Mémoire Online: Modélisation numérique de l’effet de la construction d’un ouvrage souterrain sur le comportement de la superstructure

Mémoire Online modélisation numérique de l’effet de la construction d’un ouvrage souterrain sur le comportement de la superstructure, tutoriel & guide de travaux pratiques en pdf.

Etude bibliographique sur les tunnels

Introduction

L’extension des voies de communication (routes, autoroutes, voies ferrées) impose souvent des franchissements difficiles qui conduisent généralement à la construction de tunnels. De meme l’encombrement de la surface du sol dans les villes rend nécessaire la construction d’ouvrage souterrain (voiries et métros).
Les ouvrages souterrains sont donc de types d’usages et de dimensions trés divers,on distingue deux grandes catégories :
– Les ouvrages souterrains et structures enterrées (usines et gare souterraines, parkings,  lieux de stockage, excavations miniéres).
– Les ouvrages de section plus ou moins réguliére (tunnels, buses, galéries, tuyaux, canalisations).
Les problémes majeurs liés à la construction de ses ouvrages sont :
– La stabilité du terrain pendant les travaux notamment au front de taille ;
– Le choix du type de souténement et de revêtement à mettre en œuvre pour assurer la  tenue des parois à court terme,puis à long terme ;
– La maitrise des mouvements engendrés en surface par le creusement particulier ; lorsque l’ouvrages est construit à une faible profondeur ou à proximité d’autre structures(en site urbain) ;
– Maitrise des phénoménes hydrauliques (présence d’une nappes aquiféres).
Les ouvrages souterrains sont entiérement contenus dans un massif de sol ou de roche , leurs dimensionnements nécessitent donc des reconnaissances geotechniques précises sur toute la longueur de l’ouvrage, quatre catégories d’outils de calcul sont habituellement utilisées:les méthodes semi-empiriques, les méthodes de calcul à la rupture ,les méthodes analytiques et les méthodes numériques (éléments finis, différences finies, éléments distincts). Depuis plus de deux décennies la MEF est couramment utilisée pour simuler le fonctionnement des ouvrages souterrains, les méthodes numériques sont maintenant bien au point, les méthodes analytiques sont utilisées pour obtenir des ordres de grandeur ou pour controler les résultats des modélisations complexes, de meme que les méthodes semi-empiriques apparaissent souvent comme une approche d’estimation des tassements, les outils de calcul permettent d’accéder aux quantités suivantes:
– Les tassements provoqués en surface (ouvrages à faibles profondeur).
– Les déformations liées aux interfaces (sol-structure ).
– Les efforts repris par le souténement.
– Les effets hydrauliques induits par les travaux .

Technique de construction des ouvrages souterrains

Depuis une trentaine d’annèes, de nouvelles méthodes de construction ont été introduites sur les chantiers, elles permettent de réaliser des ouvrages en site urbain dans des terrains meubles et aquiféres sans occasionner de dégats importants en surface du sol, la simulation d’un ouvrages souterrain est liée étroitement à la méthode d’excavation et la réponse du massif, la connaissance de ses techniques de construction est importante pour arriver à des phasages de modélisation satisfaisante.

Techniques de creusement

Une technique de construction doit permettre l’abattage et la stabilisation du terrain tout en respectant certains critéres d’économie et de rapidité.Plusieurs techniques existent et leur emploi varie selon le type de projet (géométrie de l’ouvrage, profondeur), on distingue trois techniques de creusement :
– Creusement à l’explosif ;
– Creusement à attaque ponctuelle ;
– Creusement au tunnelier (TBM).

Abattage à l’explosif

L’abattage avec emploi des explosifs est généralement utilisé pour l’exécution de tunnels situés dans les roches pour lesquels un abattage manuel (marteaux piqueurs, pelle hydraulique) ou un terrassement mécanique (machine foreuse pleine section ou à attaque ponctuelle, brise roche) n’est plus envisageable du point de vue technique ou économique. L’abattage à l’explosif s’effectue pour chaque volée d’avancement de manière cyclique selon les opérations élémentaires suivantes :
– traçage et perforation du plan de tir ;
– chargement des trous de mines et tir de la volée ;

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Modélisation numérique de l’effet de la construction d’un ouvrage souterrain sur le comportement de la superstructure (8.67 MB) (Rapport PDF)
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