Stabilité du front de taille d’un tunnel dans un milieu frottant approche cinématique en calcul à la rupture

Tunnel face stability in a sandy soil yield calculation approach

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées BP 19, 44340 Bouguenais, France

Résumé

On se propose d'estimer la pression nécessaire au soutien du front de taille d'un tunnel en terrain meuble par les méthodes du calcul à la rupture, et plus précisément de développer l’approche cinématique dans le cas d'un milieu frottant. Deux mécanismes bidimensionnels sont envisagés. On s'intéresse d'abord au cas d'une cavité suffisamment profonde pour que puisse être négligé l'effet de surface. On explicite l'influence des différents paramètres géométriques et géotechniques. On aborde ensuite le cas d'une cavité peu profonde pour laquelle on étudie l'influence de la proximité de la surface et l'influence d'une surcharge sur cette dernière. Enfin, la vraisemblance des résultats obtenus est confortée par des résultats expérimentaux sur modèle réduit.

Abstract

The face stability of a shallow tunnel in sand is investigated in this paper. Using the yield calculation approach and particularly the upper bound theorem of plasticity, a method is proposed to obtain a limit value for the internal pressure ensuring face stability. Two kinds of two-dimensional mechanisms are considered. In a first part attention is given to a tunnel which is deep enough so the ground surface effect can be neglected. The influence of geometrical and geotechnical parameters is studied. The case of shallow tunnels is then considered, for which the effect of surface loads is also analized. Finally, calculation results obtained by the herein proposed method are compared with experimental results from centrifuge tests.