Gestion des terres excavées dans le contexte des travaux du Grand Paris : comparaison des techniques analytiques pour le diagnostic

Université Gustave Eiffel : https://www.univ-gustave-eiffel.fr/

(génie civil, ville durable, mobilité, ....)

Stage dans le Laboratoire Sols Roches et ouvrages Géotechniques (ex IFSTTAR) sur le campus Descartes à Champs sur Marne et dans le cadre de la chaire économie circulaire et métabolisme urbain.
http://chaire-ecmu.univ-gustave-eiffel.fr/

L’Université Gustave Eiffel et la Métropole du Grand Paris, rejoints en 2022 par la Société du Grand Paris, ont mis en place la Chaire Economie circulaire et métabolisme urbain, qui vise à décliner un programme de travail sur 3 années pour soutenir la Métropole du Grand Paris et la Société du Grand Paris dans la mise en œuvre de leurs actions et stratégies économie circulaire.  

Pour la Société du Grand Paris, la gestion/valorisation des terres excavées du Grand Paris Express constitue un enjeu majeur lors du creusement avec les tunneliers et l’aménagement des futures gares du projet, compte tenu des volumes importants de matériaux à traiter et des délais dont les caractéristiques orientent leur destination après extraction (stockage voire valorisation).

Dans le cadre de ce stage, il s’agit de travailler sur les techniques de caractérisation environnementale des terres excavées. On s’intéressera aux éléments chimiques (notamment des métaux lourds mais également le Se, Sb, Mo, F, SO₄ et sulfures sous la forme de pyrite) présents dans les formations géologiques traversées par les travaux du Grand Paris. Dans le cas des sols urbains excavés plus en surface et donc au contact de pollutions anthropiques, le spectre des éléments à considérer peut être plus étendu. La mobilité des métaux lourds dans différents types de terres excavées selon la nature minéralogique et granulométrique (sols argileux, limoneux sableux) est également un point d’intérêt afin de mieux comprendre quelles sont els formations les plus sujettes au relargage de polluant.

Le stage proposé s’appuie sur les compétences en chimie analytique, environnementale et chimie des matériaux du stagiaire avec une approche essentiellement basées sur sa connaissance des pratiques de laboratoire et la littérature. Ce stage vise en effet à comparer et proposer une analyse critique des méthodes de test existantes pour la caractérisation environnementale des terres excavées, tout en prenant en compte la maturité et la faisabilité de ces méthodes.

Pour cela, le stagiaire devra successivement :

• Etudier les formations géologiques du Grand Paris à partir du catalogue des formations édité par la Société du Grand Paris (SGP) accompagné des cartes géologiques et autres documents relatifs à la pollution des sols. Il pourra également observer au laboratoire SRO des échantillonnages d’un certain nombre de ces formations.
• Se familiariser avec le mode de gestion des terres sur un chantier du point de vue pratique et réglementaire (il devra rassembler l’ensemble des documents, guides et normes affairant à la gestion des terres et lister l’ensemble des sites en relation ADEME, BRGM, ministère de l’écologie).  Une visite de chantier sera organisée dans la mesure du possible afin de visualiser l’organisation, les techniques de prélèvement/échantillonnage des terres ainsi que les contraintes de chantier (délais, emprise foncière…).
• Au laboratoire, le stagiaire devra étudier les normes/équipements concernant le sous échantillonnage et la préparation des matériaux avant les tests environnementaux. Ce point est un paramètre limitant pour des analyses rapides afin d’orienter les terres en moins de 24h. Dans la mesure du possible un échange sera organisé avec les entreprises de terrassement qui ont développé des solutions de type « laboratoire mobile » sur leur chantier pour des analyses rapides.
• Le stagiaire devra recenser à l’aide des normes, les méthodes analytiques de laboratoire permettant de mesurer les caractéristiques des terres et de les comparer aux seuils imposés par la réglementation. Il s’agit de résumer le principe de chacune avec les conditions opératoires, les limites de détection, le coût, les risques HS pour l’opérateur, les déchets générés, la possibilité d’automatiser les mesures mono ou multiparamètre, les délais d’analyse (ce qui a une incidence logistique directe sur la gestion des terres, notamment en termes de stockage temporaire) c'est-à-dire l’ensemble des avantages et inconvénients de chaque technique. Pour réaliser ce travail, le stagiaire observera et interagira avec les techniciens chargés des analyses de l’eau et des matériaux au sein de l’Université Gustave Eiffel (essentiellement sur le campus de Champs-sur-Marne) ainsi qu’avec les technico-commerciaux des sociétés proposant les équipements de dernière génération. Le stagiaire devra couvrir les solutions qui sont citées dans les normes et les solutions plus innovantes qui seraient des alternatives (liste des chantiers tests avec de telles solutions). On se focalisera plus avant sur les méthodes par spectrométrie (par exemple de type ICP) et la fluorescence de rayons X.

 
Le stagiaire devra au final livrer un rapport scientifique à l’attention de maitres d’ouvrage qui doivent gérer des terres excavées, avec une analyse critique des méthodes de caractérisation des terres excavées, prenant en compte la qualité scientifique et la maturité de celles-ci, ainsi que des propositions de pistes d’amélioration. On insistera sur la faisabilité des solutions innovantes identifiées, les délais d’analyse, les méthodes d’excavation et les conditions du chantier pour la collecte des échantillons à analyser, les incidences logistiques engendrées, la règlementation environnementale (contraintes) et les coûts (analytiques et logistiques).

L’étudiant devra avoir un profil master 2/ingénieur sites et sols pollués, environnement,  chimie analytique, sciences des matériaux (géomatériaux), chimie des matériaux ou géosciences avec une solide base en caractérisation des matériaux. Des bases en géochimie/chimie sont attendues sont un plus.