RESUME:

Avec l'hypothèse d'une vitesse d'avancement constante du tunnel, et pour une symetrie de revolution, on analyse I'interaction d'un soutènement elastique avec un massif elastoplastique de reference (Mises). On utilise pour cela une nouvelle methode par Elements Finis en regime stationnaire recemment developpee (SFE). Cette etude permet de degager un Principe heuristique d'lnteraction entre Ie massif et Ie soutènement. Ce Principe a ete integre dans la Methode de Convergence- Confinement, et peut être applique à toute loi de comportement elastoplastique. Cette nouvelle Methode a ete validee par comparaison avec des calculs effectues avec la SFE sur un materiau de Coulomb.

ABSTRACT:

Within a constant advance rate hypothesis of the tunnel, we analyse in rotational symmetry, the interaction of an elastic support with a reference elastoplastic ground (Mises). For this purpose we use a new developped Steady state Finite Element Method (SFE). An extensive parametric study brought us to the derivation of a heuristic Ground-Support Interaction Principle. This Principle has been included in the Convergence- Confinement (or Characteristic Lines) Method, and generalized to other laws. The Method has been validated by comparison with SFE calculation for a Coulomb material.

ZUSAMMENFASSUNG:

Unter der Annahme eine konstanten Vortriebsgeschwindigkeit bei der Tunnelgrabung, wird die Wechselwirkung zwischen elastoplastischem Untergrund (Mises) und elastischen Stuetzelementen bei axialsymmetrischem Randbedingungen studiert. Fuer diese Analyse wird eine neu entwickelte stationare Finite- Elememente-Rechnung (SFE) benutzt. Eine extensive Parameterstudie hat eine bestimmte heuristische Gestzmassigkeit zwischen dem Untergrund und den Stuetzelementen hervorgeboben. Dieses Prinzip wurde in Beziehung mit der Kennlinienmethode gebracht. Die Allgemeingueltigkeit der Methode wurde durch einen Vergleich mit dem SFE- Verfahren an einem Coulomb'schen Material bestatigt.

1 INTRODUCTION

L'interaction rnassif-soutènement pour des tunnels creases dans des milieux homogènes est de nature tridimensionnelle, et est intimement liee aux phases d'avancement et de la pose. La simulation exacte de ce phenomène necessite habituellement un calcuI numerique sequentiel (Hanafy and al, 1980). Dans la pratique, pour des cas courants, le calcul est traite de manière simplifiee en deformation plane, en simulant I'influence de I'avancement du front par une diminution progressive des contraintes initiales appliquees en paroi de tunnel. Les possibilites des calculateurs modernes permettent, dans ce cadre, de traiter de cas complexes, tant au niveau de la geometrie que des lois de comportement. Cependant, le problème fondamental de la relation entre l'histoire des contraintes fictives appliquees en paroi aux phases d'avancement des travaux et à la mise en place du soutènement etair reste arbitraire jusqu'à present (AFTES, 1983). Des efforts pour la resolution de ce point cle, ont debute avec l'enonce du Principe de Similitude (Corbetta & Nguyen-Minh, 1990, Corbetta, 1990), et se sont poursuivis depuis (Nguyen-Minh & Corbetta, 1991, 1992, Bernaud, 1991, Bernaud & Rousset 1992…); cet article en presente un dernier developpement. En fait, les phases des travaux d 'avancement peuvent se presenter sous des aspects très complexes et varies. Pour permettre une approche synthetique, nous nous plaçons dans Ie cadre simplifie d'une vitesse d'avance constante, qui se rapproche d 'ailleurs du mode de travail des tunneliers modernes. Dans ce cadre nous allons utiliser une methode numerique recemment elaboree, de Calcul stationnaire par Elements Finis appelee SFE, qui permet de determiner directement Ie champ de contrainte et de deformation stationnaire qui accompagne Ie tunnel dans son mouvement. Nous restreignons pour le moment l'analyse au cas de la symetrie de revolution: Le problème etudie est presente dans la Figure 1 avec un tunnel circulaire de rayon de unite, la pression geostatique P est homogène (le gardient de la pesanteur etant neglige).

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