Article de recherche / Research Article

Déplacements induits par les tunneliers : rétro-analyse de chantiers en milieu urbain sur la base de calculs éléments finis en section courante

Displacements induced by tunnel boring machines: inverse analysis of construction sites in urban areas based on finite element calculations in current section

¹ Centre d’Études des Tunnels (CETU), 25, avenue F. Mitterrand, 69500 Bron, France
² École Nationale des Travaux Publics de l’État (ENTPE), LTDS – UMR CNRS 5513, 3, rue Maurice Audin, 69518 Vaulx-en-Velin, France

^★ Auteur de correspondance : nicolas.berthoz@developpement-durable.gouv.fr

Résumé

L’estimation des déplacements induits par le creusement au tunnelier sur des constructions avoisinantes (immeubles, ouvrages d’art, tunnels, réseaux…) est une étape essentielle des projets d’ouvrages souterrains en zones urbaines. De cette estimation sont, en effet, déduits ou adaptés des choix forts de conception tels que le tracé du tunnel, le dimensionnement du tunnelier (surcoupe, conicité…) et le choix de ses paramètres de pilotage (pression frontale, pression de bourrage…). Cet article présente des comparaisons entre les résultats de calculs éléments finis 2D et six sections instrumentées d’ouvrages réels. L’ensemble des paramètres nécessaires à la modélisation (modèle géotechnique et paramètres de creusement du tunnelier) est décrit de manière explicite. Ces rétro-analyses permettent de mieux cerner les paramètres clés du problème, en particulier le rôle majeur des pertes de volume induites le long de la jupe du tunnelier.

Abstract

Estimating the displacements induced by tunneling on neighboring constructions (buildings, engineering structures, tunnels, networks, etc.) is an essential step in underground work projects in urban areas. Indeed, strong design choices such as the layout of the tunnel, the design of the tunnel boring machine (overcut, taper, etc.) and the choice of its control parameters (face pressure, grouting pressure, etc.) are deduced or adapted from this estimate. This article presents comparisons between the results of 2D finite elements calculations and six instrumented sections of real structures. All the parameters required for modeling (geotechnical model and tunnel boring parameters) are explicitly described. These inverse analyses make it possible to better identify the key parameters of the problem, in particular the major role of the volume losses induced along the shield tail.