= Stability analysis of large slurry shield-driven tunnel on soft clay

Stabilité du front pour les tunneliers à pression de boue de grand diamètre dans les argiles molles

• Auteur / Autrice : Yun Li
• Direction : Richard Kastner, Zixin Zhang
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie Civil
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Lyon, INSA en cotutelle avec Université Tongji de Snaghai, Chine
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LGCIE - Laboratoire de Génie Civil et d' Ingénierie Environnementale, EA 4126 (Villeurbanne, Rhône)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tunnels -- Conception et construction

Tunnels

Sols argileux

Mécanique des sols

Résumé

L’apparition d’une instabilité du front dans le cas de tunneliers à pression de boue de grand diamètre est étudiée par des approches expérimentale et théorique (chapitre 1). Le travail effectué dans le cadre de cette thèse concerne l’étude de ce problème par trois approches différentes appliquées au le cas du projet du Yangtze River tunnel (Shanghai, Chine) est pris comme support. D’abord, des essais sur modèle réduit en laboratoire sont effectués pour modéliser l’excavation (chapitre 2). Ensuite, la stabilité du front est étudiée à partir d’une approche théorique par l’analyse limite d’une part (chapitre 3) et la modélisation numérique 3D (chapitre 4) d’autre part. Les mécanismes de rupture locale et globale par effondrement et par refoulement sont étudiés en considérant les caractéristiques des tunnels de très grand diamètre. Les ruptures par effondrement et par refoulement sont considérées. Les formes et extensions des mécanismes de rupture ainsi que les pressions de boue correspondantes sont présentées et commentées dans les cas extrêmes d’effondrement et de refoulement. Enfin, une analyse critique des données géotechniques du site du tunnel « Shanghai Yangtze River » est effectuée en vue de l’analyse paramétrique de sensibilité vis-à-vis des problèmes de stabilité de front (chapitre 5).

As the slurry shield tunnels of great dimension are widely used in recent years around the world , particular attention is paid to face stability of large or extra-large slurry shield driven-tunnels (Chapter 1). This thesis proposes to deal with the problem using three types of approaches, especially with the back ground of Shanghai Yangtze Tunnel. Firstly, experiments using a small scale laboratory mode to simulate the construction of a slurry shield driven-tunnel performed (Chapter 2). Then, upper-bound approach in limit analysis (Chapter 3) and three-dimensional numerical modeling (Chapter 4) are presented. Both the local failure and global failure in collapse and blow-out are studied when taking into account the characteristics of shield tunnels with large diameter. Finally, the parametric sensibility analysis of large slurry shield tunnel face stability is studied by numerical modeling (Chapter 5). A modified solution of local face stability taking into consideration different construction methods (represented mainly by the unit weight of support medium) is proposed and the partial failure mechanism especially for large slurry shield tunnels is firstly presented in this thesis. The failure mechanisms and critical slurry obtained from both the upper bound approaches and numerical simulations are compared with each other.