Explosions en milieux complexes

NOTA : Le texte qui suit est partiellement issu du texte d’un projet collaboratif sur les explosions en milieu complexe (projet SIRENE, en cours d’analyse). Les partenaires du projet sont IT Link, le laboratoire PRISME et la société RS2N. APEX solutions est sous-traitant pour la partie modélisation des ondes de choc et des fragments, et WiseBIM est sous-traitant pour l’acquisition de données géométriques concernant les bâtiments.

L’aléa explosion, que l’on retrouve dans les risques industriels ou accidentels comme dans les menaces terroristes ou l’utilisation de munitions lors de conflits armés, est un aléa majeur par l’étendue et la nature des conséquences potentielles sur les structures et les populations. Des évènements récents de différentes natures (explosion de gaz rue de Trévise à Paris en janvier 2019, explosions dans le port de Beyrouth en août 2020, ou encore le dernier en date des attentats suicide à la bombe, le 21 janvier dernier à Bagdad) illustrent l’importance de ces phénomènes et l’influence du milieu urbain.

En champ libre (ce qui n’est en pratique jamais le cas) il est facile de modéliser les paramètres physiques et les conséquences d’une explosion et les calculs sont instantanés. Pour des situations complexes (explosion en milieu urbain, dans un bâtiment ou encore dans un réseau de tunnels), il existe très peu d’approches rapides de modélisation, et l’état de l’art reste le recours à la simulation numérique 3D. Outre les difficultés classiques liées à ces simulations (disponibilité d’un code traitant l’ensemble des phénomènes requis, puissance de calcul nécessaire, technicité des opérateurs…) il existe des limitations intrinsèques plus fondamentales encore : la finesse de maillage nécessaire pour représenter correctement l’onde de souffle aérienne est plus précise que les données géométriques généralement accessibles. De plus, le but étant de définir l’étendue des zones de danger, en en particulier les risques de bris de vitre (milieu urbain) qui représentent 80% à 90% des blessures, cette finesse de maillage ne permet pas de conduire des simulations en un temps raisonnable, même sur les machines parallèles les plus puissantes.

Le fondateur d’APEX solutions, à l’époque au CEA, avait développé avec R. Soulié (à présent au CETID) le code rapide FLASH pour traiter les explosions en milieu urbain, dans le cadre du projet ANR DEMOCRITE. Ce code, s’il se situe au niveau de l’état de l’art international, n’en a pas moins des lacunes.

APEX solutions développe à présent une nouvelle approche rapide pour la simulation rapide des explosions en présence d’obstacles, en rupture totale avec l’existant. Par la suite, l’ensemble des phénomènes liés aux explosions (nous les appelons les quatre cavaliers de l’Apocalypse : onde de souffle, fragments, boule de feu et pression quasistatique) pourra être simulé de manière rapide par la mise en commun des compétences des différents partenaires.

Parmi les situations que nos outils pourront traiter, on peut lister quelques scénarios :

• une équipe d’intervention, en OPEX ou sur le territoire national, doit faire sauter une porte blindée pour s’introduire dans un logement. Quelle est la distance de sécurité à respecter pour les membres de l’équipe ?
• un véhicule suspect est stationné devant une infrastructure critique, ou un colis suspect est trouvé dans un tunnel d’accès à une station de métro. Quelle est la zone qui doit être évacuée, et par où l’équipe d’intervention devra-t-elle intervenir ?
• après une explosion accidentelle ou volontaire, peut-on estimer à quelle masse équivalente d’explosif correspondent les dégâts observés ?
• une entreprise souhaite implanter un nouveau bâtiment dans une zone pyrotechnique. Quelles sont les implantations qui respectent les textes règlementaires en vigueur ?
• des fans zones doivent être définies pour un grand événement sportif. La menace explosive estimée an cas d’attentat terroriste est de 250 kg équivalent TNT. Quelles sont les rues à barrer, et à quelles distances de la zone à protéger ?
• une entreprise implantée en zone péri-urbaine doit cartographier les zones de danger en surpression. Comment évaluer rapidement des zones réalistes tenant compte du bâti existant (les zones PPRT classiques sont évaluées en terrain nu, ce qui n’est absolument pas conservatif en matière de sécurité) ?
• lors d’un chantier de construction, une munition non explosée de la seconde guerre mondiale est mise à jour. Comment déterminer rapidement les limites du chantier de dépollution pyrotechnique ?
• un réservoir contenant un gaz liquéfié sous pression est pris dans un incendie de végétation. Peut-on estimer rapidement les zones de danger ?

Si l’aléa explosion est un de vos centres d’intérêt, n’hésitez pas contacter car nous sommes en train de bâtir une communauté métier sur ce domaine, regroupant acteurs étatiques ou semi-étatiques, opérationnels, bureaux d’études, partenaires académiques et entreprises privées.