Modélisation avancée des excavations multi-supportées en site urbain

= Advanced modelling of multi-supported excavations

• Auteur / Autrice : Jad Zghondi
• Direction : Richard Kastner, Fabrice Emeriault
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil. Géotechnique
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École 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, Rhône2007-2015)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Éléments finis, Méthode des

Modèles mathématiques

Villes

Excavation

Génie civil

Résumé

La complexité croissante des projets d’excavations profondes en site urbain ainsi que la limitation de l’impact de ces travaux sur les ouvrages avoisinants requièrent une évaluation la plus précise possible du comportement de ces ouvrages. Cette évaluation doit faire appel à des méthodes de calcul prenant en compte une connaissance limitée (en particulier en phase d’avant-projet) des différents paramètres du problème, plus particulièrement les paramètres mécaniques des sols intéressés par la réalisation de l’ouvrage. L’objectif de cette thèse est d’évaluer la pertinence de différentes approches de calcul des rideaux de soutènements multi-supportés. Elle s’appuie sur la confrontation des résultats de calcul avec ceux d’une campagne d’essais sur modèle réduit et de plusieurs excavations réelles instrumentées représentant un large panel de types de sol, de nombre et disposition des supports ainsi que de précontrainte. L’évaluation de la pertinence des approches de calcul a nécessité la définition d’une méthode d’analyse en retour précise et rigoureuse basée sur un certain nombre d’indicateurs d’erreurs (relatifs aux déformées de la paroi, aux efforts dans les supports ainsi que sur les mouvements de sol observés en surface). Cette analyse en retour a pour objectif essentiel de déterminer, pour chaque approche de calcul, les valeurs les plus représentatives des paramètres de sol qui peuvent expliquer le mieux le comportement de l’ouvrage. Les résultats obtenus montrent notamment que la loi de comportement utilisée lors d’une modélisation d’excavation, devait être au moins du niveau de complexité de la loi Hardening Soil Model (mise en œuvre dans le logiciel Eléments Finis Plaxis), pour pouvoir simuler correctement le comportement de l’excavation et que, pour qu’une démarche d’analyse en retour soit pertinente, on ne peux se contenter de la seule analyse des déformées de la paroi mais que des informations sur les efforts dans les supports sont nécessaires.

The increasing complexity of deep excavation projects in urban areas and the limitation of the impact of these works on surrounding structures require the assessment of the behavior of these structures. This assessment should consider the calculation methods taking into account a limited knowledge (especially in pre-project phase) of the various parameters of the problem, especially the mechanical parameters of soils mobilized by the excavation process. The objective of this thesis is to assess the appropriateness of different approaches for the calculation of the multi-supported flexible retaining structures. It is based on the comparison of calculation results with those of a series of tests on small scale model and of several instrumented excavations representing a wide range of soil types, number and arrangement of supports and prestressing. The evaluation of the adequacy of computational approaches has necessitated the development of an accurate and thorough method of back analysis based on a number of indicators of errors (relative to the deformation of the wall, efforts in the supports and on the observed ground surface movements). The main objective of this method of back analysis is to determine, for each design approach, the most representative values of soil parameters that can best explain the behavior of the structure. The results show that the constitutive law used in numerical model of the excavation should present at least the level of complexity of the Hardening Soil Model (implemented in the FEM software Plaxis) in order to properly simulate the behavior of the excavation and that the process of back analysis is not relevant if one only considers only the deformation of the wall, but requires information on the loads in the supports.