Accidents géotechniques des tunnels et des ouvrages souterrains - Méthodes analytiques pour le retour d'expérience et la modélisation numérique

Tunnels and underground constructions geotechnical accidents - Analytical methods for experience feedback and numerical modelling

• Auteur / Autrice : Jamal Idris
• Direction : Jack-Pierre Piguet, Thierry Verdel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil - hydrosystèmes - géotechnique
• Date : Soutenance le 23/10/2007
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL
• Ecole(s) doctorale(s) : RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire environnement géomécanique et ouvrages (Vandoeuvre-lès-Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Marwan Assi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jack-Pierre Piguet, Thierry Verdel, Marwan Assi, Richard Kastner, Youssef Diab, Marwan Alheib
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Richard Kastner, Youssef Diab

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mouvements du sol et construction

Constructions -- Stabilité

Tunnels -- Conception et construction

Mots clés libres

Base de données

Plan d’expérience et modélisation numérique

Maçonnerie

Faible profondeur

Ouvrages souterrains

Instabilité

Risque

Tunnels

Database

Experimental design and numerical modelling

Underground works

Shallow tunnels

Instability

Masonry

Risks

Résumé

L'instabilité des ouvrages souterrains est une cause importante d'accidents tant pendant leur réalisation que pendant leur exploitation. La rétro-analyse d'accidents passés est l'une des méthodes permettant d'améliorer la prévention de tels accidents ainsi que la conception et le dimensionnement des nouveaux projets. Une recherche bibliographique a permis d'établir une base de données de cas d'accidents rencontrés dans les ouvrages souterrains à travers le monde. Ces cas, actuellement au nombre de 230, concernent les phases de construction et d'exploitation d’ouvrages, chaque cas étant caractérisé par plusieurs variables associées aux phénomènes d'instabilité et aux caractéristiques géométriques et géomécaniques de l’ouvrage. Les causes et les conséquences d’instabilités ont été également analysées dont celles liées au contexte géologique et en particulier aux caractéristiques géotechniques des terrains traversés. Cette base de données a permis d’effectuer plusieurs analyses sur les instabilités des ouvrages dont la plus importante est une analyse factorielle de correspondances qui a éclairé les liaisons entres les phénomènes d’instabilités et les différentes modalités de ses variables explicatives. Cette étude propose deux modèles numériques représentatifs des tunnels maçonnés, appuyant sur la modélisation numérique et la technique des plans d’expériences elle porte également sur l’analyse du comportement mécanique de la structure du soutènement en maçonnerie et son évolution en fonction de temps où l’influence des certains paramètres mécaniques du soutènement en maçonnerie a été quantifiée et évaluée par différentes méthodes d’analyses dont l’analyse de la variance et la modélisation par régression multiple

The instability of the underground works is an important cause of many accidents during their construction and exploitation. Experience feedback of previous accidents is one of used methods that allows improving the prevention of such accidents during the design and the construction of new underground works projects. A bibliographical search enabled us to establish a database of tunnels and underground constructions accidents in the world. These database contains currently 230 case related to the two phases of construction and exploitation of underground constructions, each case was characterized by several variables associated to instability phenomena, to geometrical and géomechanicals characteristics of the concerned underground construction. The causes and the consequences of instabilities phenomena were also analysed especially those related to the particular geological context and the géotechnical characteristics of the surrounding ground. The established database enabled us to carry out several analyses on instabilities phenomena like as a factorial correspondence analysis, which aims to discover the relations between instabilities phenomena and their explanatory variables. This study proposes two representative numerical models of vaulted tunnels supported by masonry structure. Biased on the numerical simulation and the experimental design technique, it also relates to the analysis of the mechanical behaviour of the masonry structure support and its evolution in the time, where the influence of certain mechanical parameters of masonry structure was quantified and evaluated by various analyses methods such as multivariate variance analysis and the linear modelling by multiple regression