre crue : procédure de compactage haute pression et influence sur les propriétés mécaniques. In Rencontres Universitaires de Génie Civil.
Jaquin PA, Augarde CE, Gallipoli D & Toll DG (2009). The strength of unstabilised rammed earth materials. Géotechnique., 59(5), 487-490.




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