Analyse numerique des ecoulements d'eau et de la consolidation des sols autour de tunnels creuses dans l'argile

par Mohamed Atwa

Thèse de doctorat en Sciences et techniques

Sous la direction de Jean-Pierre Magnan.

Soutenue en 1996

à l'ECOLE NATIONALE DES PONTS ET CHAUSSEES .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Cette these etudie les ecoulements hydrauliques autour des tunnels creuses en terrains aquiferes et analyse les deformations induites par la consolidation du massif en presence de sols compressibles. Le memoire comporte plusieurs syntheses bibliographiques portant sur les problemes lies aux ecoulements hydrauliques vers un ouvrage souterrain, sur les methodes de calculs existantes pour l'etude de ces ecoulements, sur la reponse hydromecanique des massifs de sols au creusement de tunnel (observations de chantiers) et sur les approches de calculs developpees pour le traitement de la consolidation d'un massif en presence d'une nappe a surface libre. Plusieurs etudes numeriques ont ete realisees a l'aide du progiciel cesar-lcpc. La methode des elements finis a ete utilisee pour analyser les ecoulements autour de tunnels en conditions bidimensionnelles et tridimensionnelles, en regimes permanent et transitoire. Differentes configurations sont etudiees pour etudier le role de l'anisotropie de permeabilite des massifs, leur stratification, et le role du revetement de la paroi du tunnel et de differentes dispositions proposees pour attenuer l'effet des ecoulements au front en construction. La reponse d'un massif de sols compressibles au creusement d'un tunnel a ete analysee par des calculs hydromecaniques couples et un modele de comportement elastoplastique adapte aux sols anisotropes melanie. La these presente, de plus, une contribution au developpement du code de calcul cesar-lcpc. La programmation du modele melanie dans cesar-lcpc a ete adaptee pour traiter la variation de la contrainte de preconsolidation et des modules d'elasticite avec la profondeur, et pour actualiser le coefficient de permeabilite du sol en fonction de la variation de l'indice des vides. Une approche est, par ailleurs, proposee pour le traitement de la consolidation en presence d'un niveau piezometrique variable. Cette approche a ete programmee dans un nouveau module s'integrant dans le code cesar-lcpc et a ete appliquee a l'etude de la consolidation d'un massif sous le chargement d'une fondation et suite a la realisation d'un tunnel. Ce travail s'acheve par la modelisation d'un ouvrage instrumente : le tunnel de grimsby, creuse dans un massif argileux compressible. Les calculs ont ete realises avec differentes lois de comportement et avec differentes hypotheses pour le traitement du couplage au-dessus du niveau piezometrique ; les resultats ont ete compares aux tassements de surface mesures sur une periode de onze ans apres la construction.


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Informations

  • Détails : 475 p.
  • Annexes : 310 ref.

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  • Bibliothèque : Ecole des Ponts ParisTech (Marne-la-Vallée, Seine-et-Marne). Bibliothèque Lesage.
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  • Cote : NS 20281

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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 96 ENPC 9614
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