Modélisation du creusement d'un tunnel en terrain meuble : qualification sur chantier expérimental

par Sylviane Bernat

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Bernard Cambou.


  • Résumé

    Ce travail de recherche concerne la simulation numérique du creusement de tunnels en terrain meuble. La stratégie de calcul proposée dans ce mémoire est basée sur : - un modèle de comportement du sol adapté aux chemins de contraintes rencontrés lors du creusement (la loi cjs développée au département de mécanique des solides de l'ECL), - une stratégie d'identification des paramètres du modèle basé sur des essais de laboratoire (oedomètre et triaxial) et des essais in situ (pressiomètre), - un code de calcul support (le logiciel éléments finis cesar-lcpc), - une simulation du creusement en approche 2d dans un plan orthogonal au tunnel. L'ensemble de ces points a été qualifie sur les résultats expérimentaux d'un chantier français de creusement de métro par tunnelier a pression de boue : le prolongement de la ligne d du metro de Lyon-vaise (juin 1993 - mars 1995). La modélisation numérique du creusement sur cesar-lcpc a en particulier été analysée. La simulation classique du creusement consiste a réaliser un deconfinement, c'est-a-dire à réduire progressivement les modules des vecteurs contraintes agissant sur la périphérie de l'excavation. Deux types d'approches sont alors possibles : - on peut réaliser le calcul jusqu'a un taux de dé-confinement final censé représenter l'ensemble du processus, - ou bien on peut chercher à prendre en compte directement l'interaction avec le revêtement mis en place. Ces deux approches ont été analysées et confrontées à partir de deux types d'analyses complémentaires : - des études théoriques ou paramétriques qui ont pour objet une bonne compréhension des phénomènes mis en jeux lors du creusement d'un tunnel et qui doivent aboutir à la définition de procédures de modélisation réalistes, - et enfin des confrontations simulation-expérience issues du chantier de Vaise qui doivent permettre de qualifier les différentes procédures proposées.


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  • Résumé

    This work deals with the modelling of shallow tunelling in soft ground. The proposed computation strategy is based on : - a constitutive model of the soil behaviour adapted to the stress paths encountered during tunneling (elastic-plastic CJS law developed at the Solid Mechanics Department at the Ecole Centrale de Lyon), - a methodology to identify the model constants based on laboratory tests (triaxial and oedometer tests) and in situ tests (pressuremeters), - a computation code (the Cesar finite element software developed at LCPC), - an excavation modeling using a two-dimensional approach in an orthogonal plane to the tunnel. Experiments made on the worksite of Lyon metro line D (June 1993 - March 1995) have been used to validate the modelling procedure of the movements induced in the ground by a slurry shield tunneling technique. The numerical modeling of the excavation in Cesar-LCPD has been analysed in details. The classical excavation modeling considers a stress release at the periphery of the excavation called the "deconfinement" process. Two types of calculations could be considered : - the simulation could be made until a final "deconfinement rate" supposed representative of the whole tunneling process, - or we could try to take into account the interaction of the ground with the lining. These 2 types of simulations were analysed and compared using 2 complementary approaches : - theoretical or parametrical studies with the aimof a best understanding of phenomena induced by tunneling, and in order to define realistic modeling procedures, - comparison with experimental results observed in the Lyon-Vaise experimentation, in order to qualify the different proposed modeling procedures.

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  • Détails : 1 vol. (300 p.)
  • Annexes : 120 réf.

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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : T1663
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