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In an attempt to go beyond the conventional laboratory experiments widely reported in literature around the emerging technique ofsoil bio-cementation, this work addresses key challenges related to its large-scale application. Precisely, a state-of-the-art installation witha draining bottom boundary is introduced and a novel treatment strategy, based on ex-situ hydrolysis within a 1000 L bioreactor, isdescribed. Hydrolyzed solutions are injected in a tank filled with 0–4 mm sand, via a system of eight injection tubes to treat a total surfaceof 40 m2 across a depth of 2 m. A multilevel, spatial and temporal quality control system is used to monitor the injection processes acrossseveral cycles via chemical and hydraulic means. In total, 20.8 m3 of reactant solutions are supplied to the targeted zone, equal to onepore volume and over 120 chemical analyses are carried-out. Reaction efficiencies overall exceeded 80%, while by increasing the numberof treatment cycles, and thus calcification levels, a gradual increase in the recorded pressure at the injection inlet was captured, thatreached up to 75 kPa. Zones where the injection pressure increased the most are found to yield better resistance in the vicinity of thecorresponding injection tube. A dynamic penetrometer campaign reveals that increase in the tip resistance, is found to exceed 5 MPaand yields more homogenous response across the bottom 0.5 m of the tank, which is believed to reflect the effect of initial confinementon the deposition of calcite. For the zones with the highest cementation, correlated u’ values yield a 5
increase, while the oedometricmodulus is found to double. The results suggest that ex-situ bio-cementation, where hydrolysis occurs in bioreactors instead of inside thesoil mass, is capable of yielding similar precipitation efficiencies and mechanical improvement compared to traditional bio-cementation,where bacteria are injected directly into the soil. Finally, the monitoring of MICP at the scale of typical geotechnical works is discussedalong with the problematic of residual ammonium, which in this study is found to reach absorded quantities of 4 mol/L.

The progressive degradation of railway ballast over time increases the degree of ballast fouling and poses significant drainabilityconcerns leading to frequent maintenance activities. To avoid such issues, an effective and continuous characterization ofthe physical properties of the ballast layer is deemed necessary. This paper introduces the combined use of a bender element(BE) piezoelectric field sensor and a PANDA dynamic cone penetrometer for periodic evaluations of ballast condition overthe traffic use. To simulate various levels of ballast degradation, box tests were conducted using a dolomitic ballast materialcompacted in a laboratory-sized testbed with fouling indices ranging from zero to 39%. BE sensor pairs were embedded inthe ballast layer to calculate the small strain modulus behavior of the ballast assessed through shear wave velocity measurementsunder different confinement conditions. Strength profiles of the ballast at different fouling levels were also measuredusing the PANDA penetrometer. Experimental findings from both test methods indicate the existence of a dense state ofballast linked to a certain fouling index that maximized stiffness and strength characteristics of the tested ballast in dry condition.Accordingly, the potential use of BE field sensors embedded within in-service ballasted track coupled with periodicpenetration testing can be a viable approach to evaluate ballast layer degradation. Various void packing conditions associatedwith ballast fouling levels can be linked to important ballast layer modulus and strength behavior. Further, such smart sensingof ballasted track behavior can provide long-term performance monitoring solutions for ballast cleaning and maintenancescheduling.

Le phénomène de liquéfaction concerne certaines formations géologiques définies par leur nature (sables, limons,vases), granulométrie (uniforme, de 0,05 à 2 mm) ; cohésion (plasticité faible), densité (lâche et moyenne) et degré desaturation (saturée). Généralement ce phénomène a lieu dans des sols sableux non cohésifs et saturés ; mais aussi dansdes sables moyennement grossiers, des limons alluvionnaires, des cendres, des résidus miniers… qui peuvent formerdes dépôts peu denses et instables, particulièrement si ceux-ci présentent une granulométrie uniforme et des particulesde forme arrondies. La liquéfaction se produit principalement dans les sols proches de la surface (z < 15m) et rarementdans des couches plus profondes. La plupart des cas recensés dans la littérature concernent les 10 premiers mètres deprofondeur.

Lateritic soils are the most common materials in tropical areas and widely used in pavement engineering. Infact, in these areas, pavement compaction control is generally performed through the measurements of thein-situ unit weight of the soils. However, these methods are time-consuming and expensive. So, in manycountries, methodology based on the use of the dynamic penetrometer has become widespread for rapid andless costly control of pavement quality. This methodology is efficient but requires calibration between thecone resistance and the dry unit weight. Due to the specific nature of lateritic soils, to their assumed widevariability and probably to other reasons, no calibration has actually been performed in-situ for these soils. Thecalibrations performed until now, has been carried out using chambers in the laboratory. This process providessome bias for the prediction of in-situ dry unit weight, due to the chamber boundary effects which affect coneresistance. This paper proposes a methodology that consists of testing the soils in-situ and in the laboratory,studying cone resistance according to compaction parameters in order to estimate the boundary effects andto propose a model to take them into account when predicting in-situ dry unit weight.

This work presents the results of tests carried out as part of the study of the influence of ballast fouling materials and compaction states on the dynamic cone resistance. It is a complement for a previous study on the statistical analysis of the influence of ballast fouling on penetrometer and geoendoscope data [1].As a result of this previous work, a particular behaviour of the average cone resistance was highlighted. The cone resistance (qd) initially increases with Fouling Index, highlighting the mechanical resistance to penetration improvement of the ballasted layer. Then, when the ballast is fouled, this mechanical resistance decreases. However, the tests cases This behaviour was highlighted for specimens without compaction differences.The present study exposes results obtained from similar test specimens compacted in two new distinct sates. For the same range of Fouling Index (FI), this study confirms the previously highlighted behavior for more compacted test cases with only sandy fouling material.

La caractérisation de sols est une condition indispensable pour le dimensionnement des fondations.Au niveau mondial, les travaux de caractérisation, dont l’objectif est de fournir les paramètres du solpermettant d’adapter l’ouvrage au terrain, sont souvent basés sur la réalisation d’essais in situ.Toutefois, la plupart des essais géotechniques in situ ne permettent pas d’identifier directement lesparamètres constitutifs des couches de sol. De plus, la plupart de ces méthodes ne permettent pasd’avoir une caractérisation des sols de surface avec grande résolution et à faible coût.L’essai de chargement dynamique en pointe (DCLT) réalisé au pénétromètre léger instrumentéPANDA 3® permet d’obtenir des signaux de force, de vitesse et de déplacement au niveau de lapointe au cours de la pénétration. L’essai DCLT permet ainsi d’obtenir une courbe de chargementdynamique du sol lors de la pénétration : la courbe DCLT. Le caractère dynamique et transitoire decette technique, rend possible l’application des méthodes d’analyse intégrant différentes approches(e.g. essais de choc, modèles analytiques d’interaction sol-pointe).L’essai DCLT étant assimilable à un essai de choc, l’exploitation des signaux de force et de vitesselors des premiers instants suivant l’impact permet ainsi d'étudier le comportement à faiblesdéformations et d’en déduire une mesure de vitesse d’ondes du sol. Par ailleurs, du fait de lasollicitation, de la géométrie et des conditions aux limites, l’essai est similaire également à l’essai dechargement dynamique de pieu, où la réponse du sol en pointe est exprimée à l’aide d’un modèled’interaction. Actuellement, un modèle d’interaction de type masse-ressort-amortisseur est le plussouvent appliqué pour exploiter ce type d’essai. Toutefois, celui-ci ne permet pas de traduirecorrectement le phénomène, ni d’accéder à des paramètres d’usage courant en géotechnique (e.g.paramètres effort-déformation). C’est pourquoi, il s’avère nécessaire appliquer une méthodologied’interprétation basée sur un modèle d’interaction plus réaliste et alimenté par les paramètrescaractérisant le comportement du sol déterminé lors de l’essai. Cela constitue le principal objectif dece travail de Thèse Phd.Pour ce faire, une étude expérimentale en laboratoire a été effectuée sur des sables propres deréférence. Ceci afin d’évaluer les différentes méthodes d’interprétation existantes et de testerl’application d’un modèle d’interaction propre à l’essai. Cette étude expérimentale, basée sur laréalisation d’essais de chargement dynamique et statique en chambre d’étalonnage, a permis dedémontrer que les courbes DCLT sont qualitativement comparables aux courbes d’essais statiques.Pour compléter l’étude expérimentale, un modèle numérique en différences finies a été conçu afin desimuler l’essai DCLT. Ce modèle a permis de confirmer les constatations expérimentales etd’investiguer l’influence de différents paramètres. L’analyse des courbes DCLT numériques a permisde vérifier les méthodes d’obtention des paramètres de résistance et de déformation intégrant laméthodologie proposée.Finalement, l’application de la méthodologie d’interprétation des résultats d’essais DCLT est illustréein situ sur un site sableux. Les résultats DCLT obtenus sont comparés à ceux issus des différentesméthodes d’investigation.

La liquéfaction est un phénomène qui peut engendrer des dommages importants pour les êtres humains et leurs activités, et l'évaluation de ce phénomène nécessite donc une attention particulière .Actuellement, l'évaluation du potentiel de liquéfaction peut être réalisée à partir d’essais en laboratoire ou in situ, mais chaque équipement et méthodologie présente des avantages et des inconvénients qui peuvent limiter leur utilisation. Sur cette base, le développement de nouvelles méthodes d'évaluation du potentiel de liquéfaction est nécessaire. Dans ce contexte, une méthode d'évaluation du potentiel de liquéfaction, basée sur la réalisation d'essais de pénétration dynamique à énergie variable, à l'aide d'un pénétromètre dynamique instrumenté d'accéléromètres et de capteurs de déformation permettant la mesure de signaux dynamiques pour chaque impact de marteau, a été proposée. Pour le développement de la méthode proposée, des essais de pénétration dynamique ont été réalisés sur des massifs de sables d’Hostun (HN31) et de Fontainebleau (NE34) dans une chambre d'étalonnage K0. Des essais triaxiaux cycliques pour évaluer les propriétés de liquéfaction des deux sables ont également été réalisés. Avec l’ensemble des résultats obtenus, on peut conclure que la méthode proposée permet d'évaluer les propriétés de liquéfaction des sables.

Among the geotechnical in situ tests, the dynamic penetration test (DPT) is commonly used around theworld. However, DPT remains a rough technique and provides only one failure parameter: blow count orcone resistance. This paper presents an improvement of the dynamic cone penetration test (DCPT) forsoil characterisation based on the wave equation theory. Implemented on an instrumented lightweightdynamic penetrometer driving with variable energy, the main process of the test involves the separationand reconstruction of the waves propagating in the rods after each blow and provides a dynamic coneload-penetration (DCLT) curve. An analytical methodology is used to analyse this curve and to estimateadditional strength and deformation parameters of the soil: dynamic and pseudo-static cone resistances,deformation modulus and wave velocity. Tests carried out in the laboratory on different specimens(wood, concrete, sand and clay) in an experimental sand pit and in the field demonstrated that theresulting DCLT curve is reproducible, sensitive and reliable to the test conditions (rod length, drivingenergy, etc.) as well as to the soil properties (nature, density, etc.). Obtained results also showed that themethod based on shock polar analysis makes it possible to evaluate mechanical impedance and wavevelocity of soils, as demonstrated by the comparisons with cone penetration test (CPT) and shear wavevelocity measurements made in the field. This technique improves the method and interpretation of DPTand provides reliable data for shallow foundation design.

Fouling and deterioration of the ballast are a major problem in opera-tion of railway tracks. Its characterization is thus a fundamental task to optimize decision-making in maintenance or renewal programs. This study aims to char-acterize the fouled ballast using a dynamic penetrometer (PA.N.D.A) and geoen-doscope test1. The methodology presented consists in analyzing the resistance properties of each layer by means of dynamic cone resistance (qd) and then per-forming a geoendoscope test to obtain borehole images for a material character-ization. Statistical analysis of cone resistance and statistical image parameters (texture and colometry) shows their dependence on the degree of fouling as well as on its nature. As ballast fouling increases, the average cone resistance initially increases and then decreases. Images features also depend on the proportion of fouling but especially allow to distinguish different contents of fine pArticles in the fouling material. However, each of the measurements taken separately is not sufficient to determine a ballast fouling amount. In this way, a last study on data fusion has been carried out and shows an improvement in the quantification of the Fouling Index.