Analyse des interactions sol-canalisation et sol-machine pour la pose de conduites par micro tunnelage

= Analyse of the interaction between the micro tunnel machine and the soil and between the pipes and the soil during pipes installation by microtunneling

• Auteur / Autrice : Anne-Lise Beaucour
• Direction : Richard Kastner
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Marière
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : URGC - Unité de Recherche en Génie Civil (Lyon, INSA)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pipelines

Machines-outils -- Lubrification

Frottement

Puits (excavations) -- Fonçage

Résumé

La technique du micro tunnelage demande à être fiabilisée et bien maîtrisée. Les trois paramètres essentiels pour la réussite d'un chantier de micro tunnelage sont : la maîtrise des efforts de poussée, la précision de la trajectoire et l'obtention de cadences satisfaisantes. L'objectif de ces travaux est d'acquérir une meilleure compréhension de l'interaction entre le terrain et la machine et de l'interaction terrain-tuyau afin d'apporter des éléments de réponse sur ces trois points. Nous nous sommes intéressés plus particulièrement à l'estimation de la poussée de fonçage qui est le principal paramètre intervenant dans le dimensionnement d'un projet de micro tunnelage ; la poussée de fonçage conditionne en effet les longueurs des tronçons pouvant être réalisées, le dimensionnement des tuyaux et du massif de réaction. Ce travail repose pour l'essentiel sur le suivi expérimental des chantiers réels dans des conditions de sol et de réalisation variées. L'analyse détaillée des résultats expérimentaux et leur confrontation à diverses méthodes de prévision ont permis de dégager les paramètres les plus importants et d'estimer leur incidence. Le mémoire est organisé en cinq parties : • La première partie, bibliographique, analyse les différents choix techniques pour chacune des fonctions du micro tunnelier. • Dans la seconde partie nous présentons la démarche expérimentale suivie ainsi que le contexte géotechnique et technique des chantiers réels étudiés. • La troisième partie s'intéresse à l'interaction sol-machine : les cadences d’avancement sont analysées en fonction de la nature du terrain, du pilotage et des différents procédés techniques mis en jeu. Par ailleurs les paramètres influant sur la précision de la trajectoire sont mis en évidence et étudiés. • Dans la quatrième partie nous résumons et comparons les différents résultats empiriques et modèles de calcul analytique, cités dans la littérature, qui donnent une estimation des efforts de frottement sol-tuyaux. • La dernière partie, analyse 1 'incidence des paramètres tels que la lubrification, les interruptions de fonçage, les écarts de trajectoire et la surcoupe sur l'amplitude des efforts de frottement et de la poussée totale. Les résultats expérimentaux sont comparés avec les valeurs empiriques et les modèles de calcul utilisés par les différents auteurs.

The micro tunneling process needs to be made reliable and well controlled. The three main parameters for micro tunneling project success are: the control of jacking forces, the alignment accuracy and the obtaining of satisfactory penetration rates. The aim of this work is to gather a better understanding of interaction between soil and pipes and between soil and machine to provide response elements on these three points. We attached particular attention to the estimation of jacking forces which is the main parameters entering into the design of a micro tunneling project; actually, jacking forces govern drive lengths, design of pipes and thrust blocks This work is mainly based on the experimental monitoring of real worksites in various ground and realization conditions. The detailed analysis of experimentation results and their comparison with different forecasting methods enable us to highlight the most important parameters and to estimate their influence. The thesis memorandum is presented as follows: • The first part, describes the micro tunneling process within the different trenchless techniques and presents the different technical choices for each subsystems of the micro tunneler. • In the second part, we present the experimental approach followed as well as the geotechnical and technical context of the studied worksites. • The third part concerns the interaction between soil and machine: the penetration rates are analyzed according to the soil characteristics, the driving and the different technical processes involved. In order respect parameters influencing the alignment accuracy are highlighted and analyzed (mechanical factors linked to equipment, soil, project concept and driving) • In the fourth part different empirical results and analytical calculation models are summarized and compared. These results mentioned in the literature give an estimate of friction forces between pipes and soil. • The last part presents the result obtained on jacking forces and friction forces from the monitoring of real worksites. The effect of parameters such as lubrication, stoppages, deviations and over break on the friction and jacking forces magnitude is highlighted and analyzed. Experimental results are compared with empirical values and calculation models used by different authors.