Modélisation numérique du comportement à long terme des ouvrages souterrains

Numerical modelisation for long term behaviour of underground structures

¹ Électricité de France Centre national d’Équipement hydraulique Savoie Technolac 73373 Le Bourget-du-Lac Cedex, France.
² École Centrale de Lyon Laboratoire de Mécanique de Génie Civil BP 163 69131 Ecully, France.

Résumé

De même manière que les sols, les matériaux rocheux rencontrés dans le cadre des études et réalisations d’ouvrages souterrains sont susceptibles de présenter un comportement visqueux à plus ou moins brève échéance, et sous des états de contrainte très variés, fonction de leur nature géologique. Ces phénomènes de fluage ne deviennent plus négligeables pour les excavations réalisées dans des roches sédimentaires tendres, telles que les faciès marneux des massifs molassiques. Cet article présente le développement et la mise au point d’un modèle de comportement viscoplastique, adapté au besoin de l’ingénieur d’étude, permettant de simuler le comportement à long terme d’excavations souterraines. Les hypothèses et principales équations à la base de ce modèle rhéologique sont présentées. Les possibilités de ce modèle sont exposées ainsi qu’une application concrète à un ouvrage souterrain en cours de réalisation.

Abstract

Depending on In Situ state of stresses and geological characteristics, rock materials may present long term behaviour due to a « viscous » phenomenon. This behaviour has to be taken into account for underground works during design phases in view of its effects on displacements and loading estimation in supports. These creep effects aren’t negligeable for underground excavations in sedimentary weak rocks like molass and marls. This paper presents some results about one viscoplastic constitutive model fitted to engineers need and allowing to simulate the long term behaviour of underground excavations. Assumptions and formulation of the constitutive model are presented, illustrated by one practical example.