Le creusement par tunnelier à pression de terre (EPBM) est une technique d'excavation récente parfaitement adaptée aux contraintes techniques de la future ligne 16-1 du projet de Grand Paris Express. Son principe repose sur la capacité du terrain excavé à transmettre les pressions nécessaires pour équilibrer le sol du front de taille. Des additifs sont injectés sur différentes parties de la machine en particulier sur la roue de coupe, afin de résoudre les problèmes liés à l'alternance des argiles et des sols de fortes perméabilités et, plus généralement, de maitriser les variations hydromécaniques et rhéologiques des sols dues à l'hétérogénéité du terrain. Parmi ces additifs, on cite la mousse à base des tensioactifs. Son rôle est d'agir sur la microstructure du sol et de conférer au marin une texture pâteuse. Cette technique permet de stabiliser le front de taille, de prolonger la durée de vie des outils mécaniques et de consommer moins d'énergie.

Ce travail de recherche réalisé en collaboration entre Eiffage Génie Civil et l'INSA de Lyon met l'accent sur les pratiques actuelles d'excavation de la ligne 16-1. Pendant l'excavation, l'injection de la mousse dans un terrain se fait empiriquement, d'où l'importance d'assurer un suivi de son effet et de sa quantité optimale injectée dans les différents terrains rencontrés par des essais réalisés en laboratoire et de proposer une analyse des paramètres in-situ.

Dans la première partie, les essais de laboratoire ont pour but d'identifier l'intervalle optimal dans les quantités d'agent moussant injecté dans le sol. On s'intéresse tout d'abord à caractériser le Sable de Beauchamp, le sol le plus rencontré par les 6 EPBMs et à identifier l'apport de son traitement par des agents moussants. Des essais de caractérisation d'agents moussants comme des essais rhéologiques et de stabilité sont par la suite menés. Enfin, après traitement du Sable de Beauchamp par les mousses, on étudie le comportement à l'écoulement afin d'en déduire leur efficacité.

L'analyse des paramètres in-situ est basée sur l'exploitation statistique de la base des données d'excavation des 6 EPBMs du chantier de la ligne 16-1 et a comme objectif de corréler les propriétés d'agents moussants aux paramètres mécaniques du tunnelier, en fonction du terrain rencontré. Cette étude est menée à l'aide d'un couplage entre la méthode statistique d'Analyse en Composantes Principales (ACP) et l'exploitation statistique plus classique des données, pratiquée en phase opérationnelle de chantier. Les résultats statistiques obtenus in-situ confortent les conclusions obtenues lors de la phase d'essais au laboratoire. Cette cohérence de données permet aujourd'hui d'enrichir la base des données, de produire un retour d'expérience aux praticiens pour la dernière phase de creusement du chantier et de l'utiliser pour les excavations à venir.