Etude expérimentale de l'interaction sol-machine lors du creusement d'un tunnel peu profond par tunnelier à pression de boue
Institution:
Lyon, INSADisciplines:
Directors:
Abstract EN:
This thesis deals with a case history of an instrumentation carried out for the line D of the subway of LYON, where two twin shallow tunnels- 6,28 meters in diameter, 900 meters long - have been bored with a slurry shield. The purpose was to determine the interaction between the soil and the tunnel boring machine. The project is located in an urban area very sensitive to surface settlements. The soil is composed of sandy and silty alluvium with very poor geotechnical properties. In order to constitute a data-base for validating modelling procedures, a specific instrumentation has been carried out in complement of classical measurements. In two areas, the following appliances have been installed: inclinometers, extensometers, automatic levelling vessels set on the top of the extensometers, bench marks and pore water pressure cells. The device, consisting of fifty measuring points, was connected to a data logger and recorded every five seconds. More, 60 parameters representative of the work of the tunneling boring machine have been recorded every second. This permits to show the importance of the speed of the boring machine, of the stabilization pressure at the face, of the decreasing of the shield diameter, of the grouting pressure and of the characteristics of the grout. The experimental results have been analyzed in order to determine the interaction between the soil and the machine. Some correlation have been realized between the ground movements and the working parameters of the tunneling boring machine. The study of these experimental results permits the description of the soil responses. The approach of the face does not generate great movements on the tunnel axis, implying therefore, a quasi-plane deformation state. As the shield passes, the simultaneous existence of a vertical movement downwards and a lateral movement outwards can be explained as the result of a redistribution of stresses due to decrease of the shear stresses around the shield.
Abstract FR:
Ce travail de thèse concerne une expérimentation mise en œuvre sur le chantier du prolongement de la ligne D du métro de Lyon afin de déterminer l'interaction être le sol et le tunnelier à pression de boue bentonitique chargé de creuser deux tunnels parallèles de 6,28 m de diamètre et de 900 mètres de longueur. Le tracé peu profond s'inscrit dans une zone urbanisée très sensible vis à vis des tassements en surface. Le sous-sol est composé d'alluvions sableuses et limoneuses de très médiocres caractéristiques géotechniques. En vue de constituer une base de données pour qualifier des procédures de modélisation, une instrumentation spécifique a été mise en place en complément des mesures classiques. Sur deux zones les appareils suivants ont été mis en œuvre : des inclinomètres, des extensomètres, des vases de nivellement automatique en tête des extensomètres, des repères pour le nivellement par topographie, des cellules de pression interstitielle. Le dispositif a été raccordé à une centrale d’acquisition et ausculté toutes les 5, secondes. De plus sur le tunnelier, 60 paramètres caractéristiques de son fonctionnement ont été enregistrés toutes les secondes. Les résultats expérimentaux obtenus ont été analysés et des corrélations ont pu être réalisées entre les mouvements du terrain et les paramètres de fonctionnement du tunnelier. Ceci a permis de mettre en évidence le rôle de la vitesse d'avancement du tunnelier, de la pression de soutènement du front de taille, de la conicité du diamètre du bouclier, des valeurs des pressions d'injection et de la nature du coulis de remplissage injecté. . . , Une hypothèse sur les mécanismes mis en jeu est proposée. L'approche du frottement est très faibles mouvements dans l’axe du tunnel, il en résulte donc un état de déformations quasi plan. Au passage du tunnelier l'existence simultanée d’un mouvement vertical vers le bas et d'un refoulement latéral peut être expliquée comme le résultat d’une redistribution des contraintes due à la réduction des contraintes de cisaillement autour du tunnelier.