PRIX KERISEL 2024

Jean DE SAUVAGE, Université Gustave Eiffel

Le principe des géostructures thermiques est en apparence simple : conférer un rôle énergétique aux éléments de fondation ou de soutènement nécessaires d’un point de vue structurel. Ce double rôle permet un excellent bilan carbone et les développements scientifiques récents ont permis de lever la plupart des questions relatives au comportement thermomécanique d’une géostructure thermique isolée. Pourtant, le développement à grand échelle de cette source d’énergie non-intermittente, renouvelable, à faible risque, locale et décarbonnée est encore bien inférieur à son potentiel. L’un des verrous réside dans la faible connaissance des interactions entre géostructures voisines au sein d’un écoulement souterrain. J’ai donc cherché, avec mes collègues, à caractériser ces interactions afin de faciliter le développement de cette technologie à l’échelle d’éco-quartiers. Pour ce faire, nous avons mis en oeuvre une approche multi-échelle impliquant modélisation numérique, modélisation physique en macrogravité et expérimentations de laboratoire.

Un modèle aux éléments finis, développé sous CESAR-LCPC et intégrant une simulation de pompe à chaleur, a permis de caractériser la performance énergétique d’un groupe de pieux géothermiques en fonction de la vitesse d’écoulement souterrain et de la distance entre pieux. Sur le plan des expérimentations en laboratoire, nous avons développé une boite de cisaillement thermique adaptée à l’étude de l’interface sol béton sous chargement cyclique thermique et mécanique continu. Ces essais reproduisant de manière réaliste le chargement d’une géostructure thermique au contact du sol, ils permettent de mesurer des grandeurs physiques cruciales dans le dimensionnement. Sur le plan de la modélisation physique en centrifugeuse, j’ai mis au point un protocole expérimental pour l’étude des interactions mécaniques entre pieux géothermiques reliés par un chevêtre au sein d’un écoulement. Cette première mondiale a permis de caractériser la réduction par l’écoulement souterrain des contraintes thermo-induites dans les géostructures thermiques.