Modélisation numérique des tunnels dans des conditions géotechniques complexes

Abstract

Alors que des efforts considérables ont été consacrés à l'étude des déformations du sol pendant le creusement des tunnels droits à diamètre constant, peu de travaux ont été consacrés aux déformations induites par le creusement d'un rameau de raccordement à partir d'un tunnel principal. Le comportement structurel de ce type d’intersection de tunnels n'est pas bien compris en raison de la complexité de sa géométrie en 3D. Cette recherche a comblé cette lacune à travers une revue de la littérature détaillée, un suivi sur le terrain d’un tunnel de métro et d’un rameau de raccordement et une série de simulations numériques. Principalement, l’approche numérique tridimensionnelle était la seule qui peut étudier de manière réaliste le problème d’intersection des tunnels, dans ce travail de thèse on propose plusieurs simulations numériques en se basant sur des modèles en éléments finis avec le code de calcul CESAR LCPC V5. Comme pour tout projet de construction de tunnel, il est essentiel de surveiller les déformations générées dans le sol pendant et après les travaux. Ainsi, les principaux résultats visés dans cette recherche sont les tassements de surface et l'étendue de la zone plastique. Les résultats expérimentaux concernant l’étude géotechnique et le monitoring obtenus sur le site de l'extension du métro d'Alger El-Harrach centre-aéroport d’Alger sont présentés et analysés. Sur la base de ces données, on a pu réaliser des modèles numériques qui simulent la réalisation du creusement du rameau de raccordement. En effet, plusieurs paramètres ont été utilisé afin d’étudier leurs influences sur le tassement de surface de l’intersection de tunnels, de plus d’autres aspects ont été étudié tels que l’effet de la présence d’une nappe phréatique et l’influence d’un pré-soutènement par voûte parapluie modélisé comme une zone homogénéisé. Les résultats de toutes les simulations numériques confirment que le creusement du rameau de raccordement amplifie effectivement les tassements de surface et l'étendue de la zone plastique, et que le renforcement dans la zone d'intersection semble mieux contrôler les déformations générées.