Contribution à la modélisation numérique du front de tunnel renforcé par boulonnage.

Abstract

La stabilité des tunnels peu profonds réalisés en pleine section a depuis fort longtemps constitué un défi important à la communauté scientifique. Depuis une trentaine d’années, de nouvelles techniques, basées sur la mise en place d’un système de présoutènement à l’avant du front de taille se sont développées. Elles visent à contrôler les déformations et les tassements en surface induits par le creusement et à assurer la stabilité de l’ouvrage à long terme. Ce travail de thèse constitue une contribution à la modélisation numérique d’une section du tunnel Sud de Toulon en France renforcé par deux systèmes de présoutènements ; le boulonnage au front de taille et la voûte parapluie. Pour cela, deux approches ont été envisagées et confrontées : une approche bidimensionnelle basée sur la méthode convergence-confinement, et une approche tridimensionnelle qui prend en compte la modélisation complète des phénomènes d’interaction entre les différents éléments du tunnel. Une rétro-analyse numérique en 2D a été faite pour cerner les paramètres géomécaniques qui offrent une meilleure concordance avec les résultats de mesures, les limites de cette méthode résident dans le choix exact du taux de déconfinement λ. Afin de surmonter ce problème, un modèle 3D a été mis au point, et qui a permis d’étudier l’influence des différents systèmes de présoutènement sur la réaction du massif encaissant. Les deux approches numériques 2D et 3D, ont été calées sur les mesures enregistrées dans une section du tunnel Sud de Toulon disponibles dans la littérature, et l’excellente adéquation entre les résultats a permis de valider nos simulations. Les résultats finaux montrent que l'analyse numérique 3D avec une discrétisation complète des inclusions semble incontestablement l'approche la plus fiable.