Etude théorique et expérimentale de tunnel soutenu par boulonnage
Etude théorique et expérimentale de tunnel soutenu par boulonnage
En cas de creusement dans des terrains médiocres pour lesquels l’utilisation de tunnelier est impraticable (tunnel trop court, section non-circulaire, etc.), on doit alors avoir recours aux techniques de renforcement afin d’assurer la stabilité et limiter les mouvements du terrain. Une des techniques courantes consiste à introduire des inclusions -appelées "boulons"- dans le massif. Elles sont en fibre de verre pour le front de taille et en acier pour la section. L’absence d’outil d’analyse freine l’utilisation de cette technique pourtant techniquement saine et prometteuse. Les travaux développés au DGCB visent à mieux comprendre les mécanismes physiques et à construire des outils d’aide à la conception, permettant un pré-dimensionnement rapide de ces renforcements.
Stabilité du front de taille et pré-soutènement par boulonnage
Les travaux théoriques sur la stabilité du front de taille se poursuivent. Le mécanisme de rupture tridimensionnel non-débouchant, valable pour les tunnels profonds, a été étendu au cas où la surface de rupture intercepte le terrain naturel. Cette configuration est possible pour les tunnels de faible profondeur.
Dans le cas où l’instabilité frontale ou de déplacements excessifs risquent de se produire, un pré-soutènement du front devient nécessaire. Le boulonnage frontal est une des techniques envisageables. Une méthode de dimensionnement pratique, basée sur une approche contrainte-déformation et les modèles analytiques développés à l’ENTPE (Wong et al, 2004), a été proposée (Guilloux et al, 2006) pour son dimensionnement. Cette méthode comporte notamment une estimation de facteurs de stabilité, permettant un rapprochement avec les autres méthodes de dimensionnement classique. Les calculs s’appuient sur un logiciel Tunren®, développé conjointement avec Terrasol et commercialisé par ce dernier. Son utilisation par les bureaux d’études est devenue assez courante comme le témoigne le succès de la commercialisation de ce logiciel.
Soutènement de la section courante par boulonnage radial
On s’intéresse au développement d’un outil permettant le pré-dimensionnement rapide du boulonnage radial en tant que soutènement, dans le cadre de la méthode convergence-confinement. La modélisation analytique prend en compte la plastification du massif avant la pose des boulons. Ces derniers sont d’abord élastiques à la pose, avant de se plastifier à leur tour, suite à une mise en charge progressive par le terrain. Les développements théoriques suivent la démarche de la méthode convergence-confinement classique, mais nécessite une intégration incrémentale. Celle-ci permet de prendre en compte le développement des zones plastiques.
Le modèle développé nécessite pour son fonctionnement l’introduction de la convergence du tunnel au moment de la pose des boulons radiaux, Up, comme une donnée. Une estimation semi-empirique de Up, basée sur les travaux antérieurs de Corbetta a été proposée afin de rendre ce modèle autonome. Sa validité a été testée en comparant ses prédictions avec celles issues de calculs numériques tridimensionnels, où les boulons sont modélisés comme des éléments de barres en traction.
