Nouvelle solution analytique pour l'étude de l'interaction hydraulique entre les tunnels alpins et les eaux souterraines - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Bulletin de la Société Géologique de France Année : 2003

Nouvelle solution analytique pour l'étude de l'interaction hydraulique entre les tunnels alpins et les eaux souterraines

Résumé

La solution analytique dite du « puits artésien » développée par Jacob et Lohman [1952] est appliquée au contexte des tunnels profonds en haute montagne pour modéliser la décroissance en fonction du temps du débit des venues d'eau. La comparaison de la solution avec un modèle numérique démontre sa validité durant les premiers instants après le percement du tunnel. Ensuite, les conditions aux limites supposées dans la résolution du cas analytique – milieu infini - ne sont plus conformes à la réalité. Les simulations numériques effectuées montrent que la durée de validité de la solution de Jacob et Lohman est notamment inversement proportionnelle à la diffusivité hydraulique du massif. Les résultats de ces simulations permettent de scinder la décroissance du débit des venues d'eau en deux phases distinctes : la première phase correspond à la période de validité de la formule de Jacob et Lohman. Elle est caractérisée par l'extension d'un cône de rabattement autour de l'ouvrage après percement. Durant la seconde phase, le cône de rabattement atteint les limites physiques de l'aquifère (latérales et supérieure) et les débits décroissent plus rapidement suite à la décroissance des potentiels hydrauliques aux limites. Sous réserve du peu de données disponibles, ce type de comportement a été mis en évidence dans les Alpes aux tunnels du Simplon et du Mont-Blanc. Dans la seconde partie de l'article, un abaque paramétrique est présenté, permettant d'évaluer, après le percement d'un tunnel, le temps nécessaire pour qu'un rabattement donné soit atteint en un point défini du massif. Bien que négligeant les effets de limites mis en évidence dans la première partie de l'article, cet abaque permet néanmoins de mettre en évidence la grande inertie, à cette échelle d'observation, des aquifères en massifs montagneux. Il peut être appliqué à la détermination du temps nécessaire pour que l'effet hydraulique du tunnel soit mesurable en surface et dès lors étendu au dimensionnement des campagnes de surveillance des sources lors du percement d'un ouvrage souterrain. Cet abaque démontre l'influence de la géométrie du tunnel (rayon, profondeur) et des caractéristiques hydrauliques de l'aquifère (diffusivité, hauteur de la nappe) sur la durée nécessaire des campagnes de surveillance. Celles-ci devraient être ajustées au cas par cas en fonction du contexte de l'ouvrage souterrain.
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Dates et versions

hal-00458317 , version 1 (20-02-2010)

Identifiants

  • HAL Id : hal-00458317 , version 1

Citer

Jean-Christophe Maréchal, Pierre Perrochet. Nouvelle solution analytique pour l'étude de l'interaction hydraulique entre les tunnels alpins et les eaux souterraines. Bulletin de la Société Géologique de France, 2003, 174 (5), pp.441-448. ⟨hal-00458317⟩

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