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Sommaire: Étude numérique de l’interaction entre deux tunnels circulaires en zone urbaine
CHAPITRE I : Synthèse bibliographique
I.1 Techniques de creusement au tunnelier
I.1.1 Utilisation d’un tunnelier
I.1.2 Classification des tunneliers
I.1.3 Principes de fonctionnement des tunneliers à front pressurisé
I.1.3.1 Principe d’un bouclier
I.1.3.2 Fonctions d’un bouclier
I.1.4 Guidage du tunnelier
I.1.5 Surcoupe
I.2 Description générale des mouvements de sols
I.2.1 Sources des mouvements de sol
I.2.1.1 Mouvements en avant et au droit du front
I.2.1.2 Mouvements le long du bouclier
I.2.1.3 Mouvements à l’extraction de la jupe
I.2.1.4 Mouvements dus à l’ovalisation du revêtement
I.2.3 Transmission des déformations vers la surface Mécanismes de transmission
I.2.4 Mouvements horizontaux
I.2.4.1 Mouvements inclinométriques transversaux
I.2.4.2 Mouvements inclinométriques longitudinaux
I.2.5 Mouvements dans une section transversale
I.2.6 Mouvements longitudinaux
I .3 Problèmes d’interactions entre deux tunnels
I.4 La méthode dite convergence-confinement
CHAPITRE II: Présentation de l’outil de calcul Flac
II.1 Introduction
II.2 Présentation du code numérique Flac
II.2.1 Généralité
II.3 Description du code numérique utilise
II.3.1 Généralités
II.3.2 Comparaison avec d’autres méthodes numériques
II.3.3 Méthode de différence finie explicite
II.3.3.1 Différences finies
II.3.3.2 Avancement de la résolution explicite dans le temps
II.3.3.3 Formulation lagrangienne
II.3.4 Formulation numérique
II.3.5 Chargement et modélisation séquentielle
II.3.6 Force non équilibré (Unbalanced force)
CHAPITRE III : Etude du cas de référence (tunnel seul)
III.1 Aspect géométrie et matériaux
III.1.1 Caractéristique des matériaux pour le cas de référence
III.2 Aspect maillage
III.3 Phase d’étude du cas de référence
III.4 Méthode de simulation (avec Flac 2D)
III.5 Paramètres de contrôles du creusement
CHAPITRE IV : Etude paramétrique
IV.1 Influence du domaine et du maillage
IV.2 Influence du module d’Young E
IV.3 Comparaison entre l’influence de Ec, E( ) et E( )
IV.4 Influence du rapport de profondeur (
IV.5 Influence du coefficient de pression de terre au repo K0
IV.6 Influence de la cohésion du sol
IV.7 Influence de l’angle de dilatance du sol
IV.8 Influence de l’angle de frottement du sol
IV.9 Influence du taux de déconfinement λ
Conclusion
CHAPITRE V : Interaction entre le creusement de deux tunnels
V.1 Méthodologie de l’étude
V.1.1 Position des tunnels
V.1.2 Caractéristique des matériaux pour le cas de deux tunnels jumeaux
V.1.3 Modélisation numérique pour le cas de deux tunnels jumeaux
V.1.4 Représentation des maillages respectifs
V.2 Scénarios Possibles
V.2.1- 1er Scénario : Croisement d’un tunnel existant
V.2.1.1 Deux tunnels parallèles horizontalement
a. Influence de la distance (dx) entre axe des deux tunnels sur le tassement de surface et les efforts internes dans le revêtement du 1er tunnel (tunnel de gauche)
b.Influence du rapport de profondeur sur l’interaction entre les deux tunnels
V.2.1.2 Deux tunnels parallèles verticalement. sur le tassement de surface et les efforts internes dans le revêtement du 1
a. Influence de la distance entre axe d er y tunnel (tunnel existant)
1. Le tunnel supérieur est construit en 1 er
2. Le tunnel inférieur est construit en 1 er
b. Influence de la distance entre axe d sur la distribution de plasticité
1. Le tunnel supérieur est construit en premier
2. Le tunnel inférieur est construit en premier
c. Influence de l’ordre de creusement sur la distribution de plasticité
d. Influence de la distance entre axe d
1. Le tunnel supérieur est construit en 1er
2. Le tunnel inférieur est construit en 1er
e. Influence de l’ordre de creusement sur le 1er y sur la convergence de la paroi du 1 er tunnel
V.2.1.3 Deux tunnels parallèles inclinés
1. Le tunnel supérieur est construit en 1er
a. Influence de la distance entre axe d xy
2. Le tunnel inferieur est construit en 1er
b. Influence de la distance entre axe d sur la distribution de plasticité
1. Le tunnel supérieur est construit en premier
2. Le tunnel inférieur est construit en premier
c. Influence de l’ordre de creusement sur la distribution de plasticité
d. Influence de la distance d sur la convergence de la paroi du tunnel
1. Le tunnel supérieur est construit en premier
2. Le tunnel inférieur est construit en premier
e. Influence de l’ordre de creusement de deux tunnels parallèles inclinés (2TPI) (α=45°) sur le Tassement de surface et les efforts internes dans le revêtement du tunnel existant
f. Influence de l’angle d’inclinaison α sur la convergence de la paroi du 1 tunnel
g. Influence de l’angle d’inclinaison α sur la convergence de la paroi du 1er tunnel
1. Le tunnel supérieur est construit en premier
2. Le tunnel inférieur est construit en premier
Conclusion
V.2.2 2 iéme Scénario : Creusement de deux tunnels en même temps
V2.2.1 Deux tunnels parallèles horizontalement :
a.1 Influence de la distance entre axe d des deux tunnels sur le tassement de surface et les efforts internes dans le revêtement du tunnel de gauche
a.2 Comparaison entre les deux scénarios de creusement pour les tunnels parallèles horizontalement
Conclusion
V.2.2.2 Deux tunnels parallèles verticaux:
b.1 Influence de la distance entre axe d des deux tunnels sur le tassement de surface et les efforts internes dans le revêtement du tunnel supérieur
b.2 Comparaison entre les deux scénarios de creusement pour les tunnels parallèles verticalement
b.2.1 Le tunnel supérieur est construit en premier
Conclusion
b.2.2 Le tunnel inférieur est construit en premier
Conclusion
V.2.2.3 Deux tunnels parallèles inclinés
c.1 Influence de la distance entre axe d xy
des deux tunnels sur le tassement de surface et les efforts internes dans le revêtement du tunnel supérieur
c.2 Comparaison entre les deux scénarios de creusement pour les tunnels parallèles inclinés
c.2.1 Le tunnel supérieur est construit en premier
Conclusion
c.2.2 Le tunnel inférieur est construit en premier
Conclusion
CHAPITRE VI Influence du temps sur l’interaction
VI.1 Diminution de l’épaisseur du revêtement 1 er tunnel
VI.1.1 Tunnels parallèles horizontalement
VI.1.2 Tunnels parallèles verticalement
a. Le tunnel supérieur est construit en premier
b. Le tunnel inferieur est construit en premier
VI.1.3 Tunnels parallèles inclines
a. Le tunnel supérieur est construit en premier
b. Le tunnel inférieur est construit en premier
VI.2 Changement du taux de déconfinement du deuxième tunnel
VI.2.1 Influence du changement du taux de déconfinement du 2iéme tunnel (tunnel de droite) pour le cas de deux tunnels parallèles horizontaux sur le tassement de surface et les efforts internes dans le revêtement du tunnel de gauche
VI.2.2 Influence du changement du taux de déconfinement du deuxième tunnel cas de deux
tunnels parallèles verticaux (2TPV) sur le tassement de surface et les efforts internes dans le revêtement du premier tunnel
a. Le tunnel supérieur est construit en premier
b. Le tunnel inférieur est construit en premier
VI.2.3 Influence du changement du taux de déconfinement du deuxième tunnel cas de deux tunnels parallèles inclinés (2TPI) sur le tassement de surface et les efforts internes dans le revêtement du premier tunnel
a. Le tunnel supérieur est construit en premier
b. Le tunnel inférieur est construit en premier
Conclusion générale
Extrait du mémoire Étude numérique de l’interaction entre deux tunnels circulaires en zone urbaine
CHAPITRE I : Synthèse bibliographique
La construction d’un tunnel entraîne inévitablement des modifications dans la répartition des contraintes dans le sol autour de cet ouvrage souterrain et donc entraîne des déformations au sein du massif. Afin de limiter l’impact de cette excavation, il est avant tout nécessaire de connaître les techniques utilisées pour sa construction, et de répertorier les causes et les conséquences des mouvements.
Ce chapitre bibliographique présente, dans sa première partie, les techniques de creusement au tunnelier et en particulier le cas du tunnelier à front pressurisé. Dans une deuxième partie, nous passons en revue les mouvements possibles d’un massif de sol suite au passage d’un tunnelier pressurisé, en troisième partie on passera a l’étude des problèmes d’interactions entre deux tunnels, en dernier on passera en revue la méthode de calcul convergence–confinement en 2D.
I.1 Techniques de creusement au tunnelier
I.1.1 Utilisation d’un tunnelier
Un tunnelier est une machine réalisant en continu le creusement d’un tunnel et, si nécessaire, la mise en place d’un revêtement à faible distance du front de taille.
Au fil des années, les projets de tunnels en sites urbains ont été réalisés de plus en plus souvent avec un creusement au tunnelier. En effet, les sites urbains apportant de nombreuses contraintes spécifiques liées à l’occupation du sol, l’utilisation d’un tunnelier permet en particulier de limiter le nombre d’emprises de chantier le long du tracé et d’assurer une meilleure sécurité du personnel de chantier et des riverains (ouvrages et personnes) par un confinement systématique du front de taille si nécessaire (pression mécanique, air comprimé, pression de boue ou de terre selon les terrains à excaver) et un soutènement immédiat et définitif des parois d’excavation par voussoirs.
Actuellement, pour le creusement en terrains meubles et aquifères des tunnels de diamètre supérieur à 2 m, le procédé le plus utilisé est la méthode du creusement au tunnelier. Grâce à ce procédé, il n’est pratiquement plus nécessaire d’avoir recours à des techniques de renforcement préalable des sols (injection, congélation, tubes poussés). Le tunnelier réalise ainsi un tunnel :
• Dans le rocher, l’excavation peut ainsi se faire par attaque globale à l’aide d’une machine foreuse pleine section qui prend généralement appui directement au terrain par l’intermédiaire de grippers ou patins d’ancrage latéraux.
• En terrain tendre nécessitant un soutènement important, la forme circulaire est la mieux adaptée à la reprise des efforts (temporairement par effet de voûte sur le contour de l’excavation et de façon définitive la forme circulaire des voussoirs qui autorise la reprise d’efforts importants). Le tunnelier comporte alors un bouclier et le front peut être pressurisé. En grand diamètre, l’excavation se fait par attaque globale à l’aide d’une roue de coupe à l’avant de la machine avec un procédé de marinage adapté au mode de confinement. La machine progresse en s’appuyant contre le revêtement mis en place au fur et à mesure de l’avancement par l’intermédiaire de vérins.
Par abus de langage nous employons, sans distinction, tunnelier ou bouclier, pour désigner la machine de forage des tunnels. En fait, un tunnelier est constitué de deux parties, la partie avant qui est le bouclier, et la partie arrière qu’on appelle le train suiveur. Cette partie assure tout l’asservissement du bouclier.
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