La mécanique des sols et le génie civil à l’École Centrale de Lyon

50 ans d’enseignement et de recherche

Bernard Cambou, Jean Costet, Guy Sanglerat et Éric Vincens

L’activité de recherche est ici directement issue des compétences de conférenciers non universitaires régulièrement confrontés aux innovations dans leurs activités professionnelles et soucieux d’actualiser leurs enseignements. Il a donc paru nécessaire de faire précéder l’histoire des recherches par un rappel de l’évolution de ces enseignements durant les cinq dernières décennies. Nous avons la chance de disposer ici des témoignages de Jean Costet et de Guy Sanglerat.

Jean  Costet
Ingénieur général honoraire des ponts et chaussées, directeur général honoraire de la SNCF
Guy  Sanglerat
Ingénieur civil de l’École Nationale des Ponts et Chaussée (1950-1970)
Éric  Vincens
Agrégé de génie civil de l’École Centrale de Lyon, ancien élève de l’École Normale Supérieur de Cachan, docteur d’État. Maître de Conférences :Département d'enseignement Mécanique des Solides, Génie Mécanique, Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes - UMR CNRS 5513 École Centrale de Lyon 36 Avenue Guy de Collongue, 69134 Écully Cedex , eric.vincens@ec-lyon.fr
Bernard  Cambou
Ingénieur de l’École Centrale de Lyon, docteur d’État, Professeur des universités, ancien directeur du département de génie civil. Professeur :Département d'enseignement Mécanique des Solides, Génie Mécanique, Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes - UMR CNRS 5513 École Centrale de Lyon 36 Avenue Guy de Collongue, 69134 Écully Cedex , bernard.cambou@ec-lyon.fr

Texte intégral

Les début de la mécanique des sols à l’École Centrale de Lyon

L’initiative de Jean Costet

1 En 1952, Paul Comparat, alors directeur de l’école, a bien voulu me confier le cours de « travaux publics » pour l’option génie civil, le titulaire de cet enseignement ayant dû quitter Lyon. Il s’agissait là d’une description assez rapide (deux heures de cours par semaine pendant deux trimestres, si mes souvenirs sont bons) des différents types d’ouvrages que l’on rencontre dans le monde du BTP1 et d’une synthèse des procédés de construction correspondants. Pendant l’année scolaire 1952-1953, j’ai été amené à réfléchir sur l’intérêt de cet enseignement et sur sa pertinence pour la formation des élèves. Il m’est vite apparu que ce type de description encyclopédique quasiment tous azimuts, pour intéressante qu’elle fût, ne méritait pas un cours magistral mais relevait plutôt de la lecture personnelle par les étudiants d’ouvrages bien choisis. La suite de ma réflexion me conduisit à la question clé, y avait-il dans le programme de l’option un manque qui mérite d’être comblé par un type d’enseignement classique, c’est-à-dire par un échange direct et constant du professeur et des élèves ? Soit que la matière soit assez nouvelle, la littérature technique peu abondante, l’angle d’attaque plutôt insolite et enfin la technicité des raisonnements, calculs et théories suffisamment rébarbative pour rendre difficile une approche personnelle et isolée. À côté de la résistance des matériaux et du calcul du béton armé, il m’est vite venu à l’esprit que la mécanique des sols méritait une place dans l’enseignement, cette matière répondant bien aux critères évoqués plus haut. Quant à l’intérêt pour la formation des élèves, il suffit de rappeler la part importante prise par les défaillances du sol dans les désordres des constructions sans même évoquer les grandes catastrophes que l’on a connues aussi bien à Lyon, avec la colline de Fourvière par exemple, que partout ailleurs dans le vaste monde. Je dois à la vérité d’ajouter que je venais de suivre à l’ENPC2 un enseignement de cette discipline, nouvellement créé avec le professeur Jean Kérisel très récemment disparu, et que j’avais commencé à me frotter aux expériences de laboratoire en la matière. Cette formation initiale m’avait beaucoup intéressé et convaincu de surcroît de son importance. Ma décision était donc prise, je me devais d’introduire l’enseignement de la mécanique des sols à l’ECL3.

  • 1  Bâtiments et Travaux Publics
  • 2  École Nationale des Ponts et (...)
  • 3  École Centrale de Lyon

2Il me fallait bien sûr obtenir l’accord des autorités de l’école et principalement celle de son directeur. Je reçus un accueil très favorable de Paul Comparat, il me demanda néanmoins, sinon de couper la poire en deux, tout au moins de ne pas abandonner complètement la description des ouvrages les plus courants. Nous convîmes finalement de réserver quatre séances à cette initiation sur les vingt-cinq qui m’étaient allouées. La rentrée d’octobre 1953 vit donc la mise en place du premier enseignement de mécanique des sols à l’école. Ce fut pour moi une tâche exaltante ! Mais aussi un travail non négligeable, car il fallait rédiger, à mon point de vue, un cours polycopié assorti d’un certain nombre d’exercices pratiques de calculs et mettre au point un enseignement vivant que le petit nombre des élèves de l’option génie civil rendait à la fois facile et indispensable. Chaque semaine, la première année du moins, je m’attaquais à la préparation du cours de la semaine suivante et à la rédaction du chapitre correspondant. Je pense que les élèves ont apprécié mes efforts. Dès l’année suivante, la mécanique des sols envahissait la totalité du temps qui m’était imparti. Si je fais un retour aujourd’hui sur ces années de début, j’affirmerai haut et fort que je ne regrette rien. La mécanique des sols, complétée maintenant par la mécanique des roches et la rhéologie méritait bien de faire son entrée dans l’enseignement de l’école. Le témoignage que j’ai reçu de plusieurs anciens élèves me conforte dans cette idée, mon expérience professionnelle également. Si je devais toutefois émettre une réserve, elle concernerait la liaison qui me parait importante entre enseignement et laboratoire d’études et de recherches, liaison qui existe aujourd’hui mais qui était malheureusement totalement absente dans les débuts.

Guy Sanglerat est chargé de l’enseignement

3Je venais de publier, aux éditions Dunod, Le Pénétromètre et la reconnaissance des sols 4 lorsque Jean Costet partant à Paris, m’a demandé de le remplacer à l’ECL, en octobre 1966, ce que j’ai accepté avec plaisir car j’enseignais depuis deux ans au CNAM5. En 1948, à l’ENPC, il n’y avait pas encore de cours de mécanique des sols. C’est au Congo belge que j’ai découvert très brutalement l’intérêt de cette discipline. En 1951, quelques jours après mon arrivée à Stanleyville (Kisangani aujourd’hui), j’ai assisté à l’effondrement d’un batardeau en palplanches, insuffisamment encastré dans de l’argilite sous l’action d’une crue rapide du fleuve Congo. Heureusement, pressentant l’ampleur de celle-ci et préoccupé par les premières déformations apparues dans cette enceinte, j’avais décidé de faire évacuer le chantier la veille ce qui a évité une cinquantaine de morts. Je n’ai jamais su, ni cherché à savoir, quel était l’auteur du projet ayant donné lieu à ce sinistre. Quelques mois plus tard à Yangambi, pendant des opérations de forage à bord d’une barge, j’ai eu la jambe gauche fracturée, mon pied pendant au-dessus de l’eau du Congo où il a failli être happé par des crocodiles. Ces deux événements m’ont profondément marqué et m’ont conduit à me plonger avec un vif intérêt dans l’ouvrage publié en 1947 par le professeur belge Jacques Verdeyen, Mécanique des sols et fondations 6 que je venais de découvrir dans la bibliothèque du service des voies navigables auquel j’appartenais. Puis, en 1952, au Kivu, j’ai vu fonctionner un merveilleux appareil, le pénétromètre statique Gouda de 10 t que j’ai ensuite utilisé au Katanga avec les conseils d’un autre géotechnicien belge, le professeur De Beer devenu un ami. Cette expérience, complétée par celle des études géotechniques dans les argiles savoyardes avec le pénétromètre Gouda 2 t puis dans les graviers sableux du Rhône avec le pénétromètre statique-dynamique lyonnais Jangot-Bonneton m’ont permis de rédiger mon ouvrage sur le pénétromètre et de faire part de ces expériences aux élèves. Lors de mon activité de contrôleur à SECO7 CONGO au Katanga puis à Socotec8 et d’expert judiciaire, j’avais pu constater de nombreuses erreurs de conception ou d’exécution particulièrement dans le domaine du bâtiment, d’où mon intérêt pour la pathologie des fondations. Mon expérience complétait donc bien celle de Jean Costet, plus axée sur les travaux publics dont le cours polycopié a servi de base à mes premiers cours. Le seul problème qui se posait était à chaque rentrée la reproduction très laborieuse par stencil de ce polycopié (la photocopie n’existait pas encore). Lorsque le président Georges Pompidou est venu inaugurer le barrage de Pierre Bénite, j’ai retrouvé Jean Costet qui faisait partie de la suite ministérielle, je lui ai alors proposé de rédiger un livre pour éviter le pensum des stencils à chaque rentrée. Il a accepté et c’est ainsi qu’a été publié en 1969 le Cours pratique de mécanique des sols 9 devenu le « Costet Sanglerat » qui a connu un grand succès et a été traduit en espagnol (1975), puis en russe (1981) et a fait l’objet de plusieurs éditions françaises en deux volumes en 1975, 1981, 1983. Cinq chapitres étaient suivis de problèmes avec indication des réponses à obtenir. Les élèves appréciaient cette méthode mais rapidement, ils ont formulé deux reproches :

« Il n’y a pas de problème à la fin de plusieurs chapitres. »

« Pour certains problèmes, on n’arrive pas à retrouver la réponse proposée, il faudrait que les solutions soient détaillées. »

4C’est pourquoi avec Gilbert Olivari et Bernard Cambou, qui traitaient ce sujet en travaux dirigés, nous avons publié aux éditions Dunod Problèmes pratiques de mécanique des sols 10 qui a eu plusieurs éditions en 1983-1984 et a été traduit en anglais en 1984. Compte tenu des constatations faites lors d’expertises judiciaires ou privées, il m’a paru nécessaire d’axer l’enseignement sur le côté pratique car trop souvent certains brillants théoriciens se laissent griser par leurs calculs alors que leurs hypothèses de base sont bien loin de la réalité, ce qui peut conduire à des pathologies regrettables. De nombreux sujets de recherche étaient proposés pour les travaux de fin d’études notamment des comparaisons entre essais de reconnaissance, essais sur modèles réduits en Terre Armée, nouvelle méthode de construction qui venait d’être lancée par Henri Vidal. Certains de ces essais ont été conduits en collaboration avec l’INSA11 d’où des publications avec Pierre Laréal et Jacques Gielly. Grâce aux contacts que j’avais pu nouer lors des congrès régionaux, nationaux ou internationaux de mécanique des sols, j’ai recommandé à de nombreux élèves d’effectuer leur master à l’étranger, ce qui était peu courant à l’époque : aux États-Unis (MIT12, Berkeley, UCLA13, Bâton-Rouge, North Western), Mexico (UNAM14), Brésil, URSS15 (Moscou et Leningrad). Ces expériences ont été très enrichissantes et je pense que les élèves en conservent un très bon souvenir.

  • 10  G. Sanglerat, G. Olivari, B. Cam (...)
  • 11  Institut National des Sciences (...)
  • 12  Massachusetts Institute of (...)
  • 13  University of California, Los (...)
  • 14  Universidad Nacional Autónoma (...)
  • 15  Union des Républiques (...)

5J’assumerai cette mission d’enseignement à l’ECL jusqu’en 1988 pour ma plus grande satisfaction et je crois celle des différentes promotions que j’ai ainsi connues pendant 22 ans.

L’ECL se déplace à Écully, elle recrute des enseignants-chercheurs (1970-2007)

1970-2000 : des enseignants chercheurs sont recrutés, l’enseignement s’enrichit

6L’ECL se déplace à Écully en septembre 1967. Gilbert Olivari, jeune ingénieur ENPC, qui travaillait dans le bureau d’étude ayant participé à la conception des bâtiments de la nouvelle Ecole est recruté comme assistant, en septembre 1970 Bernard Cambou après son diplôme ECL et un DEA16 de mécanique des sols obtenu à l’université de Grenoble est également recruté. L’enseignement de la mécanique des sols s’enrichit alors de séances de travaux dirigés, de séances de bureaux d’étude et de séances de travaux pratiques qui portent sur les essais « classiques » de mécanique des sols réalisés en laboratoire dans les entreprises de reconnaissance des sols. À cette époque l’ECL ne propose que trois options et l’option génie civil se situe en terme d’attractivité en 2e place après l’option « mécanique ». Compte tenu de l’évolution du nombre d’élèves admis à l’ECL qui passe de 70 à plus de 300, on observe une augmentation importante du nombre d’étudiants dans l’option, le nombre maximal sera de 53. Une baisse d’activité du secteur génie civil, associée à une augmentation du nombre d’options à l’ECL entraîne une diminution inquiétante du nombre d’étudiants au début des années 90, le nombre minimal sera de 13 élèves. Philippe Dubujet, ingénieur ECL après une thèse dans le laboratoire de l’ECL est recruté comme maître de conférence. Jean-Jacques Fry, ingénieur à EDF-CIH17 et spécialiste internationalement reconnu de la construction et de la pathologie des barrages en enrochements est recruté comme PAST18, il renforce l’équipe enseignante et apporte en particulier sa connaissance du monde des entreprises, des bureaux d’études et des maîtres d’ouvrages.

  • 16  Diplôme d'Études Approfondies
  • 17  Électricité De France - (...)
  • 18  Professeur associé à temps (...)

7Une réforme du tronc commun conduit à la diminution de moitié de l’enseignement de mécanique des sols en 2e année.

8L’option génie civil change de nom et devient l’option « génie civil et environnement ». Une semaine commune d’enseignement « géoenvironnement » est créée avec l’école centrale de Nantes dédiée à la pollution des sols et au stockage de déchets professé en partie en anglais par le professeur Jean Benoit de l’université Laval au Québec.

2002 : réforme de l’option, création de deux filières

9Un protocole d’accord est signé entre l’ECL et l’école d’architecture de Lyon aujourd’hui l’ENSAL19 pour permettre à des étudiants en architecture ou en ingénierie de préparer pendant la durée de leur cursus initial, d’architecte ou ingénieur, l’entrée dans l’école partenaire pour obtenir leur deuxième diplôme, d’ingénieur ou architecte après deux années d’étude supplémentaires. Elle permettait à l’école de rejoindre un échange existant depuis plus de dix ans entre l’école d’architecture et les écoles d’ingénieurs INSA et ENTPE20. Cet échange se traduira par la création d’une filière « bâtiments et architecture » à côté d’une filière « ouvrages » et l’intervention d’enseignants architectes de l’école d’architecture de Lyon. Apparaissent alors de nouveaux cours dédiés aux problématiques de l’aménagement (du territoire, urbanisme, second-œuvre). Les élèves participant à cet échange intègreront l’option génie civil.

  • 19  École Nationale Supérieure (...)
  • 20  École Nationale des Travaux (...)

10En parallèle, l’enseignement se renforce par :

la réintroduction d’un enseignement de construction métallique, ainsi sont abordés les deux grands principes de construction : le béton armé et la construction métallique ;

la réintroduction d’un enseignement dédié aux ouvrages d’art ;

la création d’un cours dédié aux matériaux de construction : béton, bois, acier.

11La réorganisation de l’enseignement associée à l’embellie du secteur du BTP attire de nouveau des étudiants, en 2002 ils seront 18 à choisir l’option. Dorénavant, deux étudiants brésiliens seront accueillis au sein de l’option chaque année.

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Visite de l’ANDRA21 pour la filière « ouvrages » promotion 2003

  • 21  Agence Nationale pour la (...)

2004 : la relation avec les entreprises se renforce

12Éric Vincens, diplômé de l’ENS22 Cachan, agrégé de génie civil, après une thèse dans le laboratoire de l’ECL en collaboration avec EDF SEPTEN23 remplace Gilbert Olivari qui prend sa retraite. Une convention avec GCF24 construction (groupe Bouygues construction) qui devient partenaire de l’option est signée. Deux journées thématiques en lien avec l’option « bioenvironnement » de l’école sont créées. Ces journées perdureront jusqu’en 2006, date de la réforme de la 3e année et la disparition de l’option « bioenvironnement ».

  • 22  École Normale Supérieure
  • 23  Service d'Études et Projets (...)
  • 24  Grands Chais de France

13Contenu :

impacts environnementaux des aménagements hydroélectriques

eau et développement durable

stockage des déchets

traitement de l’eau

14Les élèves effectueront dorénavant au moins cinq visites de chantier par an, qui devient une activité pédagogique donnant lieu à un rapport.

2005 : l’option génie civil redevient l’une des options les plus attractives de l’ECL

15La semaine « géoenvironnement » devient une semaine « innovations et développement durable » et s’ouvre à toutes les options de l’intergroupe des écoles centrales concernées par le génie civil de près ou de loin ainsi qu’à l’option « bioenvironnement » de l’école. 94 participants seront amenés à réfléchir sur des thèmes devenus plus larges :

changements climatiques, impacts pour l’environnement

gestion de l’eau et des déchets

demain : les énergies et la maîtrise des transports

16Il est décidé que tour à tour, chaque école de l’intergroupe organisera cette semaine.

17En 2006, ce fut l’école centrale de Paris, en 2007 ce fut l’école centrale de Nantes.

18En 2005, l’option accueille plus de 25 élèves. Elle devient la première option choisie par les centraliens.

2006 : réforme de la 3e année et création d’une nouvelle option « génie civil et environnement »

19Le recentrage des enseignements sur les compétences des enseignants de l’école fait disparaître la filière « bâtiments et architectures » et les cours spécifiques associés. Deux filières sont créées : une filière « génie civil » et une filière « environnement ». L’environnement est pris ici comme un milieu physique, mécanique en interaction avec les ouvrages. L’option décloisonne alors ses enseignements, élargit ses champs de préoccupations vers l’acoustique, l’hydraulique, les vibrations, la pollution de l’air, eau et sol. Le cours de matériaux pour la construction s’étoffe permettant d’aborder les liants hydrocarbonés.

20L’option accueillera 45 élèves, 13 au sein de la filière « environnement », 32 au sein de la filière « génie civil ». Un projet d’option est créé pour augmenter la symbiose entre les deux filières et permettre une communication sur des thèmes transversaux. Les initiatives communes aux deux filières seront privilégiées.

21Les premiers diplômés d’architecture ayant participé au double cursus et ayant intégré à la suite l’ECL arrivent en 3e année au sein de l’option.

Le développement de la recherche en mécanique des sols à l’ECL

22La recherche en mécanique des sols a été initiée à l’ECL par Guy Sanglerat qui dans les années 1960-1980 poursuit des recherches sur le pénétromètre statique, appareil de reconnaissance des sols in situ. Ces recherches sont menées en particulier avec l’aide d’élèves ingénieurs faisant leurs travaux de fin d’études.

23Gilbert Olivari et Bernard Cambou intègrent l’ECL comme assistants respectivement en 1967 et 1970, ils entreprennent des travaux de recherche essentiellement expérimentaux portant sur l’analyse du comportement des sols grossiers sous la direction du professeur Jean Biarez. Bernard Cambou passe une thèse de 3e cycle portant sur L’influence de la forme et de la dimension des particules sur le comportement des matériaux granulaires et Gilbert Olivari une thèse de docteur ingénieur portant sur la fatigue des matériaux granulaires. Bernard Cambou part deux ans à l’université de Mexico ou il travaille avec Raúl Marsal et Gabriel Auvinet, il développe à cette occasion l’un des premiers codes par éléments finis stochastiques utilisé en géotechnique.

24En 1983 le département de mécanique des solides, regroupement des départements de génie civil et de mécanique des vibrations est créé sous la direction de François Sidoroff. La recherche en mécanique des sols se structure autour d’une part de recherches « académiques », d’autre part sur des recherches plus finalisées.

25La recherche académique est centrée sur la modélisation du comportement des matériaux granulaires par deux approches complémentaires. La première approche de type phénoménologique aboutit au développement d’un modèle élastoplastique dénommé CJS25 qui s’avère parmi les modèles les plus performants lors du workshop international de Cleveland en 1987. À cette époque Gilbert Olivari développe une modélisation originale basée sur les travaux de Joseph Zarka portant sur la modélisation du comportement cyclique des sols granulaires. Cette période (1980-1990) est très riche en collaboration avec un certain nombre de collègues travaillant sur des thèmes proches au travers du GRECO26 « géomatériaux » coordonné par Félix Darve. La deuxième approche, très novatrice à l’époque cherche à faire le lien entre le comportement à l’échelle du grain et le comportement à l’échelle du milieu supposé continu. Bernard Cambou passe une thèse d’état sur ce thème en 1979 puis écrit avec François Sidoroff un certain nombre d’articles, aujourd’hui considérés comme les articles de références à l’échelle internationale pour les techniques de changement d’échelle dans les matériaux granulaires (appelées encore « homogénéisation statistique »). Pour favoriser les échanges autour de cette nouvelle thématique Roland Gourvés, Jean Biarez, Gabriel Auvinet et Bernard Cambou décident de créer en 1988 une série de congrès nommés Powder and Grains qui auront successivement lieu à Clermont Ferrand (1989), Birmingham, Durham (États-Unis), Sendai (Japon), Stuttgart (Allemagne). Ces congrès qui ont eu un succès grandissant réunissent des spécialistes de différents domaines (mécaniciens des sols, physiciens, spécialistes du génie chimique, …). L’ensemble de ces recherches de base ont fait l’objet de la publication de nombreux articles scientifiques dans des revues internationale ainsi que de trois ouvrages :

  • 25  Cambou, Jafari, Sidoroff
  • 26  Groupement de REcherche (...)

B. Cambou, Behaviour of granular materials, Springer Verlag, Wien, New York 1998, 450 p.

B. Cambou et C. Di Prisco, Constitutive modelling of geomaterials, Hermès, Oxford 2000, 233 p.

B. Cambou, M. Jean, Micromécanique des matériaux granulaires, Collection : Mécanique et Ingénierie des Matériaux, Hermès Science Publications, Paris 2001, 332 p. (En cours de traduction en anglais)

26En complément de ces recherches de base, des recherches finalisées ont été menées sous forme contractuelle avec des partenaires industriels. Depuis 1975 essentiellement quatre thématiques ont été abordées.

Identification de modèles de comportement des sols à partir de résultats d’essais pressiométriques

27Cette recherche a été menée avec des financements d’EDF-SEPTEN et de l’IFP27. Elle a consisté à développer un code numérique par éléments finis monodimensionnel permettant de décrire le comportement du sol au voisinage de la sonde pressiométrique en prenant en compte les conditions de chargement réel. Un algorithme de recalage permet, moyennant certaines hypothèses, de définir les paramètres d’un modèle de comportement élasto-plastique parfait (E, c, ). Cette approche a été utilisée pour interpréter les résultats d’un pressiométre incluant la mesure de la pression interstitielle développé par l’IFP.

  • 27  Institut Français du Pétrole

Évaluation des tassements à long terme des centrales nucléaires françaises

28Les centrales nucléaires françaises comprennent un certain nombre de bâtiments, chacun d’entre eux étant fondé sur un radier. Chacun de ces bâtiments subit des tassements qui évoluent au cours du temps, il est donc important d’anticiper ces évolutions pour s’assurer que ces tassements ne sont pas de nature à générer des dommages dans l’ensemble des réseaux de fluide qui relient ces différents ouvrages. À la demande d’EDF-SEPTEN notre laboratoire est intervenu pour adapter et améliorer des logiciels permettant de faire des prévisions à 50 ans à partir de mesures in situ réalisées sur les premières années d’existence de ces ouvrages.

Dimensionnement des tunnels en terrains meubles

29Le creusement des tunnels en terrains meubles à faible profondeur (ce qui est le cas en général pour les tunnels de métro) présente essentiellement deux difficultés majeures : s’assurer de la stabilité du front de taille et limiter les tassements en surface. Ces difficultés sont en général surmontées par l’utilisation d’un tunnelier. Dans les années 90, ce mode de creusement était relativement nouveau et il était difficile d’évaluer les tassements en surface pour un chantier donné. Une action de recherche a été développée à l’occasion du creusement de la ligne D du métro de Lyon, cette action associait le groupement d’entreprise, la SEMALY28, le CETU29, l’INSA de Lyon et l’ECL. Notre laboratoire était plus précisément chargé de développer la simulation numérique par éléments finis du creusement. Une zone située au début du creusement a été instrumentée par nos collègues de l’INSA ce qui a permis de valider les hypothèses faites pour ce chantier ainsi que de valider les simulations numériques qui montraient que le creusement du tunnel avec la technique utilisée permettait de satisfaire aux conditions de tassement imposées dans le cahier des charges. Une deuxième étude réalisée en collaboration avec le CETU et EDF a permis de mettre en œuvre une modélisation par éléments finis des déformations différées lors du creusement d’un tunnel. La méthodologie proposée a été validée sur des mesures in situ réalisées dans le tunnel TGV de Tartaiguille (Figure 1).

  • 28  Société d'Études du Métro (...)
  • 29  Centre d’Études des TUnnels

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Figure 1 : modélisation des déformations différées dans le tunnel TGV30 de Tartaiguille

  • 30  Train à Grande Vitesse

Modélisation numérique des barrages en enrochements

30Les barrages en enrochements sont constitués de blocs rocheux qui ont des tailles de quelques dizaines de centimètres à 1 ou 2 m. Ces ouvrages constitués de ces éléments de tailles importantes sont difficiles à modéliser à partir des méthodes classiques utilisées en mécanique des milieux continus, par exemple par une modélisation numérique par éléments finis. En effet un certain nombre de phénomènes sont liés à la nature discrète du matériau constituant ces ouvrages. En particulier les désordres peuvent être liés à des déséquilibres locaux de quelques blocs, les déformations de ces ouvrages sont essentiellement dues à la rupture des blocs, tous ces phénomènes ne pouvant être analysés qu’en prenant en compte la nature discrète de ces matériaux. Notre laboratoire a développé à la demande d’EDF-CIH une modélisation par éléments discrets qui permet une modélisation numérique prenant en compte chacun des blocs et leurs interactions. Un ouvrage réel construit dans les années 50 a été modélisé, les résultats obtenus ont montré que la stabilité de l’ouvrage est essentiellement assurée par la présence d’ un pérré (couche de blocs de forme régulière mise en place manuellement) sur les faces amont et aval. L’analyse numérique a également montré que ces ouvrages sont parfaitement adaptés pour résister à des sollicitations sismiques. Le modèle numérique a également permis de montrer que les déformations différées que l’on peut observer dans ces ouvrages sont dues au couplage entre le vieillissement des blocs (générant une diminution de leur résistance et donc des ruptures évoluant au cours du temps) et le chargement cyclique liée au remplissage et à la vidange annuels du réservoir de ces ouvrages (figure 2).

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Figure 2 : modélisation numérique par éléments discrets d’un barrage en enrochement soumis à un séisme

La coopération entre l’ECL et la faculté technique de l’université d’Indonésie dans le domaine du génie civil

31Le premier étudiant doctorant indonésien en génie civil à l’ECL est Francis Supartono qui passe une thèse sur la modélisation de l’endommagement dans le béton sous la direction de François Sidoroff31 en 1985. Francis Supartono revient en Indonésie comme enseignant à l’université d’Indonésie (Jakarta). Il organise en 1987 un premier séminaire portant sur les avancés récentes en mécanique des sols. Les cours sont dispensés par Guy Sanglerat et Bernard Cambou. Près de 200 ingénieurs assistent à ce séminaire d’une semaine qui se tient dans un centre de conférence de Jakarta. Un deuxième séminaire est également organisé en 1989 à Jakarta. A partir de 1993 un accord officiel lie la faculté technique de l’université d’Indonésie et l’ECL pour la mise en œuvre d’un master en génie civil délivré par l’université d’Indonésie. Ce programme a été piloté du coté français par Jacques Guimbard puis après son décès par Bernard Cambou. Certains cours de ce master sont dispensés par des enseignants de l’ECL (Jacques Guimbard, Bernard Cambou , Jean-Pierre Lainé, A. Gauthier), les meilleurs étudiants (un à trois par an) viennent faire leur travail de fin de master dans le laboratoire de mécanique des solides et de génie civil de l’ECL. Une partie du coût occasionné par cette coopération est pris en charge par l’ambassade de France à Jakarta ainsi que par la région Rhône Alpes. Ainsi depuis la mise en place de ce master c’est environ 200 étudiants qui ont été formés et environ 15 étudiants indonésiens qui sont venus à l’ECL réaliser leur travail de fin d’études de master. En 2002 l’accord liant l’ECL à l’université d’Indonésie a été élargi au développement d’un double diplôme : ingénieur ECL et master de l’université d’Indonésie. Pour cela les étudiants indonésiens, après quatre ans d’études à Jakarta viennent passer deux ans à l’ECL puis terminent par une dernière année à Jakarta. Actuellement deux étudiants ont accompli avec succès ce parcours et un troisième est en train de le terminer. Les étudiants ainsi formés aux deux cultures et aux deux formes d’enseignement sont très demandés par les grandes entreprises. L’accord entre l’ECL et l’université d’Indonésie a aujourd’hui était élargie à l’ensemble de l’intergroupe des écoles centrales.

  • 31  F. Supartono, Contribution à (...)

Notes

1  Bâtiments et Travaux Publics

2  École Nationale des Ponts et Chaussées

3  École Centrale de Lyon

4  G. Sanglerat, Le pénétromètre et la reconnaissance des sols : interprétation des diagrammes de pénétration : théorie et pratique, Dunod, Paris 1965, 230 p. Traduit en anglais (Elsevier 1979), russe (Stroyizdat 1971), espagnol (ministère de obras publicas 1967)

5  Conservatoire National des Arts et Métiers

6  J. Verdeyen et al., La mécanique des sols, Presses Universitaires de Bruxelles, Bruxelles 1968, 508 p.

7  le secrétariat d’État à l’économie

8  http://www.socotec.fr

9  J. Costet et G. Sanglerat, Cours pratique de mécanique des sols, tomes 1 et 2, Dunod, Paris 1969, 599 p. Traduit en espagnol (1967), russe (1971), anglais (1972, 1979 et 1982) et japonais (1976)

10  G. Sanglerat, G. Olivari, B. Cambou, Problèmes pratiques de mécanique des sols et de fondations, tomes 1 et 2, Dunod, Paris 1980, 326 p. et 230 p. Traduit en anglais (Elsevier 1985)

11  Institut National des Sciences Appliquées

12  Massachusetts Institute of Technology

13  University of California, Los Angeles

14  Universidad Nacional Autónoma de México

15  Union des Républiques Socialistes Soviétiques

16  Diplôme d'Études Approfondies

17  Électricité De France - Centre d’Ingénierie Hydraulique

18  Professeur associé à temps partiel

19  École Nationale Supérieure d’Architecture de Lyon

20  École Nationale des Travaux Publics de l'État

21  Agence Nationale pour la gestion des Déchets RAdioactifs

22  École Normale Supérieure

23  Service d'Études et Projets Thermiques et Nucléaires

24  Grands Chais de France

25  Cambou, Jafari, Sidoroff

26  Groupement de REcherche COordonnée

27  Institut Français du Pétrole

28  Société d'Études du Métro de l'Agglomération LYonnaise

29  Centre d’Études des TUnnels

30  Train à Grande Vitesse

31  F. Supartono, Contribution à la modélisation de l'endommagement anisotrope du béton, École Centrale de Lyon, François Sidoroff (Dir), Lyon 1985, 168 p.

Pour citer ce document

Bernard Cambou, Jean Costet, Guy Sanglerat et Éric Vincens , «La mécanique des sols et le génie civil à l’École Centrale de Lyon», Histoire de l'École Centrale de Lyon [En ligne], Enseignement et Recherche en Sciences pour l'Ingénieur, Mémoire de l'École Centrale de Lyon, mis à jour le : 01/12/2008, URL : http://histoire.ec-lyon.fr/index.php?id=551.