Analyse numérique 3D de la stabilité du front de taille d’un tunnel à faible couverture en milieu frottant

3D Numerical analysis of face stability of shallow tunnel in cohesionless material

¹ Département de Génie civil Batna, Algérie rdemagh@yahoo.fr.
² LGCIE INSA-Lyon Bat. JCA Coulomb, 34 avenue des arts 69621 Villeurbanne Cedex Fabrice.Emeriault@insa-lyon.fr, France.
³ LRGCB-Département de Génie civil Biskra, Algérie.

Résumé

Les méthodes de calcul à la rupture proposent des solutions au problème de soutènement du front de taille d’un tunnel, soit à l’aide d’une approche statique (par l’intérieur), soit avec une approche cinématique (par l’extérieur). Ces méthodes, appropriées aux matériaux standard, imposent les mécanismes de rupture en surestimant la dilatance des sols frottants. Dans cet article, on s’intéresse au calcul en déplacements, à l’aide du code FLAC^3D en différences finies explicites, de la stabilité du front d’un tunnel à faible couverture creusé dans un sol frottant. L’effet du caractère non associé de la règle d’écoulement sur les pressions limites et les mécanismes de rupture est examiné. Deux modes de rupture sont analysés, correspondant aux cas de la poussée (collapse) et de la butée (blow-out). Les résultats du calcul en déplacement sont également utilisés pour évaluer la pertinence de modèles analytiques basés sur l’approche cinématique de l’analyse limite.

Abstract

The yield design theory proposes some solutions to the problem of tunnel face stability either by a static approach (lower bound) or kinematical approach (upper bound). The failure mechanisms considered in these methods, based on an associated flow rule, are imposed. In this paper, the face stability of shallow tunnel in cohesionless material is investigated by 3D numerical simulation using FLAC^3D code. The effect of a non-associated flow rule on the critical pressures and on the failure mechanisms are examined. The relevance of analytical models based on the kinematical approach of the limit analysis is evaluated also.