Une méthode d’étude des excavations souterraines en milieu viscoplastique. Prise en compte d’un état stationnaire des contraintes

A framework for the analysis of underground excavations in viscoplastic medium, on account of a steady stress state

Laboratoire de Mécanique des Solides (Laboratoire commun EP - EMSMP - CNRS URA 317) Ecole Polytechnique. 91128 Palaiseau Cedex, France

Résumé

L'analyse de la convergence des galeries souterraines dans des milieux très fluants et pratiquement sans cohésion, tels que le sel gemme, certaines argiles molles, des sols gelés,... se heurte à des difficultés propres à ces matériaux, à savoir, la forte non linéarité du comportement et de la modélisation incertaine de la réponse à long terme à partir des essais de laboratoire, difficultés qui sont aggravées par la dispersion des caractéristiques mécaniques.

On propose pour cela un cadre d'étude comportant le choix d'une classe de lois de comportement représentatives des principales écoles de pensée, des hypothèses simplificatrices et une analyse adimensionnelle, de façon à faire une étude paramétrique du problème à partir d'un minimum de calculs.

L'existence d'un état de contrainte asymptotique pour ce type de problème, qui est une propriété remarquable, a été prise en compte.

Pour illustrer la méthode, on traite le cas des galeries et des cavités sphériques profondes isolées, et on propose des abaques.

Abstract

Analysis of underground galleries' closure in cohesionless creeping materials, such as rocksalt, soft clays, frozen soils,... is heavily impeded by the specific nature of these materials : they exhibit a large scattering in their mechanical characteristics, all the more their behavior is highly non linear, and the extension of the laboratory test results to long term periods is uncertain.

An appropriate method is proposed, on the basis of the choice of a class of viscoplatic flow laws supposed to be representative of the main different schools of thought, of simplifying hypotheses and of adimensional analysis, so that a parametric study of the problem is possible using a limited number of calculations.

Existence of a stationary stress State for such problems, which is an interesting feature, has been considered.

As an illustration, we study the case of a deep single circular gallery or spheri- cal cavity, for which charts are calculated.