Contribution a la modelisation numerique d'une section courante de tunnel a faible couverture

Plane section analysis of shallow tunnels with the finite element method

• Auteur / Autrice : NASSURDINE ABDALLAH
• Direction : Jean-Georges Sieffert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Nantes

Résumé

L'objectif principal des travaux presentes dans ce memoire est d'analyser, a partir de la simulation numerique d'un ouvrage souterrain dans un milieu pulverulent, les apports d'un modele de comportement elastoplastique a ecrouissage et a double mecanisme plastique (modele de vermeer) vis a vis d'un modele de comportement elastique parfaitement plastique (modele de mohr-coulomb). La validation <single high-reversed-9 quotation mark>numerique<right single quotation mark> de ce modele sur des chemins de sollicitations triaxiales en contraintes homogenes, a ete etablie a la suite de comparaisons entre les resultats d'une solution analytique explicite et ceux d'une solution obtenue par la methode des elements finis. Cependant, a notre connaissance, ce modele n'a pas ete valide <single high-reversed-9 quotation mark>en lui-meme<right single quotation mark> sur des ouvrages. La qualification des modeles numeriques sur ouvrages <single high-reversed-9 quotation mark>in situ<right single quotation mark> se heurte a diverses difficultes dont la caracterisation du sol, la definition des conditions aux limites et la realisation des mesures. Aussi, pour juger de la pertinence du modele de comportement, nous avons confronte les resultats des simulations numeriques aux essais en centrifugeuse qui offrent une meilleure maitrise des parametres de sol, du chargement, des conditions aux limites et des mesures. Ces travaux s'articulent autour des quatre points suivants :. Une analyse bibliogaphique consacree aux methodes de dimensionnement des tunnels ; il est fait mention des travaux concernant le sol d'une part et le revetement d'autre part, sachant que ceux-ci sont bien souvent dissocies malgre l'interaction sol-structure. L'approche semi-empirique des mouvements de sol induits par les travaux de forage, l'etude analytique du deconfinement ainsi que la modelisation de ces configurations par la methode des elements finis trouvent une large place. . Une presentation du modele de vermeer comprenant la procedure d'identification de ses parametres et des exemples de validation sur chemins de contraintes homogenes ;. L'application de ce modele a l'etude des deplacements dans un massif de sol soumis au deconfinement libre d'une section courante de tunnel ;. L'application a l'etude de l'interaction sol-revetement, en simulant une section courante de tunnel revetu soumis a une charge de surface creee par une fondation filante. Pour la simulation du deconfinement, une certaine amelioration des resultats a pu etre mise en evidence avec le modele de vermeer, au vue de l'evolution des deplacements calcules au sein du massif, plus conforme aux mesures realisees sur le modele physique. Neanmoins, il s'avere tres delicat sur ce chemin de sollicitations, de degager des conclusions definitives concernant les apports de ce modele vis-a-vis du modele de mohr-coulomb. La confrontation des modeles numerique et physique sur des essais de chargement superficiel en presence de tunnel revetu, montre les limites de ce modele meme s'il se revele plus pertinent que le modele elastique parfaitement plastique. Ce travail est complete par une etude parametrique concernant l'etat de contraintes initial et la nature de l'interface sol-revetement. Quelques perspectives sont enfin formulees pour permettre de completer la comprehension du fonctionnement de ce modele dans l'etude du comportement des galeries souterraines.