Liste des thèses
Effet des variations de température sur le comportement THM des argiles : de la microstructure aux géostructures énergétiques. Angela Casarella
Description
Directeur :
Benjamin Loret
Date de début :
01/10/2018
Date de fin :
01/10/2021
Résumé
Les geostructures énergétiques sont des structures en contact avec le sol, comme les fondations, les parois moulées ou les revêtements des tunnels, ayant le double rôle de support structurel et d’échangeurs de chaleur avec le terrain, selon les principes de la géothermie à basse enthalpie. Un fluide caloporteur circule à l’intérieur d’un circuit de tuyaux installé dans la structure et connecté à une pompe à chaleur, qui adapte la température en provenance du sol à celle nécessaire pour satisfaire les besoins énergétiques locaux. Avec ce système, la chaleur peut être extraite du sol pendant l’hiver pour chauffer les bâtiments limitrophes et réinjectée pendant l’été pour les refroidir. Les fondations profondes ont été la première application de cette technologie, des nombreuses études ont été développées pour comprendre leur comportement et elles sont aujourd’hui largement les plus utilisées.
Techniquement les fondations énergétiques sont des structures qui appliquent une charge mécanique et thermique sur le sol dans lequel elles sont installées. Pour que le système soit rentable, la réponse du sol à cette sollicitation doit garantir d’un côté la stabilité structurelle de l’ouvrage et de l’autre côté son efficacité énergétique. Le comportement du sol soumis à une charge thermomécanique est déterminé par sa nature de milieu poreux. La caractérisation du comportement multi physique couplé des sols soumis à des variations de température typiques des géostructures énergétiques (charge thermique cyclique avec des cycles entre 0 et 30 degrés) est donc importante pour en optimiser la performance.
Ce projet de recherche se déroule autour la réponse thermomécanique des argiles saturés. Des études similaires ont été menées dans le passé et les résultats montrent que le comportement des argiles saturées (normalement consolidé) soumises à des variations de température est contre-intuitif car l'argile contracte quand il est chauffée. En outre, le comportement dépend de son historique de charge (OCR), étant thermoplastique en cas de normal consolidation et thermoélastique en cas de sur-consolidation importante.
En partant des résultats disponibles en littérature, le projet se concentre principalement sur le développement d’un équipement expérimental, qui permettra de réaliser des essais sur les argiles avec contrôle de température. Le programme expérimental consiste en une série des essais isotropes à régulation de température sur deux types différents d’argile à différents degrés de consolidation.
L’intention est de donner une explication au comportement thermomécanique contre-intuitif des argiles, en liant le observations expérimentales au comportement microscopique des particules d'argile. Pour atteindre cet objectif, les essais macroscopique sont couplés à des essais à l'échelle microscopique (porosimétrie par intrusion de mercure et l'utilisation du microscope électronique à balayage).
Enfin, différents modèles constitutifs, comme par exemple le modèle ACMEG-T, capables de prendre en compte à la fois les variations de température sur le comportement mécanique des sols, sont considérés et éventuellement testés pour évaluer leur capacité à reproduire les résultats obtenus au laboratoire.
Type de financement :
Laboratoire :
Entreprise(s) partenaire(s) :
École doctorale :
I-MEP2 - Ingénierie Matériaux Mécanique Environnement Energétique Procédés Production
Cette thèse est en cours.
Mot(s)-clé(s)
- Énergétique du bâtiment
- Géomécanique
- Mécanique des fluides