TUNREN - CFMS séance logiciels du 3 avril 2003...u = 0 c u = 0.5 MPa 1 ˘ ) Boulons : FDV 10 cm2 T b = 700 KN E b = 20 000 MPa 0 60 120 180 240 300 360 420 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 ’HQVLWpGHERXORQQDJHGE>X

16pDQFH�&)06�± /RJLFLHOV��GHV�RXWLOV�SRXU�FDOFXOHU�� $YULO��

7815(18Q�H[HPSOH�GH�GpYHORSSHPHQW�UpFHQW�HQ�PDWLqUH�GH�ORJLFLHOV�GH�

FDOFXO�HQ�JpRWHFKQLTXH

$ODLQ�*8,//28;7(55$62/


7815(17815(1 : ORJLFLHO�G¶DLGH�DX�GLPHQVLRQQHPHQW�GHV�WXQQHOV

• 0RGXOH�&219(5*(1&(&219(5*(1&(��&21),1(0(17&21),1(0(17(en section transversale)

6\PpWULH�F\OLQGULTXH9 Méthodes classiques de

l’AFTES9 Soutènements par boulons,

béton et cintres9 Aide au calcul de λs

(méthodes de similitude et méthodes implicites)

• 0RGXOH(;7586,21��(;7586,21��/LFHQFH�&156�/LFHQFH�&156��(173(�(173(�(au front de taille)

6\PpWULH�VSKpULTXH9 Calcul des déformations

d’extrusion9 Approche d’un coefficient de

sécurité9 Prise en compte des

renforcements par boulons au front

9 Prise en compte d’une pression de confinement (boucliers)

7815(1


0RGXOH�&219(5*(1&(&219(5*(1&(��&21),1(0(17&21),1(0(17

7815(1�± &219(5*(1&(�&21),1(0(17


0RGXOH (;7586,21(;7586,21 :/H�U{OH�GX�IURQW�GH�WDLOOH

• 6WDELOLWp�� sécurité du chantier + effets sur l’environnement (fontis en surface)

• 'pIRUPDWLRQV � interviennent dans les déformations globales et donc sur les tassements en surface

7HFKQLTXHV�G¶DPpOLRUDWLRQ : • Utilisation de boucliers• Renforcement du front par boulons en fibre de verre

7815(1�± (;7586,21�� ,QWURGXFWLRQ


/RQGUHV��

7815(1�± (;7586,21�� ,QWURGXFWLRQ


/HV�PpWKRGHV�G¶DQDO\VH�/HV�PpWKRGHV�G¶DQDO\VH�GH�OD�WHQXH�GX�IURQW�GH�WDLOOHGH�OD�WHQXH�GX�IURQW�GH�WDLOOH

3UREOqPH�WKpRULTXH�GLIILFLOH��'�

7815(1�± (;7586,21�� ,QWURGXFWLRQ

• approches semi-empiriques

*UDQGHV�GLIIpUHQFHV�HQWUH��• VROV�DUJLOHX[ : problème de la stabilité plus ancien, mieux étudié

(dépendant de cu)• VROV�SXOYpUXOHQWV��VL�F� ��φ ��j��LQVWDELOLWp�DVVXUpH��

développements plus récents du fait des tunneliers

• approches « à la rupture »

• DSSURFKHV�HQ�GpIRUPDWLRQV(DQDO\WLTXHVou numériques)

/HV�DSSURFKHV�HQ�GpIRUPDWLRQV�UHVWHQW�HQFRUH�SHX�GpYHORSSpHV/HV�DSSURFKHV�HQ�GpIRUPDWLRQV�UHVWHQW�HQFRUH�SHX�GpYHORSSpHV


0RGqOH�© ([WUXVLRQ ª&DOFXOV�HQ�FRQWUDLQWHV�GpIRUPDWLRQV

+\SRWKqVHV�GH�EDVH

7815(1�± (;7586,21�± 0RGqOH�GH�FDOFXO

9 Tunnel circulaire9 Milieu indéfini, homogène et

isotrope9 Champs de contraintes initiales

uniforme9 Symétrie sphérique (champs de

contraintes et déformations)9 Loi de comportement élasto-

plastique : critères de Trescaou Mohr-Coulomb

9 Boulonnage pris en compte par principe d’homogénéisation

9 Principe de déconfinement …


3ULQFLSH�GH�GpFRQILQHPHQW(WONG et al, 1999-2000) : en symétrie sphérique

• on fait décroître σΤ de σο à 0 (λ de 0 à 1) (pas de soutènement)

• on calcule σ(r) à partird’une loi élasto-plastique

• on en déduit la convergence des parois

V7� ��O��VR

7815(1�± (;7586,21�± 0RGqOH�GH�FDOFXO

V7 U


0DUQH��- c = 1 MPa

(0.5 à 1.5 MPa)- φ = 30°- E = 300 MPa

5pVXOWDWV�REWHQXV��7815(1�7XQQHO�GH�GLDPqWUH��P�j��P�GH�SURIRQGHXU

7815(1�± (;7586,21�� ([HPSOHV

&DOFXO��VDQV�%RXORQV

02468

1012141618

00.10.20.30.40.50.60.70.80.91

/DPEGD

([WUX

VLRQ�>

FP@

Cohésion = 1 MPa Cohésion = 0.5 MPa Cohésion = 1.5 MPa


5pVXOWDWV�REWHQXV��7815(1�(IIHWV�GHV�ERXORQV�VXU�O¶H[WUXVLRQ

&DOFXO�DYHF�HW�VDQV�%RXORQ��F� ��03D

02468

10121416

00.10.20.30.40.50.60.70.80.91

��

��

� �

�

��

Avec Boulon Sans Boulon

&DOFXO�DYHF�HW�VDQV�%RXORQ��F� ��03D

02468

10121416

00.10.20.30.40.50.60.70.80.91

/DPEGD

([WUX

VLRQ�>

FP@

Avec Boulon Sans Boulon

Comportement du terrain élastique

Comportement du terrainélasto-plastique

7815(1�± (;7586,21�� ([HPSOHV

%RXORQV� fibre de verre de 840 kN - densité 1 u / 1.2 m2


5pVXOWDWV�REWHQXV��7815(1�(IIHW�GH�OD�FRKpVLRQ�VXU�OD�WUDFWLRQ�GDQV�OHV�ERXORQV

7UDFWLRQ�GDQV�OHV�ERXORQV

0100200300400500600700800900

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.91

O

7UDFWL

RQ�>N

1@

c = 1.5 MPa c = 1 MPa c = 0.5 MPa

7815(1�± (;7586,21�� ([HPSOHV


&RPSDUDLVRQ�DYHF�PRGpOLVDWLRQV�()��D[LV\PpWULTXHV�RX��'�

�

�

�

3UHVVLRQ�DX�IURQW�RX�FRKpVLRQ�UHQIRUFpH

7815(1�± (;7586,21�± &RPSDUDLVRQ�DYHF�FDOFXOV�HQ�()�HW�PHVXUHV


&RPSDUDLVRQ�DYHF�FDOFXOV�()�D[LV\PpWULTXHV

0

10

20

30

40

50

0 50 100 150 200 250

1RPEUH�GH�ERXORQV�DX�)URQW

([WUX

VLRQ��

PP� 0RGqOH�(;7586,21

()�D[LV\P��SUHVVLRQ�DXIURQW()�D[LV\P��FRKpVLRQUHQIRUFpH


7RXORQ��R = 5.8 m σo = 0.8 MPa E = 300 MPa c = 50 kPa φ = 20°


7DUWDLJXLOOH �R = 7.4 m σo = 2,3 MPa E = 400 MPa cu = 1200 kPa φυ = 0°

0

10

20

30

40

50

60

0 50 100 150 200 250

1RPEUH�GH�ERXORQV

([WUX

VLRQ��

PP� 0RGqOH�([WUXVLRQ

()�D[LV\P��SUHVVLRQ�DXIURQW()�$[LV\P��&RKpVLRQUHQIRUFpH


&RPSDUDLVRQ�DYHF�FDOFXOV�()�D[LV\PpWULTXHV


7RXORQ��R = 5.8 m σo = 0.8 MPa E = 300 MPa c = 50 kPa φ = 20°

05

1015202530354045

0 50 100 150 200 250

1RPEUH�GH�ERXORQV

([WUX

VLRQ��

PP�

0RGqOH�(;7586,21&DOFXO�()��'


&RPSDUDLVRQ�DYHF�FDOFXOV�()��'


7DUWDLJXLOOH

Mesures d’extrusion


&RPSDUDLVRQ�DYHF�UpVXOWDWV�GH�FKDQWLHU


eWXGHV�SDUDPpWULTXHVeWXGHV�SDUDPpWULTXHV,QIOXHQFH�GX�PRGXOH�(�GX�WHUUDLQ

0

50

100

150

200

250

0 200 400 600 800 10000RGXOH�(�>03D@

([WUX

VLRQ�X

I�>PP@

Sol purementcohérent

Solcohérent-frottant

0

100

200

300

400

500

0 200 400 600 800 10000RGXOH�(�>03D@

7UDFWL

RQ�7�

>N1@

E��WUDFWLRQ�GDQV OHV�ERXORQVD��H[WUXVLRQ

7815(1�± (;7586,21�± eWXGHV�SDUDPpWULTXHV


,QIOXHQFH�GH�OD�FRQWUDLQWH�LQLWLDOH�VR

E��WUDFWLRQ�GDQV OHV�ERXORQV

D��H[WUXVLRQ

��

� � � � � ��VLJPD��>03D@

([WUX

VLRQ�X

I�>PP

@

Sol purementcohérent

Sol frottant-cohérent

�

� � �

� � ��

� � �

��

��

� � � � � ��

VLJPD��>03D@7UFDWLR

Q�7�>N1@



,QIOXHQFH�GH�OD�FRKpVLRQ�QRQ�GUDLQpH�FX

E��WUDFWLRQ�GDQV OHV�ERXORQVD��H[WUXVLRQ

0

200

400

600

800

1000

0 2 4 6 8 10

&R K p V L R Q �F X �> 03 D @

0

200

400

600

800

1000

1200

0 2 4 6 8 10

&RKp V L R Q �F X �>03 D @



$SSURFKHV�GX�FRHIILFLHQW�GH�VpFXULWp$SSURFKHV�HPSLULTXHV5pVXOWDWV�SRXU�OHV�VROV�FRKpUHQWV��

• 1�� FRPSRUWHPHQW�pODVWLTXH��WUqV�IDLEOHV�GpIRUPDWLRQV

• ��1�� IDLEOHV�GpIRUPDWLRQV�DX�IURQW• ��1�� IRUWHV�GpIRUPDWLRQV��XQ�VRXWqQHPHQW�GX

IURQW�HVW�QpFHVVDLUH�VL�RQ�YHXW�OLPLWHU�OHV�GpIRUPDWLRQV

• 1�!�� UXSWXUH��VRXWqQHPHQW�GX�IURQW�LQGLVSHQVDEOH

X

R

F1 σ=

7815(1�± (;7586,21�± $SSURFKHV�GX�FRHIILFLHQW�GH�VpFXULWp


5pVXOWDWV�7815(1Extrusion uf = f(cu) = f (N) pour un tunnel R = 5 mσo = 2,4 MPa cu = 2,4 à 0,3 MPa (N = 1 à 8) φu = 0

0

1000

2000

3000

4000

5000

0 2 4 6 8

)DFWHXU�GH�VWDELOLWp�1

([WUX

VLRQ�X

I�>PP@

E/cu = 100

E/cu = 200

E/cu = 500

XI�5� ��


&RPSRUWHPHQW�pODVWLTXH

)DLEOHV�GpIRUPDWLRQV

)RUWHV�GpIRUPDWLRQV 5XSWXUH


$SSURFKH�SURSRVpH�GDQV�7815(13ULQFLSH�GH�F�I UpGXFWLRQ�� on réduit c et I (+ résistance des boulons) par un

facteur F et on détermine F pour lequel on atteint la « rupture »&RQYHQWLRQQHOOHPHQW�� )��XI�5� �� HW� )��XI�5� ��([HPSOH � tunnel de rayon R = 5 m – σo = 2.4 MPa

cX = 2.4 MPa IX = 0° c = 0.2 MPa I = 30°

)� ��j�� )� ��j��



(IIHW�G¶XQH�SUHVVLRQ�GH�FRQILQHPHQW

([HPSOH �� Tunnel R = 5 m σo = 0.6 MPa E = 50 MPa c = 10 kPa φ = 30° (F = 1)

0

25

50

75

100

125

150

175

200

0 100 200 300 400 500 600

3UHVVLRQ�GH�FRQILQHPHQW�SI�>N3D@

([WUX

VLRQ�X

I�>PP@

7815(1�± (;7586,21�± 3UHVVLRQ�GH�FRQILQHPHQW

3URFpGXUH�� on calcule l’extrusion pour un déconfinementpartiel λ = (σo – pf)/σo


'LPHQVLRQQHPHQW�G¶XQ�ERXORQQDJH�GH�IURQW([HPSOH ��Tunnel : R = 6 m VR = 2.5 MPa E = 200 MPa

φu = 0 cu = 0.5 MPa 1� ��)� ��Boulons : FDV 10 cm2 Tb = 700 KN Eb = 20 000 MPa

060

120180240300360420

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

'HQVLWp�GH�ERXORQQDJH�GE�>X�P�@

([WUX

VLRQ�X

I�>PP@ uf/R = 5 %

uf/R = 2.5 %

0

200

400

600

800

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

'HQVLWp�GH�ERXORQQDJH�GE�>X�P�@

7UDFWLR

Q�7�>N

1@

Tmax boulons

7815(1�± (;7586,21�± %RXORQQDJH�GH�IURQW


&RQFOXVLRQV• Modules « convergence-confinement » et « extrusion » basées sur DSSURFKHV�FRPSDUDEOHV�HQ�FRQWUDLQWHV�GpIRUPDWLRQV• Évaluations de la tenue du front souvent faites encore sur des

approches à la rupture (sauf calculs EF)•• 7815(17815(1 : outil d’analyse simple pour faire des approches en

déformations•• $LGH�j�OD�FRQFHSWLRQ$LGH�j�OD�FRQFHSWLRQ :

9 approche du FRHIILFLHQW�GH�VpFXULWp, 9 effet d’une SUHVVLRQ� GH� FRQILQHPHQW (bouclier) sur les déformations

d’extrusion, 9 dimensionnement du UHQIRUFHPHQW�GH�IURQW�SDU�ERXORQV�)G9

• Support pour les PHVXUHV�G¶DXVFXOWDWLRQV (extrusomètres)

$�GpYHORSSHU�HW�j�FDOHU�VXU�G¶DXWUHV�PHVXUHV�VXU�FKDQWLHUV

7815(1�± &21&/86,21

Documents

TUNREN - CFMS séance logiciels du 3 avril 2003...u = 0 c u = 0.5 MPa 1 ˘ ) Boulons : FDV 10 cm2 T b = 700 KN E b = 20 000 MPa 0 60 120 180 240 300 360 420 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 ’HQVLWpGHERXORQQDJHGE>X