Convergence
L'interprétation des mesures de déplacements
joue un rôle capital, car elle conditionne notamment la conduite des travaux.
Elle doit être basée sur l’analyse des quatre paramètres suivants:
- l’amplitude des déplacements,
- la vitesse des déplacements,
- l’accélération (négative ou positive) des déplacements,
- l’importance de la zone d’influence du creusement
du tunnel.
a) Amplitude des déplacements
L’amplitude des déplacements prévisibles est déterminée
par les calculs effectués au stade du projet. Une comparaison entre les déplacements
prévus et les déplacements mesurés in situ permet de juger de la validité
des hypothèses de projet. Toutefois, on retient rarement une valeur maximum
admissible pour les déplacements, car l’amplitude des déplacements mesurés
ne permet pas à elle seule de juger de la stabilité de l’excavation.
Dans le cas particulier des tunnels en site urbain, un déplacement
maximum admissible en tunnel peut néanmoins être fixé pour limiter les
mouvements en surface au voisinage des ouvrages environnants.
b) Vitesse de déplacement
La vitesse de déplacement est maximum au passage du
front dans le plan de mesure. Si l’on reprend les recommandations données à
ce sujet par C. LOUIS, on peut admettre que le déplacement journalier
admissible est de l’ordre de ¼ du déplacement total prévu au passage du
front et doit descendre en-dessous du 1/20 après un délai de l’ordre d’une
semaine.
c) Accélération du déplacement
L’accélération est le critère de base utilisé pour
l’interprétation des mesures de déplacement. Il est généralement admis
qu’une accélération des déformations conduit à la rupture. En réalité,
il apparaît que pour éviter à coup sûr la rupture, il faut constater qu’il
n’y a pas « accélération» dans un graphe où l’échelle des temps
n’est pas linéaire, mais logarithmique, c’est-à-dire qu’il faut un
certain degré de décélération.
L’influence du soutènement doit également être prise
en compte pour une bonne interprétation: quand a-t-il été installé et quel
est l’effet de son renforcement. Une décélération non marquée ne peut être
acceptée que dans les uns ou deux jours qui suivent le passage du front
(ouverture de la calotte ou abattage du stross).
d) Gradient de déplacement
Le gradient des déplacements dans le terrain autour de
la cavité indique l’importance de la zone décomprimée et de la zone
d’influence du creusement. Cette valeur doit être comparée aux résultats du
calcul.
Si le soutènement mis en œuvre est à base
d’ancrages, la situation est idéale lorsque les déplacements de la zone décomprimée
s’annulent à l’intérieur de la zone boulonnée. Lorsque ce n’est pas le
cas, il convient d’être très vigilant et de s’assurer en particulier que
la décélération des mouvements est suffisante.
e) Cas particuliers des tunnels en site urbain
Pour les tunnels sous faible couverture en site urbain,
des difficultés supplémentaires résultent de l’incidence des travaux sur
les ouvrages environnants, généralement situés en surface.
L’auscultation en site urbain est donc principalement
axée sur le contrôle des mouvements et des désordres en surface (tassements,
fissuration d’ouvrages, etc.).
Mesure des déplacements absolus
Les déplacements absolus des parements de l’excavation
pourraient être obtenus par des mesures topographiques mais elles seraient
longues à effectuer et à interpréter et surtout elles n’auraient pas la précision
recherchée.
En souterrain, on leur préfère des mesures directes de
variation de distance entre un point de la paroi de l’excavation et un point
« supposé fixe », c’est-à-dire situé au fond d’un forage et
suffisamment loin du tunnel pour sortir de sa zone d’influence. Ces mesures
sont appelées mesures de convergence absolue. Elles sont effectuées avec des
extensomètres en forage.
Il est possible d’implanter sur ces appareils plusieurs
points de mesure de façon à obtenir la loi de déplacement du massif en
fonction de la profondeur.
extrait de [12]
Les extensomètres utilisés sont parfois des fils tendus
ou des barres scellées au fond du forage. Une meilleure précision est obtenue
par une tige invar munie de capteurs électromagnétiques mesurant le déplacement
de points à l’intérieur du massif matérialisés par des bagues métalliques
scellées au terrain.
extrait de [12]
Lorsque les extensomètres sont placés depuis l’intérieur
de l’excavation, leur mode d’interprétation est similaire à celui des
mesures de convergence. Ils peuvent en outre être maintenus en place pendant
l’exploitation de l’ouvrage, les mesures ne nécessitant pas d’interrompre
le trafic.
Lorsqu’ils sont placés depuis la surface (si la
couverture n’est pas trop importante) ou depuis une excavation voisine ils
donnent le déplacement absolu à partir de l’état vierge du terrain et
permettent en particulier de mesurer la part de convergence atteinte au passage
du front de taille.
Un ordre de grandeur des déplacements habituels en voûte
d’une cavité lorsqu’on utilise la méthode de construction « avec soutènement
immédiat », pour un tunnel de section excavée de 50 à 100 m² :
Couverture de 10 à 50 m : de 1 à 2 cm jusque 2 à
5 cm ;
Couverture de 50 à 500 m : de 2 à 6 cm jusque 10
à 20 cm ;
Couverture de plus de 500 m : de 6 à 12cm jusque 20
à 40 cm.
extrait de [12]
Les mesures les plus fréquentes effectuées en tunnel
sont les mesures de convergence entre plots scellés aux parois.
extrait de [12]
On mesure, généralement à l’aide d’un fil invar
maintenu à une tension constante par un dynamomètre, le rapprochement de deux
points situés sur des parois opposées de l’ouvrage. Comme le déplacement
d’un point de la paroi intègre la déformation de l’ensemble du massif les
résultats ne sont ainsi pas trop dispersés. C’est pourquoi les mesures de
convergence constituent le moyen de contrôle par excellence du bon comportement
de l’ouvrage. Selon l’importance du tunnel, la section de mesure comprend
une ou trois bases de mesures (piédroits et voûte) ou plus (piédroits, reins,
voûte,.. .). La précision demandée est souvent de l’ordre de quelques centièmes
de mm pour les ouvrages en exploitation et de l’ordre du dixième de mm
pendant les travaux.
Effectuées le plus tôt possible à partir du front de
taille, les mesures de convergence donnent la déformée de la section et
surtout son évolution dans le temps (évolution due à l’éloignement du
front de taille, au fluage du terrain ou à l’action du soutènement).
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