Influence de la rigidité du soutènement

ETUDE NUMÉRIQUE: INFLUENCE DES PARAMÈTRES DE CHARGEMENT ET DE COMPORTEMENT

Dans le chapitre précédent, nous avons uniquement analysé l’influence de la vitesse de creusement sur la convergence à l’équilibre final du tunnel soutenu. Plus précisément, nous avons montré qu’il existe une valeur de la vitesse réduite, au-dessus de laquelle, il est intéressant d’utiliser le modèle viscoplastique avec rupture, puisque l’écart sur les profils de convergence par rapport à un modèle viscoplastique de type Bingham peut être grand (supérieure à 25% dans certains cas). De plus, cette gamme de vitesses est du même ordre que celle que l’on peut rencontrer dans la pratique lors de construction des tunnels dans des argiles raides. En nous plaçant dans la gamme de vitesse réduite considérée (V =2.10 ), nous allons à travers ce chapitre effectuer une étude paramétrique afin de mieux préciser l’importance des autres paramètres (rigidité du soutènement, seuil à court terme) sur l’évolution de la convergence et de la pression. Dans beaucoup de situations (soutènement par béton projeté, par cintres métalliques, ou par boulonnages), on est conduit à assimiler le soutènement à une coque mince cylindrique d’épaisseur e. Dans le domaine du comportement élastique linéaire du soutènement, la rigidité du soutènement, caractérisée par un module Ks relie la pression de soutènement s’exerçant à l’extrados de rayon Rj au déplacement radial.

INFLUENCE DE LA RIGIDITÉ DU SOUTÈNEMENT

Parmi les méthodes simplifiées de calcul des tunnels, « la nouvelle méthode implicite » [Bernaud&Rousset, 1991] fondée sur les principes de base de la méthode convergence-confinement, permet en particulier de tenir compte de la dépendance de la convergence à la pose du soutènement par rapport à rigidité du soutènement. Dans le calcul de l’équilibre du tunnel, nous avons montré que la différence fondamentale entre le calcul VPR et VP est caractérisée par cette convergence à la pose du soutènement. Ce qui justifie l’intérêt de i’anaiyse de l’influence de la rigidité du soutènement sur la convergence à l’équilibre final du tunnel soutenu. Dans ce paragraphe, nous analysons l’influence de la rigidité d’un soutènement élastique linéaire sur les valeurs de la convergence et de la pression en fonction de la distance au front de taille. Pour effectuer cette analyse, les calculs sont réalisés pour différentes valeurs de la rigidité. Depuis une faible valeur de rigidité Ks (0,04), et correspondant par exemple au boulonnage, jusqu’au soutènement par anneau de béton ou par coque de béton projeté pour lequel Ks est supérieur à 4.

La simulation est réalisée en 36 creusements. Dans le calcul numérique, la longueur du maillage est limité par la taille des calculs. Rappelons que la fin de la construction ne correspond pas à la stabilisation finale, on laisse donc dans le calcul les déformations différées se développer jusqu’à la stabilisation finale après le 36eme creusement et en imposant alors une distance de pose nulle. Les tableaux 7.1 et 7.2 ci-dessous nous donnent les paramètres adimensionnels correspondant aux caractéristiques précédentes, ainsi que les différentes valeurs de la rigidité réduite pour lesquelles les calculs sont effectués. La figure 7.1 nous donne la convergence à l’équilibre final en fonction de la rigidité du soutènement des deux calculs VP et VPR. Comme il est prévisible, la convergence diminue quand la rigidité augmente pour les deux calculs. Cependant, la courbe viscoplastique simple (VP) est en-dessous de celle du calcul viscoplastique avec rupture (VPR). Au-delà d’une certaine valeur (0,8), la valeur de la rigidité n’affecte pas l’écart absolu entre les deux courbes. Les profils de convergence en paroi en fonction de la distance au front se répartissent entre les profils limites non soutenus (rigidité très faible) et élastique (rigidité infinie). Cependant, le résultat le plus intéressant concerne l’écart entre les profils des deux modèles. Cet écart est illustré sur les figure 7.2 à 7.4, où nous avons la comparaison pour différentes valeurs de la rigidité entre les profils de convergence en fonction de îa distance au front (après stabilisation) pour les deux modèles.