Modélisation des voutes parapluies et impact de la loi de comportement du sol - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Communication Dans Un Congrès Année : 2015

Modelling of pipe roof umbrella focusing on constitutive models influence

Modélisation des voutes parapluies et impact de la loi de comportement du sol

Résumé

The use of pipe roof umbrella during the excavation of shallow tunnels has been generalized since many years to mitigate the surface settlement risk. If the positive effect is admitted in practice, it is difficult to demonstrate it in numerical models. This paper studies solutions to better understand and evaluate the impact of pipe roof umbrella by means of numerical modelling. Simulations are realized with the finite element package CESAR-LCPCv5 developed by IFSTTAR and ITECH First a characteristic model of a shallow tunnel in urban area is established; it is the support of a proposition for a modelling of an umbrella arch. From this modelling we highlight bending moments and compression forces induced in the steel pipes by the excavation work. The consequence on the stress field in the soil is a reduction in the deviatoric stress in the unsupported span. Umbrella arch reduces plastic strain and surface settlement. A non-linear elastic behaviour is then discussed. Secondly we show an original use of the umbrella arch in the case of a light rail transit line in the south of Paris bored with EPB machine. In the simulation, the umbrella arch limits drastically settlement in a very sensitive point, if plastic strains have already occurred in the ground before the excavation.
L'utilisation de voutes parapluies s'est généralisée durant les dernières années pour réduire les risques liés au tassement en surface lors du creusement de tunnels en milieu urbain. Si l'effet positif est admis en pratique, il est difficile de le mettre en évidence dans les modélisations numériques. Cette communication étudie des solutions pour mieux comprendre et évaluer par la simulation l'impact des voutes parapluies. Les modèles numériques ont été réalisés à l'aide de la méthode des éléments finis avec le progiciel CESAR-LCPCv5 développé par l'IFSTTAR et ITECH. On a défini, pour un modèle caractéristique de tunnel peu profond en milieu urbain, une proposition de modélisation de la voute parapluie. Le calcul montre la façon dont les tubes constitutifs de la voute sont sollicités, en flexion et en compression, par l'excavation. La voute influe sur les contraintes dans le massif en limitant l'augmentation de la contrainte déviatorique au niveau de la zone non supportée située entre le front et le soutènement. Elle permet d'éviter une plastification du sol et ainsi de limiter les tassements. L'apport d'une loi élastique non-linéaire est également discuté. Dans un second temps on propose une utilisation originale de la voute parapluie qui a été développée dans le cadre du creusement d'un tunnel de tramway au tunnelier dans le sud de Paris. Dans la modélisation, la voute parapluie limite fortement les tassements en un point sensible, dans l'hypothèse d'un état initial déjà plastifié.
Fichier non déposé

Dates et versions

hal-01217385 , version 1 (19-10-2015)

Identifiants

Citer

Nicolas Gilleron, Emmanuel Bourgeois, A Saitta, M Ferrari. Modélisation des voutes parapluies et impact de la loi de comportement du sol. European Congress of Soil Mechanic and Geotechnical Engineering, Sep 2015, EDIMBOURG, France. pp 3863-3868, ⟨10.1680/ecsmge.60678⟩. ⟨hal-01217385⟩
424 Consultations
0 Téléchargements

Altmetric

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More