Apport de méthodes Ultrasonore et Electrique pour l’Evaluation Non Destructive des ancrages passifs.

Contexte & Démarche

Les ancrages passifs sont des technologies d’arrimage et de renforcement en place utilisés dans de nombreux domaines du génie civil (risques naturels, infrastructures) et du génie minier. Avec un parc de plusieurs millions d’ancrages existants et plusieurs centaines de milliers installés chaque année en France, ils représentent un enjeu majeur. Les ancrages sont affectés par des pathologies de vieillissement, de corrosion, de défaut de scellement ou de sollicitation excessive, conduisant à des ruptures brutales à l’origine de pertes humaines et de dommages matériels très importants. Evaluer leur état réel reste difficile à qualifier in situ : l'évaluation de la longueur de transfert, de la longueur de scellement, du niveau de chargement et des défauts d'intégrité constitue aujourd'hui un verrou scientifique et opérationnel. Il existe des méthodes d’évaluation dites d’arrachement, normées, permettant d’évaluer les ancrages. Ces méthodes sont cependant couteuses, lentes, potentiellement complexes à mettre en œuvre (contexte montagnard) et induisant un potentiel endommagement de l’ouvrage testé.

L’objectif de ce travail de doctorat est d’évaluer l’apport de méthodes d’auscultation non destructives à grand rendement pour l’évaluation des ancrages passifs. L'état de l'art montre que les approches acoustiques (ultrasonores) et électriques sont déjà matures dans de nombreux domaines de l'évaluation non destructive, mais qu'elles restent encore insuffisamment stabilisées pour l'auscultation des ancrages passifs en conditions réelles (défauts de scellement, intégrité de l’armature). De plus, la forte dispersion des ondes, le caractère multimodal des signaux, l'influence du couplage acier-coulis-rocher, la variabilité géométrique des armatures et la complexité des conditions aux limites rendent l'interprétation délicate et limitent, à ce stade, l'accès à des indicateurs fiables et directement exploitables par les gestionnaires.

Le doctorat visera ainsi à lever plusieurs verrous scientifiques. Un premier axe concernera la compréhension physique de la propagation d'ondes guidées dans des milieux multicouches et hétérogènes, en intégrant les effets du scellement, du chargement axial, des singularités géométriques et d'éventuels défauts localisés. Un second axe portera sur la modélisation numérique afin de relier les observables mesurées aux paramètres d'état recherchés. Un dernier axe visera le développement d'algorithmes de traitement avancé combinant fusion d'informations et apprentissage automatique, afin d'améliorer la robustesse de l'interprétation et de quantifier les incertitudes. Sur le plan expérimental, le travail s'appuiera sur des campagnes d'essais en laboratoire et sur des essais en milieux contrôlés. Un couplage entre mesures ultrasonores & résistives, essais d'arrachement statiques ou impulsionnels, fibre optique distribuée, permettra de construire une base de données pour relier la réponse acoustique au comportement mécanique.

Les retombées attendues sont multiples. D'un point de vue scientifique, les travaux de doctorat contribueront à mieux comprendre les mécanismes de propagation dans les ancrages scellés et à formaliser des indicateurs non destructifs pertinents pour l'évaluation de leur état structural. D'un point de vue applicatif, elle doit conduire à une méthodologie plus fiable, plus rapide et moins intrusive ouvrant la voie à un diagnostic plus systématique des ancrages existants et à une maintenance plus prédictive des ouvrages.

L’Université Gustave Eiffel, créée en 2020, est un établissement public d’enseignement supérieur et de recherche dont l’ambition est d’accompagner les transformations des villes et des territoires dans une perspective de développement durable. Elle se distingue par un fort continuum entre formation, recherche et innovation, avec un positionnement reconnu sur la ville durable, les mobilités, les matériaux, les infrastructures et les risques. Elle fédère des compétences pluridisciplinaires au service des transitions environnementales, numériques et sociétales.

Des compétences en Physique appliquée, en Evaluation Non Destructive (ou géophysique), et/ou en mécanique des milieux continus sont recherchées.  Le candidat devra présenter une motivation pour des problématiques liées à l’instrumentation des ouvrages et aux techniques de traitement de l’information. Maîtrise modérée d’un langage de programmation scientifique (Python, Matlab - ou autres outils). Une expérience dans la modélisation numérique (différences finies, éléments finis...) est recommandée.