Revue / Review Article

Analyses et modélisations sur les argiles plastiques du Sparnacien du Bassin parisien

Analyses and modelling of Paris Sparnacian plastic clays

¹ Eiffage Génie Civil, 3-7 place de l’Europe, 78140 Vélizy-Villacoublay, France
² iTEC, School of Engineering and Architecture (HEIA-FR), HES-SO/University of Applied Sciences Western Switzerland, Pérolles 80, 1700 Fribourg, Switzerland
³ GeoMod SA, Epinettes 32, 1007 Lausanne, Switzerland

^* Auteur de correspondance : yi.zhang@eiffage.com

Résumé

Les argiles plastiques d’âge Sparnacien (Eocène inférieur) présentent un enjeu géotechnique fort pour le projet Grand Paris Express, un des plus grands projets du métro en cours de construction en Europe. Ces Argiles plastiques sont imperméables, normalement consolidées ou surconsolidées, et présentent un potentiel de gonflement. Le mécanisme de gonflement des Argiles plastiques est complexe car il dépend de ses caractéristiques physiques et chimiques, ainsi que de ses états mécaniques et hydriques. Dans cet article, nous présentons d’abord les analyses des retours d’expériences sur les Argiles plastiques, ainsi que les paramètres géotechniques et les lois de comportement utilisés dans ces REX. Ensuite, nous présentons les différentes méthodes de modélisation des Argiles plastiques, à savoir la solution analytique et empirique, la méthode aux éléments finis semi-probabiliste et l’approche probabiliste. De plus, les applications numériques aux différents types d’ouvrages sont également réalisées, à savoir puits, parois moulées et tunnels. Les résultats de ces calculs ont été comparés aux mesures d’auscultations, qui permettent de vérifier les résultats des simulations numériques. À la fin, une analyse inverse à l’aide de la méthode d’inférence Bayésienne a été effectuée pour préciser la prédiction du gonflement des Argiles plastiques.

Abstract

Paris plastic clays are impermeable, normally consolidated or overconsolidated, and exhibit a swelling potential. The swelling (mechanical and hydric) of plastic clays is one of the major geotechnical challenges in the Grand Paris Express project, because its mechanism is complex depending on its physical and chemical characteristics, as well as its mechanical and hydric states. In this article, we first present the analyses of several experiences of the projects constructed in the plastic clays, as well as the geotechnical parameters and the constitutive laws used in these projects. Then, we present the different analysing methods of plastic clays, namely: analytical and empirical solution, semi-probabilistic finite element model and probabilistic approach. In addition, their numerical applications to the different kinds of underground structures were also carried out, namely: shafts, diaphragm walls and tunnels. The results of these calculations have been compared with monitoring measurements, which allow verifying the results of numerical simulations. At the end, an analysis using the Bayesian inference was performed in order to gain accuracy in the prediction of the swelling of plastic clays.