Stage M2 en BTP (H-F) CESI

Titre : Analyse de la variabilité des terres excavées et définition de critères d'aptitude au réemploi pour la construction en terre crue à l'échelle d'un territoire: application au Grand Lyon

Mots-clés
Terre excavée - Réemploi - Écoconstruction - Variabilité - Territoire

Résumé

Ce stage vise à analyser comment la variabilité des terres excavées, à l'échelle du territoire du Grand Lyon, influence leur aptitude au réemploi, en particulier pour la construction en terre crue. La gestion de ces matériaux soulève aujourd'hui des enjeux environnementaux, économiques et sociaux majeurs. Les difficultés rencontrées dans d'autres territoires, comme l'a montré l'expérience Cycleterre en Île-de-France, soulignent la nécessité d'une approche territoriale, multidisciplinaire et opérationnelle pour anticiper et optimiser leur valorisation. Le stage débutera par un état de l'art réglementaire et normatif clarifiant les cadres actuels du réemploi. Des enquêtes auprès de maîtres d'ouvrage, aménageurs et acteurs de la filière permettront d'identifier les pratiques existantes, les pistes de valorisation éprouvées et les leviers facilitant l'intégration des terres excavées dans les projets. Dans un second temps,·le stagiaire sélectionnera plusieurs chantiers présentant des terres potentiellement adaptées à la construction en terre crue (avec validation par des artisans ou professionnels du secteur), puis en analysera les caractéristiques techniques (granulométrie, argilosité, minéralogie…) ainsi que les paramètres opérationnels (volumes disponibles, conditions logistiques, coûts). Des éprouvettes seront réalisées à différentes échelles afin d'évaluer comment la variabilité du matériau influence le comportement d'éléments constructifs réels. Inscrit dans la continuité de projets récents, tels que TERREAU, ce travail alimentera une dynamique territoriale innovante en vue du montage d'une thèse et renforcera la capacité du Grand Lyon à structurer une filière locale, durable et inclusive de réemploi des terres excavées.

Description des travaux

Contexte

La gestion des terres excavées représente un défi croissant dans les métropoles européennes, où l'augmentation des chantiers d'aménagement génère des volumes importants de déblais. Leur mise en décharge entraîne des coûts économiques élevés et un impact environnemental significatif, renforçant l'intérêt pour leur réemploi local. Parmi les débouchés possibles, la construction en terre crue constitue une option particulièrement pertinente dans le contexte de la transition écologique du secteur du bâtiment.

Cependant, la forte variabilité des sols (granulométrie, plasticité, minéralogie, teneur en argiles, …) constitue un frein majeur à leur utilisation. Les travaux récents montrent que cette variabilité conditionne directement l'aptitude des terres à être réemployées selon des critères mécaniques, hygrothermiques ou constructifs (Aubert et al., 2016 ; Jaquin et al., 2009 ; Fogue djombou et al., 2024). Par ailleurs, plusieurs études soulignent les limites et les opportunités du réemploi des déblais à l'échelle des territoires urbains, ainsi que les contraintes réglementaires et logistiques associées (Hale et al., 2021).

Les expériences récentes montrent qu'une approche territoriale est nécessaire pour comprendre les ressources réellement mobilisables et construire un modèle opérationnel de filière. Le territoire du Grand Lyon, riche en dynamiques d'écoconstruction et engagé dans des politiques d'économie circulaire, constitue un terrain d'étude idéal pour explorer ces synergies. Dans un contexte où le secteur du bâtiment cherche à réduire son empreinte carbone, la terre crue apparaît comme une alternative crédible dont l'impact sur les flux de chantiers commence à être documenté (Blanquart et al., 2024).

Ce stage s'inscrit ainsi dans une perspective de recherche appliquée, mobilisant des compétences en ingénierie, analyse des données et compréhension des usages, en cohérence avec les axes scientifiques du laboratoire CESI LINEACT.

Sujet

Le stage a pour objectif d'évaluer comment la variabilité des terres excavées du territoire du Grand Lyon influence leur aptitude au réemploi en construction en terre crue. Les étapes clés incluent :

1. Analyse et état de l'art

• Analyser le cadre réglementaire et normatif pour identifier les obstacles et zones de flou autour des terres excavées, et positionner la construction en terre crue dans les référentiels existants.

• Mener des enquêtes auprès des acteurs territoriaux (maîtres d'ouvrage, aménageurs, collectivités, entreprises de terrassement, artisans) pour comprendre les pratiques actuelles, les freins organisationnels et les opportunités de valorisation.

2. Caractérisation et convenance pour la terre crue des matériaux

• Identifier des chantiers pilotes présentant des terres à potentiel et réaliser une validation artisanale avec les artisans qui participeront au projet (plasticité, façonnabilité, cohésion, …).

• Caractériser les sols en laboratoire : analyses granulométriques, limites d'Atterberg, teneur en eau, minéralogie, comportement mécanique simple (tâche réalisée avec un laboratoire partenaire).

• Évaluer les contraintes opérationnelles : volumes disponibles, accessibilité, transport, coûts et organisation logistique.

Réaliser des éprouvettes pour tester la manière dont la variabilité des matériaux se traduit dans des composants constructifs

Les résultats issus de la caractérisation des sols et des tests des éléments constructifs seront comparés aux critères de l'outil de décision développé par le CEREMA (Rojat et al. (2020)), afin d'abonder les connaissances sur la convenance des terres excavées pour la construction en terre crue.

3. Analyse territoriale et recommandations

• Élaborer une typologie des terres excavées, réaliser des cartes potentielles et proposer des recommandations pour préfigurer une filière de réemploi adaptée au Grand Lyon.

Livrable final :
Un ensemble de recommandations pour favoriser le réemploi des terres excavées en terre crue sur le territoire, en lien avec les acteurs et la filière locale.

Production scientifique/technique attendue :

· Rapport d'état de l'art : réglementation, normes et pratiques existantes.

· Base de données territoriale : propriétés techniques des terres excavées (granulométrie, composition, humidité…).

· Prototypes d'éprouvettes et résultats d'essais : caractérisation mécanique et physique des terres.

· Cartographie du potentiel de réemploi : analyse spatiale et indicateurs pour identifier les zones favorables au réemploi des terres.

· Recommandations opérationnelles : pour les acteurs du Grand Lyon, favorisant la réutilisation locale des matériaux.

Impacts attendus :

· Développement d'un outil opérationnel pour les acteurs du Grand Lyon

· Participation à la structuration d'une filière locale circulaire et réduction des déchets

· Transfert de connaissances scientifiques et pratiques aux partenaires territoriaux et industriels

· Contribution à la réduction de l'empreinte environnementale et au renforcement de l'économie circulaire territoriale

Perspectives doctorales :
Ce stage constitue un tremplin naturel vers un projet doctoral. La thèse pourrait porter sur la « Modélisation territoriale et prédiction de l'aptitude des terres excavées pour la construction en terre crue : vers un outil régional d'aide à la décision pour une filière locale circulaire ».

Axes principaux de la thèse :

· Caractérisation technique des terres excavées

· …

Compétences

Compétences scientifiques et techniques

· Connaissances en géotechnique ou matériaux de construction ou urbanisme

· Analyse de données et interprétation des résultats

· Intérêt pour la construction durable, la terre crue et l'économie circulaire

· Compétences en cartographie ou SIG appréciées

· Méthodes d'essais en laboratoire (granulométrie, limites d'Atterberg, identification minéralogique, …) appréciées

Compétences relationnelles

· Capacité d'analyse et de synthèse

· Autonomie, rigueur scientifique

· Aisance relationnelle pour mener des entretiens

· Aptitude au travail interdisciplinaire et en lien avec les acteurs du territoire

· Goût pour l'expérimentation et le prototypage

CESI est une école d'ingénieurs qui fait de la promotion sociale par l'excellence un modèle de réussite. Rejoignez un environnement stimulant où l'esprit d'équipe, la diversité des projets et l'autonomie ne font qu'un. Découvrez une école qui a su développer un modèle unique et se donne les moyens au quotidien de relever les grands défis de l'époque. Nos 25 campus, 28 000 étudiants, 8000 entreprises partenaires et 106 000 alumni témoignent de l'impact de CESI au niveau national.

CESI accompagne ses étudiants en utilisant des méthodes innovantes de pédagogie active. L'établissement forme avec rigueur les futurs ingénieurs, techniciens et managers, dans les secteurs suivants : l'Industrie & l'Innovation, le BTP, l'Informatique et le Numérique et le Développement Durable. Parallèlement, CESI concrétise son engagement dans la Recherche à travers des activités menées au sein de son Laboratoire d'Innovation Numérique, CESI LINEACT.

Les partenariats établis avec 130 universités à travers le globe, attestent de l'engagement international de CESI. Ces liens privilégiés offrent aux élèves ingénieurs une mobilité sortante et entrante à l'échelle internationale, façonnée notamment par des stages obligatoires faisant partie intégrante de leur cursus.