Aspects mécaniques du creusement d'un tunnel en milieu poreux saturé

Mechanical and hydraulical aspects of tunnel excavation in sandy soils

• Auteur / Autrice : Arnoult Cuvillier
• Direction : Luc Dormieux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géotechnique
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Marne-la-vallée, ENPC

Mots clés

Mots clés libres

Calcul à la rupture

Stabilité

Milieu poreux saturé

Méthodes analytiques

Tunnel

Méthodes numériques

Défaut de résistance à la traction du sol

Ecoulement

Résumé

Le travail envisagé porte sur l'analyse de la stabilité du front de taille de tunnels creusés dans un massif constitué d'un matériau granulaire dans le cadre de la théorie du Calcul à la Rupture (Salençon, 1983). Le premier chapitre consiste à montrer que l'analyse de stabilité dans chacune des phases de construction peut se ramener formellement à la seule étude d'un cas de charge académique dans lequel le problème d'écoulement est découplé. Le deuxième chapitre est consacré à la mise en place du cadre théorique pour la résolution du problème d'écoulement découplé et à l'illustration analytique des méthodes d'approximations variationnelles présentées. Le troisième chapitre est réservé au développement des méthodes numériques de résolution. Après une présentation de l'approche classique fondée sur le principe de minimum en surpression, nous développons deux méthodes distinctes basées sur le principe de minimum en vitesses apparentes. La première s'inspire des formulations variationnelles lagrangiennes hybrides et la seconde utilise le concept de " potentiel-vecteur " qui permet de construire très simplement des champs de vitesses cinématiquement admissibles. Dans le quatrième chapitre, nous analysons l'influence de la profondeur de recouvrement et du rapport d'anisotropie de la perméabilité sur l'écoulement à l'aide des méthodes numériques développées précédemment. Dans le dernier chapitre, nous nous intéressons à la stabilité du front de taille et mettons en oeuvre la méthode cinématique du Calcul à la Rupture. Nous analysons en outre la stabilisation du front de taille par clouage et nous étudions le cas d'un matériau présentant un défaut de résistance à la traction. En pratique, l'étude du problème abordé montre l'inconvénient systématique des méthodes en surpressions (par rapport à celles en vitesses apparentes) qui sous estiment sensiblement le débit sortant au front de taille et surtout le risque d'instabilité de ce dernier.