Contexte

Dans les zones de haute montagne, de nombreuses infrastructures (ouvrages desoutènement, pylônes, bâtiments, routes) sont fondées sur des terrains affectés par le permafrost. Le réchauffement climatique induit une disparition progressive de ce permafrost, entraînant une dégradation des caractéristiques mécaniques intrinsèques (portance, cohésion,…) de ces terrains. Cela induit une augmentation des risques géotechniques.
Le projet CRYO-ADAPT, dans lequel s’insère ce stage, vise à développer des outils opérationnels à destination des bureaux d’études géotechniques afin d’améliorer la gestion, le diagnostic et le confortement des infrastructures pour se prémunir des désordres associés.
Le Work Package WP4 – Interface opérationnelle a pour objectif de faire le lien entre les connaissances scientifiques produites dans le projet et les besoins concrets des praticiens. Le stage s’inscrit dans ce cadre et porte plus spécifiquement sur les actions 1 et 2 du WP4.

Objectifs du stage

Le stage a pour but :
1. De réaliser une étude bibliographique sur les e􀆯ets du changement climatique sur le permafrost de montagne et sur les pratiques actuelles de construction dans ces milieux.
2. De concevoir des questionnaires/trames pour recueillir des retours d’expériences (REX) auprès de bureaux d’études et de gestionnaires d’infrastructure en montagne et de réaliser une partie de ces entretiens en accompagnement d’un ingénieur et/ou chargé de recherche expérimenté.
3. D’analyser et structurer les REX des bureaux d’études géotechniques intervenant dans les zones confrontées à cette problématique (haute-montagne à nos latitudes), afin d’identifier les bonnes pratiques, les besoins opérationnels et les paramètres clés utilisés dans les projets de confortement en milieu de permafrost.
4. De contribuer à la définition de méthodologies de caractérisation et de suivi géotechnique adaptées à l’évolution du permafrost, en identifiant les critères observationnels et paramètres essentiels nécessaires au diagnostic, au
dimensionnement et aux modélisations numériques. Ce dernier objectif ne sera abordé qu’en fin de stage selon l’état d’avancement.

Missions

Le/la stagiaire interviendra sur une partie ciblée du projet CryoAdapt et mènera ses travaux sous le tutorat d’un ingénieur expérimenté et/ou d’un chargé de recherche. Les missions s’organiseront de manière progressive selon l’avancement du stage.

1. Étude bibliographique et état de l’art
Réalisation d’une revue bibliographique sur :
o Les méthodologies de détection des zones affectées par le permafrost,
o les effets du changement climatique sur le permafrost de montagne,
o l’évolution des propriétés mécaniques des sols gelés et partiellement gelés,
o les pratiques actuelles de conception, de construction et de confortement des infrastructures en contexte de permafrost (logiciels utilisés pour le dimensionnement, paramètres utilisés, etc…).

• Synthèse critique des approches existantes et identification des verrous scientifiques et opérationnels.
• Mise en perspective des résultats avec les objectifs du projet CryoAdapt.

2. Conception des outils de collecte de retours d’expérience
Élaboration de questionnaires et trames d’entretiens à destination :
o des bureaux d’études géotechniques,
o des gestionnaires et exploitants d’infrastructures de montagne.

Visant à mieux connaitre notamment les travaux de confortement, les pathologies observées, les aléas rencontrés et les méthodes employées (en amont du projet et lors d’aléas).

• Définition des thématiques clés : pratiques de terrain, méthodes de caractérisation, paramètres utilisés, contraintes techniques, économiques et environnementales.
• Participation à la mise en œuvre de la collecte des REX, incluant la réalisation d’une partie des entretiens, collaboration avec infra2050 (en binôme ou en autonomie encadrée).

3. Analyse et structuration des retours d’expérience

• Analyse qualitative et, lorsque pertinent, quantitative des REX collectés.
• Identification et hiérarchisation :
  o des bonnes pratiques existantes,
  o des besoins opérationnels des acteurs, comme par exemple : paramètres clés, contraintes opérationnelles, attentes en matière d’outils et de méthodologies (à transmettre aux WP1, WP2 et WP3 pour la suite de leurs missions),
  o des paramètres géotechniques clés mobilisés dans les projets de confortement en milieu de permafrost, en lien avec les modélisations réalisées par le WP3.
• Structuration des résultats sous une forme exploitable pour les acteurs opérationnels (tableaux de synthèse, schémas, fiches thématiques), en binôme avec un chargé de mission d’infra2050.

4. Contribution aux méthodologies de caractérisation et de suivi géotechnique (selon l’avancement du stage)

• Analyse des méthodes de caractérisation et de suivi géotechnique utilisées en
  contexte de permafrost :
  o méthodes non-intrusives (géophysiques), en lien avec le WP1
  o méthodes intrusives (forages, essais in situ et laboratoire), en lien avec le WP2
• Contribution à l’identification des paramètres essentiels nécessaires :
  o au diagnostic géotechnique,
  o au dimensionnement des ouvrages,
  o aux modélisations numériques (en lien avec le WP3).
• Participation à la réflexion sur des méthodologies optimisées, adaptées aux contraintes opérationnelles, bas-coût et bas-carbone.

Résultats attendus

• Une synthèse bibliographique sur les pratiques actuelles de détections des zones concernées par le permafrost et des reconnaissances géotechniques associées pour le caractériser dans l’environnement d’une infrastructure,
• Une synthèse bibliographique sur les effets du changement climatique sur le permafrost de montagne et plus particulièrement sur les infrastructures,
• Une synthèse bibliographique sur les pratiques actuelles sur le confortement des infrastructures et les travaux en zone de permafrost,
• Une synthèse structurée basée sur les entretiens mettant en avant les pratiques actuelles et les retours d’expériences des bureaux d’études et gestionnaires d’infrastructures.
• Une liste hiérarchisée des paramètres géotechniques clés pour les fondations sur permafrost.
• Des propositions de méthodologies de caractérisation et de suivi adaptées à un usage opérationnel basées sur les REX et l’étude bibliographique.
• Des éléments directement exploitables pour la production de livrables du WP4 (fiches pratiques, recommandations méthodologiques).

Profil recherché

• Etudiant recherchant un stage de 5 à 6 mois
• Étudiant(e) en géotechnique, géologie, génie civil, géophysique ou disciplines connexes (niveau Master 2 / école d’ingénieur).
• Intérêt pour les problématiques de permafrost, infrastructures de montagne et adaptation au changement climatique.
• Capacité de synthèse, esprit critique et goût pour l’interface entre recherche et pratique professionnelle.
• Des connaissances en méthodes de reconnaissance géotechnique et/ou géophysique seraient un atout.

Contact/questions

Prendre contact avec :
o Héloïse CADET, Dr. Ing. Géophysicien, h.cadet@sage-ingenierie.com
o Fabrice BUISSON, f.buisson@sage-ingenierie.com

Avec CV et quelques lignes pour expliquer la motivation pour ce stage. Les candidat.e.s sélectionnés seront reçu.e.s par la suite pour un entretien en visio/présentiel.

Administratif

o Gratification de stage (montant minimum légal, https://www.servicepublic.fr/simulateur/calcul/gratification-stagiaire) ;
o Tickets restaurant (participation de l’entreprise à hauteur de 50%)

Résumé du WP4

Le WP4 “Interface opérationnelle” vise à répondre de manière spécifique aux besoins opérationnels des Bureaux d’études (BE) géotechniques concernant la gestion des infrastructures installées en contexte de permafrost. In fine, le but est d’aboutir à des outils d’expertise pour les bureaux d’étude. Pour cela, ce workpackage se découpe en quatre actions :

• L’action 1 consiste à inventorier les pratiques actuelles et les retours d’expériences (REX) des bureaux d’études sur le confortement et les travaux en haute montagne. Cela  implique la collecte de contributions pour identifier les bonnes pratiques, les besoins et les paramètres clés. En effet, les retours d’expériences permettront de faire ressortir les bonnes pratiques pour le confortement des infrastructures en milieu de permafrost
  dégradé. De plus, il sera aussi demandé aux BE leurs besoins principaux et paramètres clés pour de telles études. Un groupe de travail animé par un prestataire expert compilera les REX et diffusera ces résultats via des fiches pratiques. Le choix d’impliquer un prestataire externe se justifie par le fait qu’il est en effet plus aisé de contacter des BE qui ne sont pas partenaires du projet.
• L’action 2 vise à définir les paramètres essentiels pour stabiliser durablement les fondations sur permafrost. Cette action propose de définir des méthodologies de caractérisation et de suivi, incluant des techniques non-intrusives (sismiques, électriques) et intrusives (forages, essais). Elle cherchera à établir une méthodologie optimisée, bas-coût et bas-carbone, en mettant en relation les données de terrain et de laboratoire, grâce à la synthèse des actions des WP1 et 2. La méthodologie visera notamment à fournir les paramètres d’entrée clés nécessaires au dimensionnement géotechnique, mais aussi nécessaires aux modélisations numériques (échanges avec leWP3)
• L’action 3 ambitionne de transférer les connaissances vers des outils opérationnels pour l’ingénierie. Elle synthétisera l’impact du forçage thermique (-5 °C à +2 °C) sur les propriétés mécaniques des sols, en tenant compte de la saturation en eau et en glace. Les résultats serviront à développer des outils pratiques comme des abaques ou des formules empiriques, destinés aux bureaux d’études et gestionnaires d’infrastructures.
• Dans l’action 4, un système de stabilisation thermique analysé numériquement et expérimentalement à l’EPFL sera adapté, déployé et testé sur le terrain. Le système est composé d’une pompe à chaleur alimentée par des panneaux solaires et reliée à des tuyaux enterrés sous la surface du terrain qui refroidissent le sol, créant ainsi une couche thermique froide qui réduit la pénétration de la chaleur dans le sol. Ce système pourrait ainsi représenter une solution de protection des fondations des infrastructures existantes de haute montagne contre la dégradation du permafrost, améliorant ainsi leur stabilité.