Etude sur modèle réduit bidimensionnel du champ de déplacement induit par le creusement d'un tunnel à faible profondeur : interaction avec les ouvrages existants

= A study on a 2D reduced model of the displacement field induced by the tunnel excavation with shallow soil : covers and its interaction with the existing structures

• Auteur / Autrice : Ismail Al Abram
• Direction : Richard Kastner
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Lyon, INSA

Mots clés

Mots clés contrôlés

Simulation par ordinateur

Excavation

Tunnels

Résumé

L'objectif de cette these est l'etude, sur modele reduit et par simulation numerique, des mouvements du sol provoques par les phases de deconfinement et reconfinement rencontres lors du creusement des tunnels. L'experimentation est realisee sur modele reduit bidimensionnel utilisant le sol analogique de Taylor-Schneebeli et la technique d'imagerie numerique pour identifier le champ de deplacement et de deformation dans l'ensemble du massif et examiner l'incidence de divers parametres : variation du diametre du tunnel, profondeur du tunnel, presence d'ouvrages existants. La connaissance precise du champ de deplacement experimental et des conditions aux limites ont ete utilisee pour effectuer une etude de validation de lois de comportement dont les parametres sont cales sur des essais biaxiaux et des essais oedometriques realises sur les rouleaux de Schneebeli. Le comportement du sol analogique est pris en compte avec deux lois ; une adaptation de la loi elastique-plastique parfaite (Mohr-Coulomb), une loi implementee au laboratoire composee d'une partie hyperbolique type DUNCAN et d'un critere de plasticite (Mohr-Coulomb). Ces modeles ont ete utilises en deformation plane classique et en vrai 2D. Les resultats obtenus par l'intermediaire de la modelisation sont compares a ceux obtenus par l'experimentation en terme de champs de deplacements au sein du massif et, en terme de cuvette de tassement.

The soil displacements were studied by experimentation on models and numerical simulation. An analogical soil of Taylor-Schneebeli type was used in a 2-dimensional model. The experimentation was analysed with the help of numerical image technique which allowed us to identify the displacement field and the deformations in the soil mass and particularly around and above the tunnel as well as on the ground surface. The influence of various parameters is considered: variation in the diameter of the tunnel, depth of the tunnel, presence of the existing structures. The knowledge gained from the displacement field and the boundary condition is used to study the validity of the different constitutive laws describing the sail behaviour. The different parameters used in these laws are obtained by performing biaxial and oedometric tests on Schneebeli rods. The soil behaviour is taken into account by two laws: the first law is an adapted form of perfect elasto-plasticity (Mohr-Coulomb), the second one consists of a hyperbolic part of Duncan type to which is incorporated a criterion of plasticity (M-C). These models are used in plane strain and true 2D. The experimental results are compared to those obtained by modelisation especially concerning the displacement field in the soil mass and the settlement curve. This study helped us to show: • the limits of utilisation of a perfect elasto-plastic law with a single modulus (loading/unloading). • the importance of the dilatancy of the material. • the domain of validation of these simple models where a good agreement between calculation and experimentation was obtained.