Estimation par une méthode variationnelle en élasticité des déformations lors du creusement d’un tunnel : application au calcul du tassement de surface

Estimates of ground movements due to tunneling based on the variational principles of elasticity : application to the determination of surface settlement

¹ Laboratoire de Mécanique des Solides Ecole Polytechnique. 91128 Palaiseau Cedex, France
² Laboratoire Central des Ponts et Chaussées 58, boulevard Lefèbvre, 75732 Paris Cedex 15, France

Résumé

Le creusement d'un tunnel provoque une perturbation du massif encaissant qui se traduit le plus souvent par des venues de sol au niveau du tunnel et des tassements en surface. Le présent article est consacré à la quantification de ces phénomènes dans le cas du creusement au tunnelier, pour lequel les venues de sol se produisent principalement au front de taille et au niveau du vide interannulaire situé à l'arrière de la machine. Se plaçant dans le cadre de l'élasticité, on utilise le principe variationnel de minimum pour les contraintes pour établir une majoration analytique de ces venues de sol. Ces résultats sont appliqués au cas d'un matériau incompressible, pour lequel on propose une méthode d'estimation du tassement engendré en surface par le creusement d'un tunnel en régime permanent.

Abstract

The construction of a tunnel is usually associated with ground loss at the tunnel depth and settlements at the ground surface. The present paper deals with ground movement estimates for shield tunnels. In this case ground loss occurs mainly at the tunnel face and at the tail of the shield. The variationnal principles of elasticity are used to find an upper estimate of ground losses. The results are applied to the case of incompressibility, for which a method is proposed for estimating the surface settlement due to tunneling under steady state conditions.