Article de recherche / Research Article

Sélection des scénarios de sol critiques pour les calculs géotechniques du projet Oosterweel

Selection of critical soil scenarios for geotechnical calculations of the Oosterweel project

TRACTEBEL, Bruxelles, Belgique

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Résumé

Cette étude propose une méthodologie pour sélectionner des scénarios de sol critiques dans le cadre de la conception géotechnique du projet d’infrastructure Oosterweel, à Anvers (Belgique). En raison de la complexité géologique du site et de la variabilité observée dans les essais CPT (Cone Penetration Test), une approche combinant expertise géotechnique et approche statistique a été mise en œuvre pour identifier les profils de sol induisant les réponses structurelles les plus contraignantes. Des analyses par éléments finis ont été réalisées à l’aide du logiciel Plaxis 2D afin de simuler l’interaction sol-structure à différentes étapes de la construction. Plusieurs scénarios de profil de sol ont été étudiés : des profils de sols meubles, rigides, ainsi que des profils de sols hétérogènes composés de couches alternées. L’analyse s’est concentrée sur les éléments clés du projet, tels que la paroi moulée et les fondations profondes, en évaluant les déplacements et les efforts internes générés dans chaque configuration. Les résultats ont montré que les sollicitations structurelles les plus importantes ne provenaient pas uniquement des sols meubles ou rigides, mais principalement des profils hétérogènes, où la stratification variable du sol provoque des réponses mécaniques complexes. Les plus fortes valeurs de déplacement et de moment de flexion ont été observées dans ce scénario hétérogène. Sur cette base, trois profils critiques ont été retenus – meuble, rigide et hétérogène – en tant que cas de référence pour les modélisations futures. La méthodologie développée permet de mieux anticiper les effets de la variabilité des sols sur la conception, et fournit un cadre rationnel pour le choix de scénarios représentatifs dans des projets d’infrastructure complexes, renforçant ainsi leur robustesse géotechnique.

Abstract

This study proposes a methodology for selecting critical soil scenarios in the context of the geotechnical design of the Oosterweel infrastructure project in Antwerp (Belgium). Due to the site’s geological complexity and the variability observed in Cone Penetration Test (CPT) results, a combined approach involving geotechnical expertise and statistical analysis was implemented to identify soil profiles that induce the most demanding structural responses. Finite element analyses were conducted using the Plaxis 2D software to simulate soil-structure interaction at different stages of construction. Several soil profile scenarios were investigated, including soft, stiff, and heterogeneous soil profiles composed of alternating layers. The analysis focused on key project elements, such as diaphragm walls and deep foundations, by evaluating the displacements and internal forces generated in each configuration. The results showed that the most significant structural demands did not arise solely from soft or stiff soil profiles, but mainly from heterogeneous profiles, where variable stratification of the soil induces complex mechanical responses. The highest displacement and bending moment values were observed in this heterogeneous scenario. Based on these findings, three critical profiles − soft, stiff, and heterogeneous − were selected as reference cases for future modeling. The developed methodology provides a better anticipation of the impact of soil variability on design and offers a rational framework for selecting representative scenarios in complex infrastructure projects, thereby enhancing their geotechnical robustness.