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Une innovation logicielle pour aider l'industrie du dragage

Partout où la terre interagit avec l'eau, tenter d'établir un nouvel espace habitable ou d'exploiter les ressources naturelles peut rapidement poser des difficultés majeures. Pour aider les ingénieurs à relever ce défi, le projet MPM-DREDGE fournit un outil numérique qui intéresse particulièrement l'industrie du dragage, un secteur qui pèse 7 milliards d'euros.
Une innovation logicielle pour aider l'industrie du dragage
Sans l'aide de l'informatique, l'étude des interactions sol-fluide représente un véritable gouffre financier. Elle exige des expériences à grande échelle pour lesquelles il faut prendre en compte le vent, la gravité, les vagues, les courants et les fonds marins, des caractéristiques qui changent pour chaque nouveau lieu. Un logiciel surmontant les problèmes de calcul associés aux fortes déformations et aux pressions de fluide dues aux interactions entre les sols et les fluides pourrait véritablement changer la donne.

«Notre objectif était de résoudre les problèmes relatifs aux importantes déformations des sols mous (sable, argile, tourbe) interagissant avec l'eau, auxquels sont régulièrement confrontés des domaines comme l'ingénierie off-shore, littorale et côtière ou la protection contre les inondations», déclare le Dr Alexander Rohe, coordinateur du réseau MPM-DREDGE et chercheur chez Deltares.

Le projet avait déjà une longueur d'avance grâce aux travaux précurseurs réalisés par l'Université de Cambridge et Deltares. Ces deux institutions ont établi que la méthode des points matériels (MPM) présente un fort potentiel pour résoudre les problèmes d'interaction sol-fluide. Dans le cadre de MPM-DREDGE, l'appui des quatre principales entreprises européennes de dragage leur a d'autre part permis de proposer des applications spécifiques pour ce secteur.

L'industrie du dragage est en effet cruciale pour résoudre les problèmes relatifs au développement portuaire, à la récupération des terres, à l'exploration pétrolière et gazière, aux parcs éoliens offshore, et à un grand nombre d'autres initiatives impliquant une interaction sol-fluide.

Un appel à l'industrie européenne du dragage

Les applications de MDM-DREDGE concernent en particulier le dragage du sol pour l'extraction du sable et les risques de liquéfaction et d'effondrement qui y sont liés, qui peuvent entraîner un effondrement des talus sous-marins; l'installation de géo conteneurs pour la construction de brise-lames; ainsi que la modélisation de l'érosion pour la conception de fondations offshore, la protection contre l'érosion, les revêtements, les talus sous-marins et les digues/levées.

Maintenant achevé, le projet a permis de développer un code informatique 3D basé sur la méthode MPM qui peut être utilisé pour modéliser des problèmes de grande déformation dans le cadre des interactions sol-fluide. Cet outil numérique a été validé, démontré et intégré dans le logiciel commun Annura3D qui combine des travaux antérieurs de l'Université de Cambridge et de Deltares.

«Nous avons fortement amélioré la MPM afin de modéliser deux continuums, à savoir l'eau et le solide, et leur interaction mutuelle. L'eau peut couler dans des parties solides du sol, les traverser et également s'infiltrer, causant des déformations du sol. La nouvelle approche permet également de modéliser la transition d'état, c'est-à-dire la fluidification d'un matériau solide ou la sédimentation de mélanges sol-eau ou de boue», déclare le Dr Rohe.

Avec son nouveau logiciel, l'équipe espère convaincre l'industrie du dragage d'utiliser des techniques de modélisation numérique avancées pour améliorer l'efficacité de leurs opérations de dragage et la conception de ses ouvrages.

Une version bêta a été publiée en janvier 2017 et la version officielle est attendue pour septembre 2018, dès que le consortium aura procédé aux tests et validé les nouvelles fonctionnalités. À ce stade, la communauté de la recherche MPM d'Anura3D poursuivra le développement et de nouvelles versions seront programmées tous les six mois. «Actuellement, le logiciel n'est pas open source, mais il est disponible à la demande. Nous travaillons sur une version totalement open source dans les trois prochaines années», déclare le Dr Rohe.

De nouveaux projets de recherche basés sur ces résultats ont déjà débuté, tandis que d'autres propositions H2020 ont été soumises pour évaluation.

Thèmes

Life Sciences

Mots-clés

MPM-DREDGE, dragage, outil numérique, logiciel, industrie, Annura3D, méthode des points matériels, pression de fluide, interaction sol-fluide, protection contre les inondations