Vibrations induites dans les sols par le trafic ferroviaire : expérimentations, modélisations et isolation

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 fíne, 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