Les éoliennes jouent un rôle significatif dans la production d'énergie renouvelable et présentent plusieurs avantages importants. Cependant, il est essentiel de reconnaître les défis qui surgissent tout au long du processus de mise en œuvre, y compris la phase de construction et la période de service. Une technique couramment utilisée pour l'installation d'éoliennes et d'autres structures est le fonçage de pieux, qui est réputé pour son niveau sonore réduit, en faisant une option adaptée pour les zones urbaines. Les techniques employées pendant l'installation varient de l'application monotone à l'application cyclique de contraintes quasi-statiques pour enfoncer le pieu dans le sol.
L'effet des techniques d'installation des fondations de pieux est étudié grâce à l'application de la Méthode des Éléments Discrets (DEM) dans le contexte d'expérimentations en centrifugeuse. L'accélération centrifuge permet de reproduire les contraintes géotechniques sur des modèles réduits. La DEM, d'autre part, fournit des informations microscopiques sur les interactions entre le sol et la structure. Tout d'abord, un modèle de contact avec des sphères et un moment de résistance au roulement est calibré par des essais triaxiaux drainés monotones. Une fois le modèle calibré, le matériau est soumis à un chargement triaxial cyclique à amplitude et une densité relative initiale variable. L'objectif principal est de s'assurer que le modèle reproduit avec précision le comportement du sable Fontainebleau NE34, un matériau ayant une importance géotechnique significative.
Le modèle calibré est ensuite utilisé pour simuler le comportement d'une fondation de pieux. La simulation est réalisée dans un cadre quasi-2D, avec une plaque semi-infinie et l'incorporation de conditions limites périodiques. L'étude se concentre sur l'évaluation de l'impact de la taille de l'échantillon et des conditions aux limites, ainsi que de la taille des grains sur le comportement de la fondation de pieux. L'étude s'étend à l'effet de différentes méthodes de fonçage, y compris à la fois des avancements monotones et cycliques de longueurs variables. L'objectif est de comprendre de manière exhaustive comment ces techniques influencent la résistance du fût et de la pointe du pieu, mais aussi sa capacité d'arrachement, fournissant des informations sur leur efficacité pour améliorer les performances du pieu. En plus des observations macroscopiques, la recherche explore les aspects microscopiques. Cela implique un examen approfondi du champ de déplacement et du réseau de forces de contact entre les particules individuelles, en particulier l'interface entre les grains et le mur lors de l'installation. Des expériences de centrifugation sont ensuite réalisées avec une configuration similaire à celle des simulations. Un conteneur muni d'une paroi transparente est utilisé pour faciliter le suivi du mouvement des grains à l'aide de la Vélocimétrie par Images de Particules (PIV). Cette technique avancée permet de capturer et de suivre les mouvements individuels des grains, fournissant des données sur les vitesses des particules et leurs trajectoires. Ces expériences servent à valider et à compléter les résultats des simulations, permettant ainsi une compréhension plus approfondie du comportement du pieux et de son interaction avec le sol environnant pendant l'installation.
L'objectif ultime de cette recherche est de valider la fiabilité et la précision du modèle DEM dans la modélisation des problèmes sol-structure. Ce processus de validation implique une comparaison des résultats numériques obtenus par les simulations avec les résultats des expériences de centrifugation géotechnique. En utilisant des techniques de modélisation avancées et en menant une large gamme de simulations et d'expérimentations, il est possible d'étudier des problèmes géotechniques complexes.