Introduction générale
L'étude d'un tunnel nécessite des connaissances
approfondies dans les domaines de la géotechnique, de la géologie
et de l'hydrogéologie. De ce fait, une bonne campagne de reconnaissance
est primordiale pour avoir une idée sur la constitution du terrain, de
prévoir son comportement afin de pouvoir choisir le mode de creusement
le plus adéquat et le type de soutènement à adopter pour
assurer le bon déroulement des travaux pendant l'exécution et
garantir, en tout moment, la stabilité de l'ouvrage tunnel.
Ce projet de fin d'étude a pour but l'étude et
la modélisation de tunnel autoroutier « tunnel de Texanna
appartenant à la pénétrante Jijel - El-Eulma ».
Notre travail vise en premier lieu à mieux comprendre
le comportement de tunnel sous une couverture moins profonde et
d'évaluer l'influence des paramètres principaux sur la
réponse de terrain. Dans ce contexte un tronçon de tunnels a
été étudié.
Notre travail se résume dans quatre chapitres, dans le
premier chapitre nous allons faire une synthèse bibliographique ou on va
voir les différents techniques et modes de creusement des tunnels, les
méthodes de soutènement ainsi que le dimensionnement de
soutènement de la paroi de l'excavation et l'étude de la
stabilité du front de taille.
Le second chapitre concerne la présentation du projet,
il donne un aperçu sur la géologie, l'hydrogéologie, la
sismicité et la géotechnique du site d'étude.
Dans le troisième chapitre on exposera une étude
détaillée sur le soutènement provisoire de l'excavation,
l'évaluation des charges agissant sur le tunnel et la
vérification du soulèvement éventuel du radier.
Dans le quatrième chapitre et dernier, nous allons
faire une modélisation numérique du tronçon
étudié du tunnel à l'aide du logiciel PLAXIS 2D, avec
discussions sur les résultats obtenus.
Au terme de chaque chapitre une conclusion est proposée
; une synthèse générale est proposée quant à
elle à la fin du mémoire ainsi qu'une des recommandations sur la
perspective du développement des travaux futurs
2
Chapitre I- Revue bibliographique
CHAPITRE I : Revue bibliographique
« Tunnel » vient du mot « tonnelle »
évoquant la forme du tonneau. Il désigne un passage souterrain.
On considère souvent qu'un tunnel doit être au moins deux fois
plus grand qu'il n'est large pour mériter cette désignation. Il
doit en outre être fermé de tous les côtés,
excepté à chacune de ses extrémités, ce qui le
différencie d'un passage en tranchée. Un tunnel peut être
utilisé pour permettre le passage de personnes (piétons,
cyclistes, trafic routier, trafic ferroviaire, canal). Un tunnel est
destiné à créer une liaison entre deux points en vue de
trouver des possibilités de transport ou de communication par
l'élimination des obstacles topographiques qui les séparent
(AFTES, 1993). [1]
Classification des tunnels
Le rôle des tunnels consiste à rendre possibles
des communications ou des transports par le franchissement d'un obstacle. On
distingue plusieurs classes de tunnels selon la nature de l'obstacle à
franchir ou selon de ce qu'il s'agit (une voie de communication ou d'une voie
de transport). Les tunnels devront franchir des montagnes, ou passeront sous
les rivières, sous les bras de mer ou sous les édifices et les
voies de circulation des centres industriels ou des villes.
Les buts à atteindre par leurs constructions sont
également très divers : circulation ferroviaire, transports
publics, communications fluviales. Sur la base de ce qui précède,
la classification des tunnels permet de distinguer les deux groupes principaux
suivants :
Tunnel de communication
? Tunnel ferroviaire ;
? Tunnel routier ;
? Tunnel pour piéton ;
? Tunnel ou galerie de navigation ;
? Tunnel de métro.
Figure I-1 : les différents types de tunnel
de communication
3
Chapitre I- Revue bibliographique
Tunnel ou galerie de transport
? Tunnels pour aménagement hydraulique ;
? Tunnels d'alimentation de l'eau ;
? Tunnels de service industriels ;
? Galerie d'égout ;
? Galerie d'utilisation.
Exécution et réalisation des
tunnels
En raison de la multitude des facteurs qui influencent la
conception, les charges, l'implantation et les conditions d'exécution
des Tunnels, les méthodes d'exécution les plus diverses ont
été mises au point au cours des années. Parmi ces
facteurs, mentionnons les plus importantes : les conditions géologiques
et hydrologiques, la forme et les dimensions du profil, ainsi que la
destination du Tunnel.
Mode de creusement des tunnels
Les méthodes de creusement dépendent des
paramètres suivants :
? La nature du terrain ;
? La profondeur et les dimensions de l'ouvrage ;
? Le matériel disponible ;
? Le délai d'exécution ;
? L'environnement.
Creusement en pleine section
Cette méthode consiste à excaver la
totalité de la section du tunnel en une seule fois. Elle est couramment
utilisée pour la plupart des tunnels creusés dans des roches de
bonne ou d'assez bonne tenue pour les explosifs, ou pour les tunnels
creusés dans des sols meubles avec des boucliers (Figure I.3).
Creusement en demi section
Cette méthode consiste à excaver dans une
première phase les demi-sections supérieures du tunnel suivant sa
forme définitive. La hauteur de cette excavation préliminaire
peut aller jusqu'à 5 ou 6 m.
Dans une deuxième phase, on procède à
excaver la demi section inferieur appelée Stoss. Cette technique est
particulièrement conseillée pour les terrains
hétérogènes de qualité moyenne, elle permet de
mieux maitriser les problèmes de stabilité vue la dimension
réduite du front de taille.
4
Chapitre I- Revue bibliographique
Creusement en section divisée
Cette méthode est utilisée lorsque la section
à excavée est importante, ou dans le cas d'un mauvais terrain qui
ne permet pas d'assurer la stabilité du front de taille avec une
ouverture en demi section.
Son application est longue et coûteuse. Elle ne se
justifie que s'il n'est pas possible d'utiliser une autre méthode.
Avec un creusement en sections devisées, chaque phase
de travaux comprend l'excavation des terrains sur des sections réduites.
Par la même, la stabilité des sections excavées est plus
facile à maîtriser et la décompression des terrains
sus-jacents est plus limitées.
Cette méthode s'applique soit :
· Aux grandes excavations souterraines dont les dimensions
dépassent la vingtaine de mètres.
· Aux tunnels dans des mauvais terrains, lorsque les autres
méthodes de creusement présentent des risques d'exécution
ou conduisent à des tassements différentiels par exemple en zone
urbaine sous faible profondeur.
Technique de creusement des tunnels
En ingénierie il existe plusieurs techniques de
creusement de tunnel, le choix de la technique de creusement adopté est
déterminé selon la nature du terrain. En s'appuyant sur ce
critère, on distingue deux modes de creusement :
· Creusement dans les terrains meubles ;
· Creusement dans les terrains rocheux.
Creusement dans les terrains meubles
Le développement des agglomérations, souvent
situées dans des vallées, a conduit de réaliser de plus en
plus d'ouvrages souterrains dans des terrains meubles. Parmi les technologies
conçus pour excaver le sous - sol, on peut citer :
· La pelle hydraulique ;
· Le bouclier mécanisé.
Creusement dans les terrains rocheux
Parmi les techniques du creusement en terrain rocheux, on peut
distinguer :
· Creusement à l'explosif :
L'abattage avec emploi des explosifs est
généralement utilisé pour l'exécution des tunnels
situés dans les roches pour lesquels un abattage manuel (marteaux
piqueurs, pelle
| 
