Revue / Review Article

Sols structurés sous sollicitation dynamique : des métamatériaux en géotechnique

Structured soils under dynamic loading: the metamaterials in geotechnics

¹ Ménard, 91260 Nozay, France
² Aix-Marseille Univ, CNRS, Centrale Marseille, 13013 Marseille, France

^★ Auteur de correspondance : stephane.brule@menard-mail.com ; stephanebrule@orange.fr

Résumé

Les fondations profondes et les éléments verticaux constitutifs du renforcement de sol en zone urbaine peuvent être considérés comme des structures enterrées interférant avec les vibrations et certaines composantes du signal sismique se propageant dans les milieux à faible vitesse. Dans ces milieux artificiels anisotropes constitués de sol et d'éléments géométriques pleins ou vides, les phénomènes physiques provoqués sont les interférences des ondes diffractées sur les surfaces et les objets. Les effets de l'anisotropie sont renforcés par les résonances locales des éléments insérés dans le sol et par le dimensionnement issu des techniques d'élasticité transformationnelle et du morphing pouvant conduire théoriquement jusqu'aux capes d'invisibilité qui détournent les ondes autour d'une zone protégée. Dans ces milieux périodiques ou non, les effets désirés sont la réflexion totale (effet de Bragg), les bandes interdites à basse fréquence par résonances locales, le contrôle du cheminement des ondes par le jeu de la physique transformationnelle, l'atténuation par dissipation d'énergie, etc.

Abstract

The deep foundations and vertical elements used for ground reinforcement techniques in urban area, could be considered as buried interfering structures with vibrations and a part of the seismic signal propagating in low velocity media. In these artificial and anisotropic media made of geometrical empty or full elements, the underlying physical phenomenon is interference of waves scattering on surfaces and objects. The anisotropic effects are enhanced by local resonances of implemented elements in the soil and by the design inherited from transformation elastodynamics and morphing tools that could theoretically lead to an ideal cloak detouring waves around a protected area. In these periodic or non-periodic media, the desired effects are total reflection (Bragg's effect), low frequency band gaps by local resonances, wave-path control via transformational physics, attenuation by energy-dissipation, etc.