Établissement de règles pour la modélisation numérique en 2D des problèmes de soulèvement de fond d'excavation

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L'est du Canada est en grande partie recouvert d'une couche d'argile marine reposant sur des sédiments d'origine glaciaire plus perméables. Jumelé avec des pressions d'eau élevées, ce profil entraîne des risques importants de soulèvement de fond d'excavation. Le soulèvement de fond d'excavation se produit lorsque le poids de la couche d'argile au fond d'une excavation est inférieur à la force due à la pression d'eau dans une couche sous-jacente qui est plus perméable. Pour éviter ce type de problème, il est parfois nécessaire de diminuer la pression d'eau dans la couche plus perméable en installant des puits de pompage. La performance des systèmes de pompage doit alors être vérifiée avec un modèle numérique de l'écoulement. Les outils de modélisation les plus utilisés en pratique, comme le logiciel d'éléments finis SEEP/W, sont limités à des géométries 2D. La géométrie réelle de l'excavation et du système de pompage en 3D doit alors être convertie en 2D. L'objectif principal du projet de recherche est de développer des règles simples pour le passage de la géométrie réelle d'un système de pompage vers un modèle numérique 2D. Une étude paramétrique sera réalisée avec COMSOL, un logiciel d'éléments finis qui permet la modélisation des écoulements en 3D. Au total, sept paramètres décrivant la géométrie des excavations et des systèmes de pompage seront variés, par exemple la fiche du rideau de palplanches dans la couche perméable et la position des puits. Pour chaque combinaison de paramètres, des modèles 2D et 3D seront produits. Le facteur de sécurité sera calculé pour chaque modèle. Une comparaison des facteurs de sécurité 2D et 3D permettra de définir des règles permettant de passer d'une géométrie réelle vers un modèle numérique plus simple sans affecter la valeur du facteur de sécurité. Les ingénieurs géotechniciens du Canada, dont ceux de GHD, utilisent pour la plupart des logiciels de modélisation 2D comme SEEP/W, un logiciel développé au Canada. Les règles simples qui seront développées dans ce projet permettront une meilleure utilisation de ces outils et une conception optimale pour les systèmes de pompage.