Mise au point d'une méthodologie permettant l'adaptation du creusement et du soutènement en travaux souterrains fondée sur l'auscultation et l'analyse numérique en temps réel
Institution:
Lyon, INSADisciplines:
Directors:
Abstract EN:
This work deals with the problem of applying the observational method during the construction of a tunnel. The objective is the optimization of the excavation, the support and the cost while controlling security. For that two tools are combined, measurements and numerical simulations. After reminding the principles of the observational method and measurements commonly carried out in tunnel, another tool, useful to optimize the design is presented. These are inverse analysis technics and more particularly optimization methods. The purpose of this work is to use a support site, the tunnel of Bois de Peu (Besançon, France) to test different methods. After a summary of the site support, the measurements made during the excavation are analyzed. The most interesting sections of measures are used in order to find the parameters of the actual digging, ie the quality of ground encountered and to compare these results to the initial estimates and what kind of actions could be done for optimization. Numerical modeling is used to predict displacements on the tunnel lining and the surrounding ground. A study is conducted to propose an approach for applying the observational method on this test site. It shows the need to couple numerical modeling to optimization software in order to assess, from the measurements, the parameters of the ground actually encountered. Graphic representations drawn from parametric studies are used to determine the scenario in which the actual tunnel face is located and decide whether to adapt the boring. Finally, this study helps to show the difficulties encountered in establishing an observational method for digging a tunnel. The limits of the proposed approach are highlighted. It is also clear from this work that the use of inverse techniques needs to be extremely cautious and that the redundancy and variety of measures are required in this context. Indeed, it is emphasized that with only the measures traditionally carried out in tunneling, the optimization techniques tested only allow the identification of some parameters. This work shows what measures are necessary according to the available resources (type of optimization techniques, types of models: 2D or 3D and type of use: real-time or not) and shed some light on the usability of the observational method in underground work.
Abstract FR:
Ce travail traite de la problématique de l’application de la méthode observationnelle durant le creusement d’un tunnel. L’objectif de cette méthode en travaux souterrains est l’optimisation du creusement, du soutènement mis en place et du coût de l’ouvrage tout en maîtrisant la sécurité. Pour cela deux outils sont couplés, les moyens de mesures et les simulations numériques. Après un rappel des principes de la méthode observationnelle et des auscultations communément réalisées en travaux souterrains, les techniques d’analyse inverse sont présentées. Le but du travail est d’utiliser un chantier support, le tunnel routier de Bois de Peu (Besançon, France) pour tester différentes méthodes. Après une description du chantier support, les mesures réalisées durant le creusement de ce dernier sont analysées. Les sections de mesures les plus intéressantes sont utilisées pour essayer de retrouver les conditions réelles de creusement, c'est-à-dire la qualité des terrains rencontrés et de voir par rapport aux prévisions initiales quelles auraient pu être les actions à mettre en œuvre pour optimiser. Des modélisations numériques sont utilisées pour prédire les déplacements. Une réflexion est menée pour proposer une démarche d’application de la méthode observationnelle sur ce chantier test. La réflexion montre le besoin de coupler des modélisations numériques à des logiciels d’optimisation pour évaluer, à partir des mesures réalisées, les paramètres du terrain réellement rencontrés. Des représentations graphiques tracées à partir d’études paramétriques permettent de déterminer le scénario dans lequel l’ouvrage se situe et de décider d’une éventuelle adaptation. Finalement, cette étude permet de montrer les difficultés rencontrées pour mettre en place une démarche de méthode observationnelle pendant le creusement d’un tunnel. Les limites de la démarche d’application proposée sont mises en évidence. Il ressort également de ce travail que l’utilisation des techniques d’analyses inverses nécessite d’être extrêmement prudent et que la redondance et la variété des mesures sont obligatoires dans un tel contexte. En effet, il est mis en exergue qu’avec seulement les mesures traditionnellement réalisées en travaux souterrains, les techniques d’optimisation testées ne permettent l’identification que de quelques paramètres.