Railway vibrations induced into the soil: experiments, modelling and isolation.
Vibrations induites dans les sols par le trafic ferroviaire : expérimentations, modélisations et isolation.
Résumé
Railway traffic induces cyclic and dynamic loadings in the track structure but also in the close environment (Degrande et al. 2006, François et al. 2007, Kausel 2008, Lefeuve-Mesgouez et al 2002, Paolucci et Spinelli 2006). The analysis of such excitations and their effects (e.g. vibrations, waves, etc) is fundamental to estimate their level and mitigate their potential consequences (settlements, nuisances, etc). After a brief summary of the current regulations, in situ experiments show the variability of the parameters characterizing the main phenomena (wave propagation into the soil, induced vibrations, etc). The main dynamic laboratory experiments are then discussed. They allow the estimation of the dynamic features of the materials (e.g. resonant column test), but also a simplified analysis of the main phenomena under controlled conditions (e.g. experiments in a geotechnical pit, centrifuge tests). The vibratory sources and the impedance ratios between the various soil layers (or some inclusions) being known, it is then possible to model some specific or actual configurations through theoretical (transfer functions) or numerical (e.g. finite elements, boundary elements) methods. Parametric studies allow the analysis of the propagation phenomena and the attenuation process in the soil in order to investigate the spatial variations of the vibrations amplitude in such various configurations. Finally, it may be useful to consider mitigation or isolation techniques in order to limit the consequences of the induced vibrations (e.g. vibratory nuisances, radiated noise). Several experimental and numerical results illustrate this key issue.
Le trafic ferroviaire induit des sollicitations cycliques et dynamiques dans la structure de la voie mais également dans le sol support et l'environnement (Degrande et al. 2006, François et al. 2007, Kausel 2008, Lefeuve-Mesgouez et al 2002, Paolucci et Spinelli 2006). L'analyse de ces sollicitations et des effets induits (e.g. vibrations, ondes...) est fondamentale pour apprécier leur ampleur et remédier à leurs conséquences éventuelles (tassements, nuisances...). Après un bref rappel de la réglementation, des expérimentations in situ montrent tout d'abord la variabilité des paramètres caractérisant les principaux phénomènes en jeu (propagation d'ondes dans le sol, vibrations induites...). Les principaux essais dynamiques en laboratoire sont ensuite présentés. Ils autorisent la détermination des caractéristiques dynamiques des matériaux (e.g. essais à la colonne résonnante), mais aussi une analyse simplifiée des phénomènes vibratoires en conditions contrôlées (e.g. essais en fosse géotechnique, essais en centrifugeuse). Après avoir caractérisé les sources vibratoires et les contrastes de raideur (ou de vitesse d'ondes) entre les différentes couches de sol (ou diverses inclusions), il est alors possible de modéliser des configurations types ou réalistes à l'aide de méthodes théoriques (fonctions de transfert) ou numériques (e.g. : éléments finis, éléments de frontière). Des études paramétriques permettent d'analyser les phénomènes de propagation et l'amortissement dans le sol afin d'estimer l'évolution spatiale de l'amplitude des vibrations dans ces différentes configurations. In fine, il peut être nécessaire d'envisager, le cas échéant, des techniques de mitigation ou d'isolation afin de limiter les conséquences éventuelles des vibrations induites. Plusieurs résultats expérimentaux et numériques originaux illustreront ce dernier point.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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