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Laboratoire de géomécanique [Laboratory of GeoMechanics (LGM-BATir)] (LJV)
Faculté des Sciences appliquées - école polytechnique / Brussels School of Engineering (Faculty of Applied Sciences) - Construction et Architecture (unité ULB353)

Les recherches que nous menons au Laboratoire de GéoMécanique (LGM) se situent dans le cadre général de la géomécanique environnementale. Nous visons une meilleure compréhension du comportement du sol lorsque celui-ci est soumis à des sollicitations environnementales complexes (mécaniques, hydrauliques, thermiques, chimiques ...). La compréhension des processus fondamentaux se fait via le développement et la réalisation d'essais en laboratoire. C'est donc sur une triple approche expérimentale, constitutive et numérique que nous fondons nos recherches. Ces développements fondamentaux trouvent leurs applications dans le domaine de la géotechnique et de la géomécanique.En particulier, nos trois grands axes d'application sont:- L'extraction d'énergie du sous-sol- Le stockage des résidus de production dans le sol- La gestion des aléas géotechniques [The research developed in the Laboratory of GeoMechanics (LGM) takes place in the general context of environmental geomechanics. The main objectives are to focus on the deep understanding of soil behaviour when submitted to complex environmental (mechanical, hydraulic, thermal, chemical ...) loadings. This is only possible if the fundamental comprehension is based on good experimental results. So, a three-part approach (experimental, constitutive and numerical) is the basement of our work. Those fundamental developments are applied-oriented in geotechnics and geomechanics. Our three main research axes are:- Ground energy extraction- Storage of production waste in the ground- Geotechnical risk management]



coordonnées / contact details


Laboratoire de géomécanique [Laboratory of GeoMechanics (LGM-BATir)]
tel +32-2-650.27.37, fax +32-2-650.27.43, bertrand.francois@ulb.ac.be
http://batir.ulb.ac.be/research/lgm-geomechanics.html
Campus du Solbosch, Bâtiment C (Sobosh), 4éme étage
CP194/02, avenue F.D. Roosevelt 50, 1050 Bruxelles

Pour en savoir plus, consultez le site web de l'unité.



responsable / head


Bertrand FRANÇOIS


composition / members


Bertrand BLONDEAU Quentin BOLLENS Nicolas CANU Pierre DE SLOOVERE Selçuk EROL Mir Amid HASHEMI AFRAPOLI Jean-Michel HIVER Oumar KEITA Grégory LAURENT Mohamed OUALMAKRAN Gerard PIERRE Fabiano PUCCI Céline SAVARY Christian SCHROEDER Philippe TREFOIS Alain VAN COTHEM Claude VAN ROOTEN Jean Claude VERBRUGGE


projets / projects


Optimisation des sondes géothermiques en système fermé (GeoTherWal) [Optimization of closed-loop borehole heat exchanger (GeoTherWal)]
[With increasing worldwide energy consumption, improvement and assessment of renewable energy sources is significant nowadays. Geothermal energy, one of the renewable energy sources, is the form of energy stored as heat in the underground, and within a range of 0-400m depth stored heat is categorized as shallow geothermal energy. Beside some traditional applications (e.g. bathing and recreation), this energy can be used for instance in space heating and cooling, and commonly this type of utilization is referred to as direct use. One of the most common used ground source heat pump (GSHP) technologies, closed-loop systems, comprise a vertical (or horizontal) borehole heat exchanger (BHE) installed inside a borehole and a heat pump that circulates a solution of water or anti-freeze mixture through the buried pipes. Thus, the stored heat in the subsurface is transferred across the pipes. The total of the length of the BHE is based on the required amount of energy and the type of underground.. In the objective of maximizing the thermal transfer between the pipes and the ground, the geometry of the borehole heat exchanger and the properties of the grouting material must be optimized. To evaluate and optimize the performance of the geothermal system, the global problem is decomposed into two sub-problems: the near-field behaviour (at the level of the borehole heat exchanger) and the far-field behaviour (in the surrounding ground). Each problem is addressed from the double point of view of experimental developments and numerical analysis.]

Caractérisation expérimentale du traitement à la chaux d'un mélange sable-bentonite [Experimental characterization of the lime treatment of sand-bentonite mixture]
This research focuses on the influence of the lime-treatment on sand-bentonite mixtures. In reality, the variety of natural soils and the disruptive elements do not allow comparing these soils to each other and giving any quantitative conclusions in terms of mechanical improvement. The goal of this study is to build a progressive comprehension of this phenomenon by avoiding any disruptive elements and controlling the most part of the parameters. Consequently, it is considered to study a synthetic soil by controlling its particle size and composition. As a first step, relatively conventional experimental tests in soil mechanics are performed: uniaxial compression tests and indirect traction tests.Actually, sand takes an important part into soil stabilization meaning that a soil containing a lot of clay does not necessary give the best mechanical characteristics.More specific experiments are carried out in order to characterized the physico-chemical reactions of the lime with soil at the particle scale: X-Ray Computed Tomography images (Figure 2), Leroux tests (to determine the amount of aluminate and sulfate created during the reaction), X-Ray diffraction, ... [This research focuses on the influence of the lime-treatment on sand-bentonite mixtures. In reality, the variety of natural soils and the disruptive elements do not allow comparing these soils to each other and giving any quantitative conclusions in terms of mechanical improvement. The goal of this study is to build a progressive comprehension of this phenomenon by avoiding any disruptive elements and controlling the most part of the parameters. Consequently, it is considered to study a synthetic soil by controlling its particle size and composition. As a first step, relatively conventional experimental tests in soil mechanics are performed: uniaxial compression tests and indirect traction tests.Actually, sand takes an important part into soil stabilization meaning that a soil containing a lot of clay does not necessary give the best mechanical characteristics.More specific experiments are carried out in order to characterized the physico-chemical reactions of the lime with soil at the particle scale: X-Ray Computed Tomography images (Figure 2), Leroux tests (to determine the amount of aluminate and sulfate created during the reaction), X-Ray diffraction, ...]

Etude du comportement des sols non-saturés compactés avec la prise en compte de leur traitement à la chaux [Study on the behavior of unsaturated compacted soils with the consideration of their lime-treatment]
[In this study, we use the concepts of unsaturated compacted soil mechanics and extend them to consider their lime-treatment. Unsaturated soils are multiphasic and heterogenic materials. These characteristics imply an important complexity of the soil behavior. Indeed, the mechanical response depends on the water retention behaviour. In addition, the microstructure of the soil, affected by the way the soil is compacted, plays also an important role on its mechanical behaviour. The stress-strain relations obtained from experimental tests (triaxial tests, oedometric compressions, uniaxial compressions) are used as input values for the development of the model.This work is divided in two main parts. The concepts of unsaturated soil mechanics are first applied to untreated soil. So doing, a behavioural law for compacted unsaturated soil is developed. Then, this constitutive framework will be extended to the consideration of the soil treatment with lime. The soil suction (linked to its water content) is a key parameter that relates the behaviour of both untreated and treated materials (the efficiency of the treatment with lime being strongly related to the water content of the material). So, a rigorous quantification of the water retention curve (relating suction to water content or degree of saturation) is essential.]

Modélisation et expérimentation de l'endommagement de roche sous charge explosive en exploitation minière: Application au mines de bauxite guinéenne [Modeling and experimentation of rock damage under blasting mining. Application to mines of Guinea]
[This thesis aims to develop a model with double scales of dynamics damage of rock using the asymptotic homogenization method, this through a powerful modeling and simulations that use advanced numerical methods. The results of this modeling would make it possible to obtain the macroscopic behavior of damage through the observation on a microscopic scale. And subsequently to identify the parameters influencing the fragments size.]

Comportement géomécanique des sols traités à la chaux (COGESTAC) [Geomechanical behaviour of soils stabilised with lime (COGESTAC)]
Etude de l'évolution des paramètres de résistance et de déformation des sols traités à la chaux en fonction du temps de cure, de la température, de la teneur en chaux et en eau. Approche micro et macro (Région Wallonne et UE First Objectif 3, recherche menée en collaboration avec l'Université de Minho (Portugal) et Lhoist R et D) - Doctorat de Régis De Bel [Study of the evolution of strength and deformability parameters of soils stabilized with lime as a function of curing time, temperature, lime and water contents. Micro and macro approach (Walloon Region and EU First Objective 3, research in collaboration with Miho University (Portugal) and Lhoist R and D) - PhD of Régis De Bel]

Etude de l'érosion des routes non revêtues dans les zones à fort relief en climat tropical [Stuly of the erosion of unsurfaced roads in hilly zones of tropical climate]
Recherche doctorale visant à mettre en évidence les paramètres déterminants et les mesures à prendre pour réduire ou supprimer l'érosion ' Doctorat de Hugues Georges Rameau. [Doctoral research whose purpose is to identify the main parameters and the measures to take in order to reduce or eliminate erosion - PhD of Hugues Goerges Rameau]

Mécanique des Roches - réservoirs pétroliers [Rock Mechanics - petroleum reservoirs]
Etude expérimentale du comportement mécanique des roches (craies) constituant les réservoirs pétroliers de la Mer du Nord, soumises à sollicitations thermiques et à l'action du CO2. [Experimental study of the mechanical behaviour of rocks (chalks) forming part of the North Sea pertoleum reservoirs, subjected to thermal loading and to the action of CO2]

Comportement mécanique des géomatériaux : effets de saturation partielle, de cohésion, de fluage et de chemo-plasticité [Mechanical behaviour of geomaterials : effects of partial saturation, cohesion, creep and chemo-plasticity]
Cette recherche subventionnée par le FRFC regroupe l'ULg, l'UCL et l'ULB. Celle-ci s'intéresse plus spécialement aux effets de cohésion d'origine hydrique et apportée par cimentation des grains. [This research funded by FRFC includes teams from the ULg, UCL and ULB. In particular, cohesion effects due to hydric and cementation phenomena are investigated.]

Comportement mécanique des roches non saturées [Mechanical behaviour of unsaturated rocks]
Détermination de l'influence du degré de saturation des roches (série psammo-pélitique) sur leurs propriétés mécaniques, dans l'optique de l'étude de stabilité de pentes, spécialement dans le contexte ''Après-Mines'', Doctorat de Mikaël Ramos da Silva [Investigation of the influence of the rocks' partial saturation on their mechanical behaviour, in the context of slope stability and after mining - PhD of Mikaël Ramos da Silva]

Etude des dalles sur sols renforcés au moyen d'inclusions rigides ou non [Study of slabs on soils reinforced with inclusions (rigid or not)]
Cette recherche doctorale vise à proposer une méthode de dimensionnement des dalles sur sols renforcés au moyen d'inclusions, prenant en compte l'interaction des mécanismes de transfert de charge suivants : les efforts dans la dalle en fonction des charges, de sa rigidité et des conditions d'appui, l'effet voûte complet ou incomplet dans le matelas de transfert de charge et le frottement positif, négatif le long de l'inclusion. (Participation au projet national français « Amélioration des sols renforcés par inclusions rigides - ASIRI) ' Doctorat de Pierre Antoine. [This doctoral research aims at proposing a method for slabs on soils reinforced with inclusions, taking into account the interaction of the follwing load tranfer mechanisms : the stresses in the slab as a function of the loading, of its stiffness, of the support conditions as well as the positive or negative friction in the inclusion. (Participation to the national French project ''Amélioration des sols renforcés par inclusions rigides - ASIRI) - PhD of Pierre Antoine]

Etude de l'incidence des engins de chantiers forestiers ou de génie civil sur la vitalité des arbres [Study of the influence forest or civil engineering machinery of on tree vitality]
L'étude vise à mettre en rapport l'effet de surconsolidation produite par les pneus des engins sur l'évolution subséquente des propriétés physiques et mécaniques des sols superficiels. Via l'interaction sol-racine l'incidence sur la vitalité des arbres est ensuite abordée (AED-Région Bruxelles Capitale). [The study aims at establishing a link between the effect of the overconsolidation due the tyres of the engines on the subsequent evolution of physical and mechanical properties of superficial soils. The influence on tree vitality is then studied using soil root interaction (AED - Région Bruxelles Capitale)]

Etude de la stabilité des talus en conditions non saturées [Study of the stability of slopes under unsaturated conditions]
Cette recherche menée avec le CSTC et l'ULg vise à permettre la prise en compte de la cohésion apparente due à la non saturation du sol, dans le dimensionnement des talus. [This research run jointly with the CSTC and the ULg aims at taking into account the apparent cohesion due to the soil's partial saturation in the design of slopes.]

Revitalisation d'arbres âgés en milieu urbain [Revitalization of old trees in urban environment]
Mise au point de la formulation-dose et mode d'application de produits revitalisants tels que engrais, acide humique, mychorize pour des arbres âgés situés en milieu urbain (Région Wallonne ' First Entreprise avec la Spin-off ALIWEN). [Development of the dose formulation and application of revitalizing products such as fertilizers, humic acid or mychorize for old trees.]

Lutte contre la désetification et la sécheresse [Struggle against desertification and drought]
Identification précoce des symptômes liés au dépérissement de la végétation avec pour objectif l'enclenchement rapide des remédiations tant au niveau des plantes que du milieu de croissance (collaboration avec l'Université de Marrakech Maroc) - Doctorat Ilham Sabour. [Early identification of symptoms related to vegetation wilting with the objective of a rapid engagement of remedies at plant level as well as in the growth environment (collaboration with Marrakech University Morocco) - PhD Ilham Sabour]

Effet des embruns marins sur la végétation côtière méditerranéenne [Effect of sea spray on the vegetation of the mediterranean coast]
Etude du dépérissement de la végétation dans le cadre d'une exposition à des embruns marins sur le site de l'île de Porquerolles(France) et de San Rossore (Pise-Italie). L'aspect analytique est abordé sous l'angle chimique (dosage des dépôts foliaires) et physiologiques (perturbation du métabolisme de la plante (dans le cadre d'un Projet Marie Curie - UE) - Doctorat d'Adriana Jalba. [Study of vegetation wilting in the framework of an exposition to sea spray on the site of Porquerolles island (France) and San Rossore (Pisa - Italy). The analytical aspect is studied on the chemical point of view (measurement of foliar deposits) as well as physiological point of view (disturbance of the plant metabolism), in the framework of an Marie Curie Project - EU - PhD of Adriana Jalba]



publications





theses


E. Ayfan, Design Method for Axially Loaded Piled Raft Foundation with Fully Mobilised Friction Piles, 2012

H.G. Rameau: Influences de la pluviométrie sur la stabilité de talus routiers: Méthodologie adaptée pour l'évaluation du profil hydrique temporel du sol et sa prise en compte dans les calculs de stabilité en Haïti, 2010

P.C. Antoine, Etude des dalles sur sols renforcés au moyen d'inclusions rigides ou non, 2010

M. Ramos Da Silva, Etude théorique et expérimentale du comportement poromécanique des roches non saturées, 2010



collaborations


Prof. J.M. Fleureau, Ecole Centrale de Paris, Laboratoire de Mécanique des Sols, Structures et Matériaux, Paris, France

Prof. A. Gomes Correia, Université de Minho, Centro de Engenharia Civil (CEC), Guimares, Portugal

Prof. L. Laloui, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Laboratoire de Mécanique des Sols, Lausanne, Suisse

prof. M.F. Destain, Faculté Universitaire des Sciences Argonomiques de Gembloux, Laboratoire de Mécanique agricole, Gembloux, Belgique

Prof. R. Charlier, Université de Liège, Département Argenco, Liège, Belgique

M. B. Dethy, Centre de Recherches Routières, Bruxelles, Belgique

Dr. S. Vandycke, Faculté Polytechnique de Mons, Mons, Belgique

Prof. S. Soarez-Frazao, Université Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, Belgique

Prof. F. Collin, Université de Liège, Département Argenco, Liège, Belgique

Dr. Simon Salager, Université Joseph Fourier, Laboratoire 3S-R, Grenoble, France

Dr. Claude Prépetit, Université d'Etat d'Haiti, Port-au-Prince, Haïti

M. Gontran Herrier, Lhoist s.a., Nivelles, Belgique



prix / awards


Chaire Francqui au titre belge 1999-2000 à la Faculté des Sciences appliquées de l'Université de Liège - Thème: '' Quelques aspects récents de la géotechnique environnementale'' - Jean Claude VERBRUGGE



savoir-faire/équipements / know-how, equipment


Cellule triaxiale et oedométrique pour essais sur sols partiellement saturés avec mesure ou imposition de la pression capillaire

Cellules triaxiales pour essais sur sols et roches à chemin programmé de contraintes ou de déformation (pression de confinement inférieur à 70 MPa et force axiale inférieur à 1.5 MN).

Essais de compression oedométrique sur sols

Essais de perméabilité (charge constante et charge variable)

Logiciel d'éléments finis LAGAMINE du département Argenco de l'ULg

Mesure de la capacité d'échange cationique (CEC) on soils

Système de mesure de célérités d'ondes P et S sur échantillons.



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Accompagnement des mourants Amélioration du sol Bâtiments génie civil transports Connaissance des matériaux Construction sous-oeuvre Déformation, rupture matériaux Forages pétroliers Fouilles et fondations Génie rural et forestier Mécanique des roches Mécanique des sols Protection du sol Relation sols-plantes Stabilité des constructions [construction de bâtiments] Technologie routière

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codes technologiques DGTRE


Construction de bâtiments Exploitation minière Génie civil, constructions hydrauliques, techniques off shore, mécanique des sols