Partenaires :
|
|
Tassement de surfaceLe creusement d’un tunnel perturbe le champ initial de
contraintes dans le terrain ainsi que les conditions hydrogéologiques. Cette
modification s’accompagne, en général, d’un déplacement instantané du
front vers l’excavation ainsi que d’une convergence des parois du tunnel.
extrait de [18] L’amplitude, l’orientation et la localisation des déplacements des points du massif autour du tunnel dépendent des caractéristiques mécaniques des terrains, des contraintes géostatistiques, des surcharges de surface, des conditions hydrauliques et des méthodes d’excavation et de soutènement. L’environnement en surface va ressentir la modification due au creusement sous son emprise de manière différente selon sa géométrie, son mode de construction, l’état de sa structure et la proximité du creusement. Les tassements dépendent également des conditions géologiques, hydrogéologiques et géotechniques. Toutefois, un projet à faible profondeur est souvent plus préjudiciable et doit être l’objet de précautions plus grandes. Ainsi, en cas de mauvais confinement des parois, les déplacements aux contours de l’excavation peuvent entraîner la création d’une zone de rupture en arrière du front ; si ce dernier n’est pas confiné de manière adéquate, cette zone peut se développer dès l’avant du front. La connaissance des risques de rupture au front de taille apporte donc également des informations utiles à l’évaluation du potentiel de tassement, dans la mesure où les venues de terrain au front constituent une des sources principales de tassement et qu’elles se produiront d’autant plus facilement que les conditions de stabilité seront mauvaises. 
extrait de [18] L’étude de la stabilité du front de taille fournit des indications sur les mécanismes de rupture les plus probables ; deux types de mécanisme existent en fonction de la nature du terrain. 
extrait de [18] Pour les terrains argileux, les déplacements affectent une part importante du massif situé devant le front de taille ; la rupture se traduit en surface par la formation d’un cratère de dimensions supérieures à celles de l’ouverture du tunnel. Les ruptures au front de taille dans ce cas mettent en jeu des volumes de sol considérables. Dans le cas d’un milieu pulvérulent, la rupture du front de taille s’accompagne de la formation d’une cheminée de largeur réduite au-dessus de l’ouvrage. Les mécanismes correspondent à un état de rupture du terrain et illustrent plus la tendance générale de déformation du massif que les déplacements à attendre lors du creusement d’un tunnel. A partir de la périphérie de l’excavation, les déplacements se transmettent vers la surface, avec une amplitude et un décalage dans le temps dépendant des conditions géotechniques, géométriques et technologiques du projet. On note cependant deux mécanismes : primaire et secondaire. Le mécanisme primaire se déclenche avec le déconfinement du front. Si le tunnel est assez profond, la transmission des effets du creusement est en général assez réduite. Le mécanisme secondaire se produira si le tunnel est proche de la surface et que le confinement n’est pas suffisant. Il en résulte la formation d’un bloc de terrain « rigide ». On retrouve alors en surface, au droit de la galerie des déplacements du même ordre qu’en clé de voûte. Il en résulte l’apparition d’une cuvette de tassements. Pour les travaux réalisés en creusement séquentiel, il y a quatre sources majeures de tassements : liés à la tenue du front de taille, liés à la nature du soutènement et aux conditions de sa mise en œuvre, ceux liés au phasage de réalisation de la section du tunnel et ceux liés au revêtement définitif. Pour les travaux réalisés au tunnelier, les sources de tassements sont : tassements en avant et au droit du front, tassements le long du bouclier (dus à la surcoupe), tassements à l’échappée de la queue du bouclier et tassements dus à l’ovalisation du revêtement de l’ouvrage. L’eau, que ce soit son rabattement ou son action due à son gradient hydraulique par exemple, est un facteur qui a également une incidence et dont il faut tenir compte. 
extrait de [18] Il existe un certain nombre de méthodes permettant d'estimer de manière simple les tassements à la surface du sol engendrés par le creusement d'un tunnel. Ces méthodes reposent souvent sur une démarche comportant les étapes suivantes : - évaluation des pertes de volume générées par le creusement du tunnel (pertes dues à l’extrusion du front de taille, à la convergence des parois, à un mauvais remplissage du vide annulaire derrière la jupe d'un tunnelier), - évaluation de la part de ces pertes se répercutant en surface, (en cas de tunnel à faible profondeur, on fait généralement l'hypothèse d'une transmission intégrale du volume perdu en surface en considérant le terrain comme incompressible (mieux vérifié en terrain argileux et de couverture faible)), - choix de la forme de la cuvette de tassement (bien approchée par une courbe de Gauss), détermination de sa largeur à partir des caractéristiques géométriques du tunnel (dimension, profondeur) et de la nature du terrain, - calcul de la profondeur de cette cuvette pour retrouver en surface un volume égal à celui des pertes prises en compte. Il peut être intéressant de partir de ce qui est admissible en surface pour remonter à la perte de volume que l’on peut accepter au droit de l’excavation. 
extrait de [18] Quelle que soit la technique de creusement utilisée, il se produit des déplacements autour de l’excavation qui se propagent dans le massif et peuvent atteindre la surface. Ces déplacements selon leur amplitude, leur extension, leur direction et leur vitesse de propagation peuvent causer des désordres dans le bâti situé dans l’environnement du tunnel. On peut considérer trois grandes classes de dommages : architecturaux, esthétiques uniquement ; fonctionnels qui affectent l’usage ; structuraux qui affectent la stabilité. Il faut avoir une attention particulière à ce qui est tolérable en fonction du caractère de la zone et la sensibilité des habitations ou d’ouvrages particuliers (réservoirs, bâtiments classés). Les réseaux enterrés sont aussi à surveiller et doivent rester opérationnels !Les grands ouvrages auront des valeurs de mouvements admissibles déterminées avant le creusement. On pourra se reporter en première analyse à l’article 2.4.6. - alinéa 7 de l’EUROCODE 7 - Partie 1. Il y est fait mention du fait « qu’une rotation relative maximale de 2 pour mille est acceptable pour beaucoup d’ouvrages. La rotation relative pour laquelle il est probable qu’un état limite ultime soit atteint est d’environ 6,67 pour mille ; pour les ouvrages courants sur fondations isolées, des tassements totaux atteignant 50mm et des tassements différentiels de 20mm entre colonnes adjacentes sont souvent acceptables(…) ». 
extrait de [18] Afin de mener à bien les opérations, il faudra prévoir des mesures de prévention avant et durant les travaux ainsi que des « remèdes » éventuels à appliquer en cas de difficulté durant les travaux. On retrouve ici : l’amélioration du sol ; le renforcement des structures existantes avant creusement ; la réduction du nombre de phases de travaux qui en général réduit les tassements (car cela permet une vitesse globale d’avancement plus élevée, pré-soutènement, etc.) ; diminution des sources de tassement, en tunnelier ou autre. L’auscultation doit permettre un suivi des déformations et déplacements du terrain avant, pendant et après les travaux. Dans un premier temps, il faut réaliser un calage donnant l’état zéro. On mesure ensuite : sur les avoisinants, les tassements absolus et différentiels – par topographie simple – et rotations – par inclinomètres verticaux ou nivelles horizontales ; les déformations du terrain entre l’excavation et la surface qui seront suivies au moyen d’inclinomètres et d’extensomètres à points multiples en forage. Retour vers le tableau des reconnaissances pendant l'exécution des travaux |