L'estimation des déplacements induits par le creusement au tunnelier sur des constructions avoisinantes (immeubles, ouvrages d'art, tunnels, réseaux...) est une étape essentielle des projets d'ouvrages souterrains en zones urbaines. De cette estimation sont, en effet, déduits ou adaptés des choix forts de conception tels que le tracé du tunnel, le dimensionnement du tunnelier (surcoupe, conicité...) et le choix de ses paramètres de pilotage (pression frontale, pression de bourrage...). Rigoureusement, cette estimation nécessite des modélisations numériques tridimensionnelles, seules capables de tenir compte de la complexité du problème. Cependant, celles-ci sont lourdes à mettre en œuvre, et des modélisations numériques bidimensionnelles en déformations planes autour d'une section courante du tunnel leur sont souvent préférées, au moins pour les premiers niveaux d'études. Se pose alors la question de reproduire au mieux les pertes de volume se produisant autour du tunnelier, et en particulier les mouvements de convergence générés par le processus de creusement.

Cette problématique a été traitée rigoureusement dans le cas des tunnels de grande profondeur réalisés en méthode conventionnelle, en considérant un massif élastique parfaitement plastique, dans le cadre du développement de la méthode convergence-confinement (Panet (1995) notamment). Pour un projet de tunnel au tunnelier en zone urbaine, les expressions existantes sont par contre critiquables pour trois raisons : (i) l'état initial de contrainte dans le terrain ne peut pas être considéré comme homogène, (ii) un tunnelier pressurisé exerce une pression sur le front de taille susceptible de limiter la convergence du terrain, (iii) les modèles élastiques parfaitement plastiques demeurent relativement simplistes alors que la prise en compte d'une élasticité non linéaire et de mécanismes d'écrouissage plastique conduit à une meilleure description du comportement élastoplastique des terrains meubles.

La communication proposée vise par conséquent, via l'analyse croisée de modélisations numériques 3D et 2D, à mieux estimer le taux de déconfinement à considérer dans ce type de problème, en particulier dans le cadre de la méthode explicite de modélisation 2D du creusement pressurisé des tunnels proposée par Berthoz et al (2020). Une application au cas d'une section du Grand Paris Express illustre les résultats obtenus.

 Références :

Panet M. (1995). Le calcul des tunnels par la méthode convergence-confinement, Presses des Ponts et Chaussées, Paris.

Berthoz N., Branque D., Subrin D. (2020), Déplacements induits par les tunneliers : rétro-analyse de chantiers en milieu urbain sur la base de calculs éléments finis en section courante, Revue Française de Géotechnique, vol. 164, n°1, 20 p.