Étude de la stabilité et du tassement engendré lors du creusement d'un tunnel sans pressurisation : approches expérimentale et numérique

= Tunnel stability and settlement generated during non-pressurized tunneling : experimental and numerical approaches

• Auteur / Autrice : Esfehani Morteza
• Direction : Hervé Di Benedetto
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie Civil
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Ecole nationale des travaux publics de l'Etat (Vaulx-en-Velin, Rhône ; 1975-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modélisation tridimensionnelle

Sols mous

Tunnels -- Conception et construction

Résumé

Ce travail de recherche est consacré à une modélisation du creusement non pressurisé des tunnels hors nappe et ce dans les terrains meubles. La méthode de creusement sans pressurisation implique la maîtrise de la stabilité de la zone non soutenue du tunnel. Les comportements du front de taille et des côtés latéraux de la partie non soutenue d'un tunnel, sont analysés grâce aux résultats d'une campagne d'essais réalisée sur un modèle réduit (échelle 1/20 environ) sous gravité terrestre. •La simulation du creusement de tunnels à faible profondeur dans un sol reconstitué, possédant de faibles caractéristiques mécaniques, a pu être effectuée de façon réaliste. Par ailleurs, une étude a été menée sur les caractéristiques des matériaux utilisés. Ce travail a permis de donner la forme tridimensionnelle de la surface de rupture, ainsi que le mécanisme de rupture. Une comparaison entre les résultats de cette étude expérimentale et ceux obtenus avec deux approches numériques, l'une fondée sur un calcul à l'équilibre limite, et l'autre utilisant la méthode des éléments finis, est présentée. Nous avons pu valider expérimentalement la méthode de calcul numérique à l'équilibre limite, développée à l'ENTPE. Le tassement engendré en surface est également analysé et quelques paramètres influençant son amplitude sont étudiés.

This research task is devoted to a modeling of nonpressurized tunneling in loose ground. The method of tunneling without pressurization implies control of tunnel free zone stability. The behavior of the face and the lateral sides of the free length of a tunnel, are analyzed through the results of tests carried out on a reduced model (scale 1/20 approximately) under natural gravity. Realistic tunneling simulation at law depth in reconstituted sail with small mechanical characteristics was carried out. In addition, a study was undertaken on the characteristics of soils used in the test model. This work made it possible to obtain the three-dimensional form of the rupture surface, as well as the mechanism of collapse. A comparison between the results of this experimental study and those obtained with two numerical approaches, one based on a calculation with equilibrium limit, and the other using the finite element method, is presented. The ENTPE method of numerical calculation (equilibrium limit) was validated through experimentation. Surface generated settlement is also analyzed and some parameters influencing its amplitude are studied.