MODELISATION 3D DU CREUSEMENT DE TUNNEL PAR TUNNELIER A FRONT PRESSURISE VALIDATION SUR LE METRO DE SHANGHAI SHIELD TUNNELLING VALIDATION OF A COMPLETE 3D NUMERICAL SIMULATION ON THE YANGTZE RIVER TUNNEL, SHANGHAI
Résumé
La réalisation de tunnels à faible profondeur en site urbain nécessite une évaluation préalable des effets du creusement sur les
ouvrages existants. Dans le cas du creusement par tunnelier à front pressurisé, le phasage des travaux est un problème
d’interaction sol/structure hautement tridimensionnel et les différentes opérations réalisées par le tunnelier rendent très
complexe une modélisation numérique complète du problème et donc l’évaluation des mouvements induits. Une procédure de
simulation tridimensionnelle, utilisant le code en différences finies Flac-3D (Fast Lagrangian Analysis of Continua en 3
Dimensions), prenant en compte de manière explicite les principales sources de mouvements dans le massif encaissant est
proposée. Elle est illustrée dans le cas particulier du métro de Shanghai, creusé à l’aide du plus grand bouclier jamais utilisé et
pour lequel des données expérimentales existent, les sols rencontrés étant saturés et caractérisés par une faible résistance.
La confrontation des résultats de simulation numérique avec les mesures in-situ montre que la procédure de simulation 3D
proposée est pertinente, en particulier dans la représentation adoptée pour les différentes opérations réalisées par le tunnelier
(excavation, soutènement du front de taille, avancement, pose du revêtement, injection du vide annulaire, …).
The excavation of shallow tunnels in urban areas requires a previous evaluation of their effects on the existing constructions. In
the case of shield tunnel boring machines, the different achieved operations are very complex to represent in a complete
numerical simulation. Therefore the assessment of the tunneling-induced soil movements is difficult. In the case of shield
tunnel boring machines, the different achieved operations is a highly three-dimensional problem of soil/structure interaction
and are very complex to represent in a complete numerical simulation. Therefore the assessment of the tunnelling-induced soil
movements is difficult. A three-dimensional simulation procedure, using finite differences code Flac-3D (Fast Lagrangian
Analysis of Continua in 3 Dimensions), taking into account in an explicit manner the main sources of movements in the soil
mass is proposed. It is illustrated in the particular case of the Yangtze River Tunnel of Shanghai for which experimental data
are available and where the crossed soils are saturated and characterised by weak shear strength. The comparison of the
numerical simulation results with the in-situ measurements shows that the 3D procedure of simulation proposed is relevant, in
particular in the adopted representation for the different operations achieved by the tunnel boring machine (excavation,
confining pressure, advancement, installation of the tunnel lining, grouting of the annular void, …).
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