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1 Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010 Ponts Formation Edition
1
CYCLE PROJETS DE TUNNELS
MODULE 2 :
GEOTECHNIQUE DES TUNNELS du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
La Formation Continue de l’Ecole des Ponts Paris Tech
2 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
CREUSEMENT A L’EXPLOSIF ET
SOUTENEMENTS ASSOCIES
P. HINGANT
3 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
LA CHAINE PYROTECHNIQUE
Les explosifs
Les dispositifs d ’amorçage
Les dispositifs de mise à feu
4 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
LA CHAINE PYROTECHNIQUE
5 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
LES EXPLOSIFS
Mélanges susceptibles de se décomposer très rapidement : 1 milli-seconde en libérant brutalement une grande quantité d’énergie
onde de choc
gaz
* Dynamite
Mélanges de nitrate d’ammonium, de nitroglycérine et nitroglycol
imprégnant un matériau support
- vitesse de détonation 3000 - 6500 m/s
•. * Emulsion .
Solution aqueuse de nitrate d’ammonuim en émulsion pompable
6 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
7 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
LES DISPOSITIFS D ’AMORÇAGE
onde de choc initiale
- détonateurs
- cordeaux détonants
* Détonateurs électriques
- à court retard (micro)
25 à 30 milli secondes (18 + 0)
- à retard ordinaire demi-seconde
500 millisecondes (12 + 0)
8 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
* Cordeau détonant 10 à 12 g. de pentrite au ml
* Détonateurs non-électriques
* Détonateurs électroniques
* Bousteur d’amorçage (émulsion)
LES DISPOSITIFS D ’AMORÇAGE
9 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
Détonateur électrique
10 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
11 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
12 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
LES DISPOSITIFS DE MISE A FEU
* Electrique
- générateur de courant
- lignes de tir
- détonateurs 1 g pentrite
* Non électrique
- pistolet ou détonateur électrique
- TCOC
- détonateur
13 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
14 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
15 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
MECANISME D’EXTRACTION
DES DEBLAIS A L ’EXPLOSIF L’explosif lorsqu’il détone produit :
- une onde de choc parcourant la charge
d ’explosif et se transmet au terrain encaissant
en le fracturant et le cisaillant.
- d’importants volumes de gaz dégagés
brutalement et sous haute pression vont ouvrir
les fissures en disloquant le terrain et en
assurant son foisonnement.
16 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
17 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
Principe du bouchon à trous parallèles
18 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
PLAN DE TIR TYPE
19 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
LE PLAN DE TIR
L’établissement du plan de tir pour le
creusement d ’un tunnel nécessite la prise en
compte de :
* la géométrie de la section à excaver
* la nature des terrains (résistance mécanique,
discontinuités, humidité)
* l ’environnement de l ’ouvrage à excaver
(ondes sonores, ébranlements, fumées)
20 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
Il doit préciser pour chaque mine :
* son emplacement dans la section
* sa direction, sa profondeur, le diamètre de
foration
* la nature et le poids d ’explosif la constituant
* le mode d ’amorçage et le retard
* le matériau de bourrage
21 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
Plan de tir 1/2 section supérieure
22 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
23 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
TIR SEQUENTIEL (électrique)
24 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
Longueur forée : 4 ,2 m
Maille : 1.00 m x 1.00 m
Bouchon : 9 trous + 2 vides
Post-découpage : 47 trous – Esp. 50 cm
Abattage : 71 trous
Tir séquentiel = 30 ms
PLEINE SECTION
25 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
AUTOROUTE A51 - GRENOBLE / COL DU FAU
Section COYNELLE / COL DU FAU - Tunnel de Sinard – génie civil
Plan de tir pleine section Détail du chargement Longueur = 4 m
26 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
27 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
Cycle d ’avancement
à l ’explosif
28 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
ANNEXE N° 2
CYLCLE DE CALOTTE
120 trous de 4,30m en Ø 4
Cycle Heures 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Perforation
Chargement et tir
Ventilation
Marinage
Purge
Soutènement
Nombre de cycles 24/10 = 2,4 cycles/jour
Avancement maximum 2,4 x 4,2 = 10m/jour
CYLCLE TYPE STROSS
55 trous de 4,30m en Ø 44
Heures
Cycle 1 2 3 4 5
Perforation
Chargement et tir
Ventilation
Marinage
Soutènement réalité en temps masqué hors cycle
Nombre de cycles 24/5=4,8 cycles/jour
120 trous de 4,30 m en Ø 45
29 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
ANNEXE N° 2
CYLCLE DE CALOTTE
120 trous de 4,30m en Ø 4
Cycle Heures 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Perforation
Chargement et tir
Ventilation
Marinage
Purge
Soutènement
Nombre de cycles 24/10 = 2,4 cycles/jour
Avancement maximum 2,4 x 4,2 = 10m/jour
CYLCLE TYPE STROSS
55 trous de 4,30m en Ø 44
Heures
Cycle 1 2 3 4 5
Perforation
Chargement et tir
Ventilation
Marinage
Soutènement réalité en temps masqué hors cycle
Nombre de cycles 24/5=4,8 cycles/jour
Avancement maximum 4,8x4,2=20m/jour
55 trous de 4,30 m en Ø 45
30 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
Méthode d’excavation à l’explosif Foration de la volée
31 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
32 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
33 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
34 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
35 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
Principe de fonctionnement (MORSE)
36 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
Méthode d’excavation à l’explosif Chargement de la volée
37 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
Système de pompage
38 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
Tunnel des
Grands Goulets
Plan de tir
PLAN DE TIR – Attaque aval - Pleine section
Désignation Nombre de trous Explosif Q/trou Cordeau dé tonant
Bouchon 19 8 kg + booster
Abattage 44 9 kg + booster
Radier 13 9 kg + booster
Découpage 31 2 kg 4.90 ml de 70 g.
Total 107 + 2 gros trous vides 727 kg + 152 ml de 70 g.
Court retard SP 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Nombre 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 2 2 2 2 2 2
Retard LP 6 7 8 9 10 11 12 14 16 18 20
Nombre 4 4 6 6 9 6 8 5 3 15 21
39 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
Longueur de foration : 4.90 m
• abattage et radier Ø 57 mm : 57 trous
• bouchon et découpage Ø 48 mm : 50 trous
Trous vides : Ø102 cm : 2 trous
Section : 68 m² / Volume : 333 m3
Charge spécifique 2.1 kg/ m3
Amorçage spécifique : 0.32 det/ m3
Foration spécifique : 1.53 ml/ m3
CUI max. = 27 kg
R = 5 m. Tunnel des
Grands Goulets
Plan de tir
40 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
Amorçage NONEL
41 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
10 mètres
Résultat d’une volée de 5 mètres
42 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
Plan de tir (Nonel)
43 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
L’explosif lorsqu’il détone produit aussi :
- des ébranlements / vibrations
- des bruits : ondes sonores
- des fumées : oxyde de carbone et vapeurs
nitreuses 1 kg explosif : ~1 m3 fumées de tir
MECANISME D ’EXTRACTION DES
DEBLAIS A L ’EXPLOSIF
44 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
Impact sur l’environnement : les vibrations
. Tirs d’essais
. Pour la prévision des vibrations on utilise la
loi de Chapot :
V (en mm/s) = K
K varie de 400 à 6000
1,8
Dm -
Qkg
45 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
Chaque explosif possède son propre bilan gazeux
46 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
Ventilation soufflante Ø2400 60m3/s
Ventilation aspirante Ø1500 20m3/s
TIR ET VENTILATION
47 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
VENTILATION
48 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
VENTILATION
Réglementation CRAM Rhône Alpes
R 352 CNAM
. Aspiration 300 l/s par m² de section
excavée à l ’explosif
. Soufflage diesel dilution 50 l/s/cv
Pour 90 m² et 1000 cv
. 27 m3/s d ’aspiration
. 50 + 27 m3/s soufflage
49 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
Méthodes d’excavation
50 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
Marinage
51 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
Marinage
52 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
Marinage
53 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
Méthode d’excavation à l’explosif
Marinage
54 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
Méthode d’excavation à l’explosif
Purge mécanisée
55 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
Méthode d’excavation à l’explosif
Purge mécanisée
56 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
Profil de soutènement type 1
57 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
Profil de soutènement type 2.2
58 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
59 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
Soutènements
Boulonnage
60 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
61 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
62 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
Profil de soutènement type 5
63 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
Soutènements
Pose de cintre
64 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
Profil de soutènement type 5.1
65 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
66 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
67 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
Profil de soutènement type 8.1
68 Ponts Formation Edition
Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010
Je vous remercie pour
votre attention