PFE & RAPPORT Etude numรฉrique de la stabilitรฉ d’une section du Tunnel T4 de l’autoroute Est-Ouest PDF
Introduction gรฉnรฉrale
Chapitre I : Construction des tunnels
I.1. Introduction
I.2. Etape dโinvestigation et de caractรฉrisation
I.2.1. Usage des galeries de reconnaissance
I.2.2. Objectifs des galeries
I.2.3. Section dโessai รฉlargie
I.3. Rรฉalisation
I.3.1. Technique de creusement
I.3.2. Reconnaissances spรฉcifiques ร la mรฉcanisation de lโexcavation
I.3.2.1. Moyens
I.3.2.2. Essais de rรฉsistance
I.3.2.3. Essais dโabrasivitรฉ
I.3.2.4. Dรฉtermination des discontinuitรฉs
I.4. Mรฉthode de creusement
I.4.1. La mรฉthode dโexcavation par section (sequentielle)
I.4.1.A. Creusement ร lโexplosif
I.4.2. Creusement mรฉcanisรฉ
I.4.2.1. Creusement au tunnelier (Tunnel Boring Machine TBM)
I.4.2.2. Creusement ร attaque ponctuelle
I.5. Les mouvements de sol dรป au creusement dโun tunnel
I.5.1. Description gรฉnรฉrale des mouvements de sol
I.5.2. Calcul des tassements
I.5.3. Relation entre le dรฉplacement en clef de tunnel et le tassement en surface
I.5.4. Perte de volume
I.6. Soutรจnements et revรชtements
I.6.1. Soutรจnement
I.6.1.1. Les diffรฉrents types de soutรจnement
I.6.1.1.1. Les soutรจnements agissant par supportage
I.6.1.1.1. A. Les cintres
I.6.1.1.1. A.1. Les cintres mรฉtalliques lourds
I.6.1.1.1. A.2. Les cintres mรฉtalliques lรฉgers et coulissants
I.6.1.1.1. B. Tubes perforรฉs (voรปte parapluie)
โข La voรปte parapluie
โข Lโenfilage en calotte
โข Les voรปte-parapluie emboรฎtรฉes
โข Structures plus rigides (arc cellulaire)
I.6.1.1.1.B.1. Avantage du prรฉ-soutรจnement par voรปte parapluie
I.6.1.1.2. Les soutรจnements agissant ร la fois par confinement et comme armature du terrain encaissant
I.6.1.1.2. A. Boulons ร ancrage ponctuel
I.6.1.1.2. B. Boulons ร ancrage rรฉparti
I.6.1.1.2. C. Barres foncรฉes dans le terrain
I.6.1.1.3. Les soutรจnements agissant par confinement du terrain encaissant
I.6.1.1.3. A. Bรฉton projetรฉ
I.6.1.1.4. Les soutรจnements agissant par consolidation du terrain et modification de ses caractรฉristiques gรฉotechniques ou hydrologiques
I.6.1.2. Choix dโun mode de soutรจnement
I.6.2. Revรชtement
I.6.2.1. Les diffรฉrents types de revรชtement
I.6.2.1. A. Revรชtement en bรฉton coffrรฉ non-armรฉ
I.6.2.1. B. Revรชtement en bรฉton coffrรฉ armรฉ
I.6.2.1. C. Revรชtement en bรฉton projetรฉ
I.6.2.1. D. Revรชtement en voussoirs prรฉfabriquรฉs
I.7. Etanchรฉitรฉ des tunnels
I.7.1. Les raisons de lโรฉtanchรฉitรฉ
I.7.2. Choix du systรจme dโรฉtanchรฉitรฉ
I.7.3. Type de produit dโรฉtanchรฉitรฉ
I.7.4. Choix des solutions
I.8. Conclusion
Chapitre II : Classification des massifs rocheux et dimensionnement des tunnels
II.1. Introduction
II.2. Mรฉthodes empiriques ou Mรฉthodes de classifications
II.2.1. Mรฉthode de K. Terzaghi
II.2.2. Rock Quality Designation (R.Q.D )
II.2.3. Mรฉthode de Z. Bieniawski
II.2.4. Mรฉthode de N. Barton
II.2.4.1. Gรฉnรฉralitรฉs
II.2.4.2. Domaine dโapplication du Q-system
II.2.4.2. A. Dรฉtermination du mode de soutรจnement
II.2.4.2. B. Dรฉtermination des efforts
II.2.4.2. C. Dรฉtermination du module de dรฉformabilitรฉ du massif
II.2.5. Classifications de lโAFTES (1993)
II.2.5.1. Principe
II.2.5.1. A. des critรจres relatifs ร lโouvrage et ร son mode dโexรฉcution
II.2.5.1. B. des critรจres relatifs ร lโenvironnement
II.2.5.2. Recommandations
II.2.6. Mรฉthode de lโindice de rรฉsistance gรฉologique GSI (Geological Strength Index)
II.2.6.1. Le GSI modifiรฉ (Sonmez et Ulusay, 1999)
II.2.6.2. Corrรฉlations entre les diffรฉrentes mรฉthodes de classification
II.3. Mรฉthodes Analytiques
II.3.1. Les Mรฉthodes analytiques รฉlastique
II.3.2. Les Mรฉthodes analytiques รฉlasto-plastique
II.3.2.1. Thรฉorรจme limite
II.3.2.1. A. Solution statiquement admissible de Caquot (1956)
II.3.2.1. B. Solution statiquement admissible dโAtkinson et Potts (1977)
II.3.2.1. C. Solution statiquement admissible de Mรผhlhaus (1985)
II.3.2.2. Thรฉorรจme de Panet
II.3.2.2. A. Critรจre de rupture et loi de comportement plastique
II.3.2.3. Mรฉthode convergence-confinement
II.3.2.3. A. Dรฉfinition de la convergence
II.3.2.3. B. Principe de la mรฉthode convergence-confinement
II.3.2.3. C. Dรฉtermination du taux de dรฉconfinement ร lโapplication du soutรจnement
II.3.2.3. D. Mรฉthodes fondรฉes sur la convergence du tunnel non soutenu
โข Comportement รฉlastique du massif
โข Comportement รฉlasto-plastique du massif
II.3.2.3. E. Mรฉthodes fondรฉes sur la convergence du tunnel soutenu
II.3.2.3. F. Le comportement mรฉcanique des soutรจnements
II.4. Les mรฉthodes numรฉriques
II.4.1. Mรฉthodes numรฉriques appliquรฉes aux tunnels
II.3.2. Les diffรฉrents types de modรฉlisations de tunnel
II.4.2.1. La modรฉlisation 2D en dรฉformations planes
II.4.2.2. La modรฉlisation 2D en conditions axisymรฉtriques
II.4.2.3. La modรฉlisation tridimensionnelle
II.5. Conclusion
Chapitre III : Renforcement du front de taille dโun tunnel par boulonnage.
III.1. Introduction
III.2. Phรฉnomรจne de dรฉcompression du massif
III.3. Lโanalyse des dรฉformations contrรดlรฉes dans les roches et dans les sols ADECO-RS .
III.3.1. Les phases particuliรจres de lโapproche ADECO-RS
III.3.1.1. Phase reconnaissance
III.3.1.2. Phase de diagnostic
III.3.1.3. Phase de thรฉrapie
โข Mesure dโextrusion
โข Relevรฉs topographiques
โข Mesure de prรฉ-convergence
III.3.1.4. Phase opรฉrationnelle
III.3.1.5. Phase de vรฉrification
III.4. Le boulonnage au front de taille
III.4.1. Histoire du clouage des terres
III.4.2. Technique de boulonnage frontal
III.4.2.1. Les boulons ร ancrage ponctuel
III.4.2.2. Les boulons ร ancrage rรฉparti
III.4.2.3. Les boulons ร friction
III.4.3. Caractรฉristiques dโun boulon en fibre de verre
III.4.3.1. Caractรฉristiques du scellement
III.4.3.2. Mise en place dans le massif
III.5. Dimensionnement du boulonnage frontal
III.5.1. Approche en stabilitรฉ
III.5.1. A. Analyse type รฉquilibre limite
III.5.1. B. Calcul ร la rupture
III.5.2. Approche en dรฉformation
III.5.2. A. Calcul analytique
III.5.2. B. Approches homogรฉnรฉisรฉes
III.5.2. B.1. Amรฉlioration des paramรจtres dโรฉlasticitรฉ et de plasticitรฉ anisotropes .
III.5.2. B.2. Homogรฉnรฉisation simplifiรฉe
III.5.2. B.3. Symรฉtrie cylindrique
III.5.2. B.4. Approche en symรฉtrie sphรฉrique
III.5.3. Calculs numรฉriques
III.5.3.1. Approches simplifiรฉes
III.5.3.1. A. Module du sol renforcรฉ
III.5.3.1. B. Cohรฉsion renforcรฉe
III.5.3.1. C. Modรจle dโIndraratna
III.5.3.1. D. Pression appliquรฉe au front de taille
III.5.3.2. Homogรฉnรฉisation
III.5.3.3. Approches prenant en compte la modรฉlisation complรจte du terrain et du renforcement
III.5.3.3. A. Modรจles en dรฉformations planes
III.5.3.3. B. Modรจles tridimensionnels
III.6. Conclusion
Chapitre IV : Description et auscultation du Tunnel T4
IV.1. Introduction
IV.2. Description gรฉnรฉrale du tunnel T4 de lโautoroute est-ouest
IV.3. Conditions gรฉologiques et gรฉotechniques
IV.4. Conditions hydrologiques
IV.5. Mรฉthode de rรฉalisation et de soutรจnement
IV.5.1. Les principes dโexรฉcution du chantier sont les suivants
IV.6. Processus de renforcement du tunnel T4
IV.7. Le comportement diffรฉrรฉ (le fluage)
IV.8. Auscultation du tunnel T4
IV.8.1. Les paramรจtres ร mesurer
IV.8.1.1. Paramรจtres gรฉomรฉtriques
IV.8.1.1.A. Tassement et rotation en surface
IV.8.1.1.B. Dรฉplacement en forage
IV.8.1.1.C. Convergence de la paroi
IV.8.1.1.D. Dรฉformation du revรชtement dรฉfinitif
IV.8.1.1.E. Lโextrusion
IV.8.2. Paramรจtres mรฉcaniques
IV.8.2.1. Force (tirant, boulon, pied de cintreโฆ)
IV.8.2.2. Contraintes dans le massif ou le soutรจnement
IV.8.3. Paramรจtres hydraulique
IV.9. Conclusion
Chapitre V : Aperรงu sur lโoutil numรฉrique et les lois de comportements de sol
V.1. Introduction
V.2. La mรฉthode des รฉlรฉments finis
V.3. Hypothรจses de calcul et modรจles numรฉriques
V.4. Le code Plaxis 3D Tunnel
V.5. Formulation dโune loi de comportement
V.5.1. Lois de comportement รฉlastique
V.5.1.1. Comportement รฉlastique linรฉaire isotrope (loi de Hooke)
V.5.1.2. Lois รฉlastiques non linรฉaires incrรฉmentales
V.5.1.3. Loi รฉlastique non linรฉaire incrรฉmentale de type hypoรฉlastique
V.5.1.4. Le modรจle hyperbolique
V.5.1.5. Le module variable
V.5.5. Conclusions sur les lois sans plasticitรฉ
V.5.2. Lois de comportement รฉlastoplastiques
V.5.2.1. Notion de surface de charge
V.5.2.2. Loi dโรฉcoulement
V.5.2.3. Loi dโรฉcrouissage
โข Loi dโรฉcrouissage isotrope
โข Loi dโรฉcrouissage cinรฉmatique linรฉaire
V.5.3. Technique de rรฉsolution
V.6. Procรฉdure dโitรฉration dans Plaxis
V.7. Lois de comportements utilisรฉs dans Plaxis
V.7.1. Modรจle รฉlastique linรฉaire
V.7.2. Modรจle de Mohr-Coulomb
V.7.3. Modรจle: Hardening Soil Model (HSM)
V.7.3.1. Courbe effort-dรฉformation
V.7.3.2. Les modules
V.7.4. Modรจle pour les roches fracturรฉes (Jointed Rock model)
V.7.5. Modรจle pour sols โmousโ avec effet du temps (Soft Soil Creep Model, SSCM)
V.7.5.1. Rappel sur les paramรจtres du modรจle
V.7.5.2. Les paramรจtre de SSCM
V.7.5.3. Lโindice de gonflement modifiรฉ, lโindice de compression modifiรฉ et lโindice de fluage modifiรฉ
V.7.5.4. Relations avec les paramรจtres du Cam- Clay
V.7.5.5. Coefficient du Poisson
V.8. Conclusion
Chapitre VI : Modรฉlisation numรฉrique dโune section de tunnel T4
VI.1. introduction
VI.2. Prรฉsentation de la procรฉdure de simulation
VI.2.1. Caractรฉristiques gรฉomรฉtriques et gรฉotechniques
VI.2.2. Les caractรฉristiques gรฉotechniques utilisรฉes
VI.2.3. Boulonnage radial
VI.2.4. Le maillage tridimensionnel
VI.3. Les diffรฉrentes analyses adoptรฉes
VI.3.1. La mรฉthode NATM
VI.3.2. La mรฉthode ADECO.RS
VI.4. Les rรฉsultats recherchรฉs
VI.5. La mรฉthode NATM
VI.5.1. Simulation de creusement
VI.5.2. Les caractรฉristiques du soutรจnement (cintres et bรฉton projetรฉ)
VI.5.3. Les caractรฉristiques de boulons radiaux utilisรฉs
VI.5.4. Le premier cas
VI.5.4.1. Phasage de calcul
VI.5.5. Le deuxiรจme cas
VI.5.5.1. Modรฉlisation de la voรปte parapluie
VI.5.5.2. Reprรฉsentativitรฉ de la cellule de base
VI.5.5.3. Dรฉtermination du module รฉquivalent
VI.5.5.4. Phasage de calcul
VI.6. La mรฉthode ADECO.RS
VI.6.1. Explication de la mรฉthode FIT
VI.6.2. Modรฉlisation du renforcement de front
VI.6.2.1. Cas 1 : Lโaugmentation de la cohรฉsion du sol
VI.6.2.2. Cas 2 : Pression appliquรฉe au front de taille
VI.6.3. Phasage de calcul
VI.7. Les rรฉsultats obtenus pour chaque mรฉthode
VI.7.1. Etude du mouvement du tunnel
VI.7.1. A. Les mouvements verticaux
VI.7.1. B. Les mouvements horizontaux
VI.7.2. Dรฉformations principales
VI.7.3. Lโextrusion
VI.7.4. Les forces dans les boulons radiaux
VI.7.5. Les moments et lโeffort normal
VI.8. Conclusion
Conclusion gรฉnรฉrale
Rรฉfรฉrences bibliographiques
Rapport PFE, mรฉmoire et thรจse avec la catรฉgorie construction des tunnels
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