Objectifs globaux et verrous scientifiques

L’objet du projet SSHEAR « Sol, Structures et Hydraulique : Expertise et Recherche Appliquée » est l’amélioration des connaissances sur les mécanismes d’affouillement et le développement d’outils novateurs d’observation et de modélisation aux échelles tant de maquettes expérimentales que d’ouvrages de taille réelle en vue de proposer des méthodes de diagnostic, d'alerte et de gestion.

Le contexte du projet est d’un côté celui d’une expertise scientifique et technique peu structurée au niveau national nécessitant une réactualisation et d’un autre celui d’une expertise internationale [Conférences ICSE « International Conference on Scour and Erosion » ; manuels dievrs tels « Bridge Scour manual » ou "Manual on scour at bridges and other hydraulic structures"] essentiellement fondée sur des connaissances empiriques. Il convient de plus de noter que le rapport "Evaluation of Bridge-Scour Research" [NCHRP - Doc 181, 2011] souligne le besoin critique d'une part d'expérimentations hydrauliques en laboratoire et de modèles pour améliorer la compréhension des processus d'affouillements au contact des structures, et d'autre part la nécessité d'étude in-situ et de dispositif à demeure pour évaluer les phénomènes, notamment pendant les crues, évaluer les incertitudes des mesures et caler les modèles.

Dans le cas du patrimoine ferroviaire français, il existe ainsi un recensement exhaustif du patrimoine d’infrastructures établies en site aquatique. Depuis environ 30 ans (Effondrement du Pont Wilson en 1978) la politique de surveillance et de maintenance préventive et corrective des ouvrages ferroviaires et routiers a été renforcée. Les principes d’organisation de la surveillance sont déclinés en différentes actions de visites d’inspection périodiques des ouvrages, d’actions associées d’analyse et de diagnostic, de surveillance renforcée basée sur la mise en œuvre d’instrumentations et/ou d’investigations notamment bathymétriques. Il n’existe cependant pas rigoureusement de classification de sensibilité.

Pour dépasser cet empirisme, avancer sur l’amélioration des connaissances et proposer des méthodes optimisées de diagnostic, d'alerte et de gestion, le projet SSHEAR regroupe 6 partenaires dont 3 organismes scientifiques, 2 gestionnaires d’ouvrages et un institut de recherche technologique.

Le projet SSHEAR propose une démarche pluridisciplinaire originale dans le domaine des affouillements. Démarche coordonnée et valorisée, elle inclut la physique des milieux granulaires immergés, le génie civil (mécanique des sols, hydraulique à surface libre) et le calcul scientifique (modèle diphasique massivement parallèle) pour répondre aux attentes de gestionnaires d’ouvrages (ferroviaires et routiers). Les études, expérimentales et numériques, porteront sur des modèles de laboratoire et sur des ouvrages réels avec, pour finalités pratiques, des guides et des outils.

L’étude combinée des processus fondamentaux (en laboratoire) et l’étude sur site réel (incluant mesure et surveillance quasi-temps réel) seront les points forts du projet et les avancées obtenues aideront également à une meilleure maîtrise des risques par une meilleure connaissance de l’aléa.

Les produits finaux du projet seront entre autres :

  • des dispositifs d’essais spécifiques pour étudier en laboratoire l’affouillement et la sensibilité à l’érosion des matériaux ;
  • des canaux de mesure instrumentés à la fois sur le plan hydraulique et sur le plan mécanique des sols ;
  • des outils destinés à caractériser plus finement les sites affouillables ;
  • un ensemble de paramètres de suivi in situ bien documenté pour un ou plusieurs sites ;
  • des développements numériques pour une modélisation hydro-sédimentaire 3D innovante, de type biphasique;
  • des guides à destination des praticiens et des gestionnaires,
  • des publications scientifiques comme des mémoires de thèse, des communications et des articles …