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Introduction

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Méthode Domaine d'application / Principe succinct
Contraintes sur le revêtement Des extensomètres à cordes vibrantes sont placés à l'intérieur du revêtement mesurant la déformation d'où l'on déduit la contrainte en connaissant le module de compressibilité du béton. La mesure a posteriori est moins aisée.
Convergence On mesure par des extensomètres le rapprochement d'un point de la paroi et un point supposé fixe, hors de la zone d'influence du creusement, ainsi que son évolution dans le temps et dans l'espace (si l'appareil a plusieurs points de mesures). L'interprétation conditionnera la conduite des travaux.
Gonflement Si les essais (cfr. essais labo) détectent des argiles gonflantes (kaolinite, illite et montmorillonite,...), on analyse le risque de gonflement par hydratation. Les méthodes indirectes renseigneront sur la pression de gonflement, quantifiable par essais directs.
Tassement En cas d'ouvrages sensibles en surface, on évalue : les pertes générées par le creusement, la part se répercutant en surface, la forme de la cuvette de tassement et la profondeur de celle-ci. Les niveaux sont pris avant, pendant et parfois après les travaux.
Vibrations dues aux tirs Des seuils en vitesse et en fréquence sont déterminés en fonction du type de sollicitation, du matériau encaissant et de la sensibilité des ouvrages aux vibrations. Un plan de tir est à obtenir pour le début de chantier suite aux premières mesures.



Considérations générales :

K.S. LANE (1975) et P. LONDE (1977) ont largement insisté sur les buts recherchés par les reconnaissances et les mesures à exécuter pendant les travaux. LONDE les définissait ainsi:

"- Prévenir suffisamment à l'avance pour qu'une intervention corrective soit possible et éviter des désordres, notamment des ruptures, et leurs consé­quences désastreuses sur la sécurité du personnel et sur le prix des travaux.

- Contrôler certaines données spécifiques, soit qu'elles aient une signification contractuelle (débit des venues d'eau, justification des hors profils, tassements admissibles de la surface du terrain naturel, intensité de la précontrainte, quantité de boulons, etc.), soit qu'elles soient nécessaires à mieux connaître pour y adapter le projet (traversée d'une zone de faille, d'une roche gonflante, etc.), soit qu'elles méritent d'être bien connues en prévision d'un litige, soit enfin que leur mesure améliore nos connaissances pour une bonne maintenance de l'ouvrage en service ou pour un meilleur projet d'ouvrages futurs.

- Réduire les incertitudes relatives aux hypothèses faites sur les paramètres du projet; ce qui augmente la confiance qu'on a en définitive dans le comportement du tunnel en service; ce qui évite les dépenses inutiles d'un projet surdimensionné ; ce qui permet de ne pas tout fixer à l'avance et de prendre les décisions quant aux détails d'exécution en toute connaissance de cause.

- Crédibiliser les méthodes modernes de construction des tunnels, à l'aide de données chiffrées convaincantes (par exemple, la réduction des convergences par le soutènement immédiat)."


Les reconnaissances que l'on peut effectuer en cours de travaux sont du même type que celles décrites précédemment. Il s'agit principalement:
- des sondages à l'avancement qui donnent des informations sur les terrains à traverser et les venues d'eau éventuelles dans le ou les jours qui suivent, et qui préviennent ainsi des accidents géologiques repérés antérieurement ou non;
- de la galerie pilote dont l'objectif est le même que ci-dessus, qui est exécutée dans les cas où elle est utile à l'exploitation de l'ouvrage futur, et dans les cas de terrains prévus difficiles.

Si un chantier se déroule sur 6 jours, le dernier jour sert à réaliser des reconnaissances sur toute le longueur que l’on projette d’excaver dans la semaine à venir ainsi qu’à leur interprétation avant de reprendre les travaux.

Dans une galerie pilote, des sondages à l'avancement seront exécutés quotidiennement pour reconnaître suffisamment tôt, la qualité du terrain et la nature des accidents pour que, par exemple, les traitements de terrain soient mis en œuvre avec le maximum de rapidité et d'efficacité, sans ralentir le percement des tunnels principaux.

Les méthodes géophysiques utilisables en forage exécutés à l'avancement sont décrites auparavant.

Lors de creusement au tunnelier, des techniques développées ces dernières années reposent sur l'utilisation d'ondes sismiques émises au niveau de la roue de coupe du tunnelier et sont mesurées soit sur la roue de coupe, soit en arrière du tunnelier.

On peut ainsi par exemple détecter des contrastes lithologiques à une distance maximale de l'ordre de deux fois le diamètre, en avant du front.

Ces méthodes sont récentes et certaines sont en cours de développement ou d'expérimentation.

Auscultation :

Rôle de l'auscultation dans la conception, l’exécution et la maintenance des ouvrages souterrains :

Les méthodes de calcul mises à disposition des ingénieurs permettent la plupart du temps de résoudre avec une bonne approximation le problème de la stabilité d’une excavation d’un point de vue numérique. Mais la détermination du comportement du massif rocheux, aussi bien à court terme qu’à long terme et le choix des paramètres qui y sont liés, constituent les difficultés essentielles dans l’étude d’un ouvrage.

L’auscultation, par exemple effectuée en galerie de reconnaissance, permet de caler les modèles théoriques de calcul aux observations faites in situ.

Pendant les travaux, surtout si la méthode appliquée est celle du soutènement immédiat (boulonnage et béton projeté), l’auscultation doit permettre :
- de vérifier constamment l’efficacité du soutènement en s’assurant de la tendance à l’équilibre;
- de renforcer ou d’alléger s’il y a lieu ce soutènement, ou encore de modifier les techniques d’exécution;
- de comparer le comportement réel du massif avec les hypothèses prises en compte dans le calcul et le projet, et avec les prévisions;
- de surveiller, le cas échéant, l’influence des travaux sur l’environnement.

L’auscultation permet de contrôler ainsi la validité des modèles de dimensionnement et des paramètres qui y sont introduits. Parmi ces modèles, la méthode convergence-confinement est sans doute la méthode la plus souple qui apporte à l’ingénieur de chantier le support théorique dont il peut avoir besoin pour adapter le projet aux conditions in situ.

Pour atteindre ces objectifs, l’auscultation pendant les travaux se doit de répondre au mieux aux conditions suivantes :
- validité et facilité d’installation des appareils;
- robustesse et protection, d’autant plus que les appareils sont généralement posés au front de taille;
- sensibilité et précision, pour déceler dès le début une évolution (car le facteur important est la mesure de la vitesse et de l’accélération des phénomènes);
- lecture rapide et interprétation immédiate, d’une part pour ne pas rompre le rythme normal du chantier, d’autre part pour intervenir rapidement sur les travaux ;
- les quantités mesurées ne doivent pas être trop dispersées.
Après les travaux, l’auscultation permet d’assurer la sécurité de l’ouvrage en exploitation. On distingue alors les mesures périodiques et les systèmes d’alarme. Les premières sont assez semblables aux mesures faites pendant l’exécution mais s’étendent à la durée de vie de l’ouvrage, les secondes doivent permet­tre une intervention immédiate en cas de comportement anormal (arrêt du trafic par exemple). Cette auscultation concerne aussi bien les ouvrages ré­cents que les ouvrages anciens.

Les appareils utilisés doivent être fiables à long terme et les mesures automa­tisées autant que possible. Les mesures transmissibles par fil permettent de les regrouper dans un même local si bien que ce sont les plus couramment utilisées.