Offres de stages et de thèses
Stage : Impact du creusement au tunnelier au milieu urbain : mise en place et calibration d'un dispositif expérimental in situStage Master, TFE, PFE
Lors du creusement mécanisé d'un tunnel, des vibrations sont générées par le processus de creusement et vont se propager dans le terrain jusqu'aux avoisinants, pouvant engendre des problèmes à la fois structurels et vibro-acoustiques. La compréhension des phénomènes de propagation via la modélisation numérique et analytique nécessite de caractériser la source de vibrations. Ce sujet est d'autant plus prégnant que le nombre de chantier de creusent au tunnelier en France n'a jamais été aussi important, notamment grâce au projet du Grand Paris Express.
Dans le cadre du projet E-PILOT, afin de compléter les mesures précédentes, un dispositif original permettant de mesurer les vibrations émises par le tunnelier au plus prés de la source.
Les objectifs de ce stage sont :
- État de l'ars des instrumentations possibles
- Proposition d'un dispositif
- Production, test en laboratoire et calibration des capteurs
Étudiants aura a disposition la table vibrante du laboratoire, ainsi que tout le matériel nécessaire à la production et aux test du dispositif.
Encadrant : Antoine Rallu (ENTPE/LTDS) ; Nicolas Berthoz (CETU)
Contact : Antoine Rallu ; 04 72 04 70 82 ; antoine.rallu@entpe.fr
Stage : Modélisation numérique de l'impact vibratoire du creusement au tunnelier en milieu urbainStage Master, TFE, PFE
Lors du creusement mécanisé d'un tunnel, des vibrations sont générées par le processus de creusement et vont se propager dans le terrain jusqu’aux avoisinants, pouvant engendrer des problèmes à la fois structurels et vibro-acoustiques. Ce sujet est d’autant plus prégnant que le nombre de chantiers de creusement au tunnelier en France n'a jamais été aussi important notamment grâce au projet du grand Paris Express.
Depuis 2019, l'ENTPE et le CETU ont réalisé quatre campagnes expérimentales lors des creusements du métro B de Lyon et de la ligne 16 du Grand Paris Express. L'originalité de ces mesures est l’acquisition synchrone des vibrations dans les sas du tunnelier et en surface. En 2021, un premier travail de modélisation numérique a été réalisé grâce à la méthode des différences finies (logiciel FLAC), en ne prenant en compte que les efforts dynamiques de poussée du TBM sur le terrain.
L’objectif de ce stage est de construire un modèle numérique de propagation des ondes dans un milieu stratifié tout d'abord en champ libre puis en ajoutant des inclusions rigides (pieux). Ces simulations numériques s’appuieront sur les mesures in-situ, notamment pour la prise en compte de la source, le choix de la méthode de calcul sera à justifier.
Encadrement :
Antoine Rallu ENTPE/LTDS; Charisis Chatzigogos GDS
antoine.rallu@entpe.fr charisis.chatzigogos@geodynamique.com,
Stage : Comportement des terrains lors du passage d’un tunnelierMaster PFE TFE
L'objectif du stage est de mieux appréhender le comportement du sol lors de l'approche d'un tunnelier, à travers une série de tests de laboratoire à haute valeur ajoutée.
Pour ce faire, il est important d'étudier l'aspect tridimensionnel du problème, ainsi que l'anisotropie des sols. Des essais en cylindre creux (HCA) seront donc réalisés dans ce but, et les résultats seront analysés conjointement avec ceux obtenus grâce aux essais de convergence de cas de référence.
Certains tests présenteront des cycles de déchargement et de rechargement, afin de déterminer la valeur Eu,r Quelques tests supplémentaires de gonflement ou de soulèvement seront également effectués, si les sols rencontrés dans le projet sont considérés comme plastiques.
Ce stage sera l’occasion de découvrir les techniques expérimentales et de manipuler des données selon plusieurs approches de la mécanique des sols.
Encadrement: Philippe Reiffsteck, Univ. G. Eiffel, GERS-SRO
Thèse : Propagation of ground-borne vibrations in complex media in the framework of the excavation phase of tunnels by numerical and analytical methods.PhD, Thèse 2022-2025
Context and objective:
Vibrations generated during the excavation of a tunnel can have an undesirable impact: (i) on structures, (ii) on equipment in structures (measuring devices, medical equipment, etc.), and (iii) on people. The control of vibration annoyance, which may be particularly acute in densely populated areas, constitutes one of the basic design concerns in urban tunnelling. Modelling the wave propagation emitted by a tunnel-boring machine is a complex scientific problem, the understanding of which requires several complementary approaches: (i) in-situ measurements for the definition of input parameters, (ii) theoretical modelling to understand the physical phenomena involved in relatively simple cases (homogeneous elastic soils, simplifying assumptions on the mechanical action of the TBM in situ), (iii) numerical modelling to take into account the complexity of real domains and natural or man-made heterogeneities.
Measurements of the surface vibrations emitted during excavation with earth pressure balanced shield (EPBS) or slurry shields (SS) have already been carried out and presented by several authors, for instance [1,2,3,4]. The presented measurements typically concern maximum surface particle velocities. In these studies, no spectral analysis of the measurements is presented, and there are no measurements close to or on the tunnel boring machines (TBM) or inside the ground. In this context, the ENTPE/LTDS and the CETU carried out different measurement campaigns using systematically a device of synchronous sensors on the surface and on the tunnel boring machine [5]. These measurements will be used in the simulations developed in the framework of this thesis.
Different tasks can be defined pertaining to the three phases of vibration propagation in tunnelling construction: excitation (emission: source characterization) / transfer mobility (propagation in the ground) / immission (propagation within civil engineering structures).
PhD Host Structure and Supervisors:
LTDS UMR 5513, ENTPE ; GDS
Claude Boutin; Antoine Rallu; Charisis Chatzigogos
Contact:
claude.boutin@entpe.fr; claude.boutin@entpe.fr; charisis.chatzigogos@geodynamique.com
PhD : Propagation of ground-borne vibrations induced by railways during the exploitation of underground tunnelsPhD, Thèse : 2022-2025
In densely populated areas, the lack of available area for transportation infrastructure development force the construction of roads and railways underground, such in the Grand Paris Express project.
Many researches were devoted to understand possible effects on existing foundations in terms of settlements induced during the excavation and on potential significant vibrations in buildings caused by moving underground trains. Literature's models for train-induced vibration present a range in complexity from simple models to comprehensive three-dimensional models based on numerical techniques such as FEM, BEM or coupled models of these.
The objective of this PhD project is to assess the impact of vibrations emitted during the operation phase of tunnels in terms of induced particle velocity trends as function of the distance to the source within homogeneous and heterogeneous 2D and 2.5D domains. Two numerical approaches (discontinuous FEM and DFM) will be adopted. Modeling of groundborne vibrations will be carried out by incorporating the properties related to the solicitation and the defined configurations. Various configurations will be selected, different foundations systems, different geometry and geometrical properties and different typologies of trains. Equivalent homogenized configurations will be associated with the stratified configurations based on these indicators. Differences in vibration responses between homogeneous and heterogeneous cases will be analyzed in order to define correction factors depending on the introduced stratigraphic indicators.
The work program will be articulated in 3 phases: 1) the realization of a parametric study for various configurations, 2) the utilization of the obtained transfer functions to recombine the solution for more realistic solicitations, 3) a validation of the numerical results by comparison with field observations.
Contact : Luc Lenti, Cerema Méditéranée
luca.lenti@cerema.fr