Etude Et Conception d’Un Tunnel Bitube Ferroviaire

8/9/2019 Etude Et Conception dUn Tunnel Bitube Ferroviaire

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RPUBLIQUE ALGRIENNE DMOCRATIQUE ET POPULLAIRE

MINISTRE DES TUDES SUPRIEURES ET RECHERCHESCIENTIFIQUE

UNIVERSIT DES SCIENCES ET DE LA TECHNOLOGIEHOUARI BOUMEDIENE

FACULT DE GNIE CIVILDPARTEMENT DE TRAVAUX PUBLICS

Pour lobtention du diplme

MASTER DE GENIE CIVIL

Thme :

Prsent par : Dirig par :

Mer.BAAMARA Hammou Mr.AKCHICHE MustaphaMer .KAHLOUCHE Redha Mr.MAGHAZI Mohammed

ETUDE ET CONCEPTION DUN TUNNEL

BITUBE FERROVIAIRE

CAS DE TUNNEL GANTAS -WILAYA DE AIN DEFLA -

Promotion : 2013


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En premier lieu, nous tenons remercier notre DIEU, notre

crateur pour nous avoir la force pour accomplir ce travail.

Nous tenons remercier aussi les jurys qui nous avons

donns laccord examiner notremmoire.

Nous adressons nos vifs remerciements notre

Promoteur MrAkchich pour laide quil a apport et les

conditions agrables qui nous ont mis notre disposition et

pour nous avoir diligents tout au long de ce travail, pour

sa comprhension, sa patience, sa comptence, et ces

remarques qui nous ont t prcieuses.

Aussi je tien a remercier monsieur MEGHAZI Notre

encadreur pour son efficace encadrement et pour ces

remarques et conseils pertinentes.

Je remercie infiniment Mr

RABHI pour le maintien et laideQui nous a attribu.Nous prsentons nos chaleureux remerciements aux

enseignants du dpartement Gnie Civil pour leurs aides et

orientations durant notre formation.

Nos derniers remerciements et ce ne sont pas lesmoindres, vont tous ceux qui ont contribu de prs ou de

loin pour laboutissement de ce travail.


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Redha

e ddie ce modeste tr v i l en signe reconn i s s nce

et de respect :

A mes parents

Mes frres et mes surs

A toute la famille qui mon donner de laide et

de la sagesse

A toute lquipe de labo de gnie civil

A mes enseignent et mes camarades de classes

A monsieur KHALEF YASSINE

A mes amis :

hammou ,tarek,hamza,hichem,et ayoube


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RESUME :

La ralisation dun tunnel qui traverse le mont de GANTAS, ncessite une tude gotechnique

profonde sur tout le massif.

Aprs lvaluation des caractristiques physiques et mcaniques des formations rocheuses et leur

classification e, nous allons effectuer un calcule de tunnel par lapproche empirique et analytique avec

une modlisation numrique sur le soutnement provisoire et une modlisation sismique sur le

revtement dfinitive par une mthode rcente.

Mots cls: tunnel bitube, portail, soutnement magique, sisme,

:

,

.

:

SUMMARY:

The realization of a tunnel that crosses the mount of GLOVED, require a survey deepgotechnique on the whole massif.

After the assessment of the physical and mechanical features of the rocky formations and their eclassification, we are going to do a calculates tunnel by the empiric and analytic approach with anumeric modelling on the temporary support and a seismic modelling on the definitive coating by arecent method.

Key words: tunnel bitube, portal, magic support, earthquake,


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Chapitre I : ETUDE BIOGRAPHIQUE

I.1 : bref sur les tunnels et leur volution dans le temps ...1I .2 : les diffrents types des tunnels..........2

I.2.1 : selon la destination : ..2I.2.2 : selon la forme.....3

I.3 : mthode de creusement......3I.3.A : creusement a lattaqueponctuelle..3

I.3.A.1 : creusement en plein section .....4I.3.A.2 : creusement en demi-section.........5I.3.A.3 : creusement en section divise...5

I.3.A.3.1 : quelque type de creusement en section divise .....6I.3.A.4 : creusement a lexplosif.....7I.3.A.5 : creusement par tunnelier ..9

I.4 : autres types de creusement...10I.5 : soutnement..11

I.5.a : soutnement agissent par confinement..11I.5.b Le soutnement agissant la fois par confinement et comme armatures.11I.5.c : Le soutnement agissant comme supports..12

I.5.1 : Les diffrents types de soutnement .12

I.5.1.a :Soutnement mtallique....12I.5.1.b : Soutnement par enfilage.15I.5.1.c : Bton projet :...16I.5.1.d.Voussoirs en bton prfabriqu ..18I.5.1.e La Nouvelle Mthode Autrichienne (N.M. A) ..19

I.5.1.A :Choix dun mode de soutnement..19I.6 : Revtement dfinitif ....20

I.6.a) : Revtement en bton coffr arm.....20I.6.b) :Revtement en bton coffr non arm ......20

I.6.c) :Revtement avec les voussoirs prfabriqus en bton arm....20I.7 : Les ouvrages caractristiques des tunnels ......21I.7.a) : tanchit....21I.7.b) : drainage..21I.7.c) : ventilation...21

I.8 : calcul de tunnel.....21I.8.a) : mthodes empiriques.....22

I.8.a) .1. Mthode de Barton ....22I.8.a).2.mthodes AFTES ....23

I.8.a).2.a. Classification gologique gnrale...23I.8.a).2.b.Les conditions hydrologiques...24I.8.a).2.c.Caractristiques mcaniques des roches...25I.8.a).2.d. Altrabilit -gonflement de la roche ........25I.8.a).2.e. Contraintes naturelles et Hauteur de couverture.......25


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b).1.Caractristique gologique :......................51b).2.Situation des strates ........51b).3.Caractristiques tectoniques : .....51b).4.Caractristique gophysique : ....51

IV.8.sondage et prlvement des chantillons ........528.a).But de sondage...528.b).Linterprtation des carottes donne les rsultats suivants:....53

b).i .Le sondage 1 .538.c). la description du massif rocheux pour chaque position du sondage carott .55

IV.9.le rapport gotechnique ...559.a) .Caractristiques physiques des sols.55

a).1.Le poids volumique h: (kN /m3)..55

9.b).Les courbes de consolidation.........589.c).Gonflement lodomtre...58

IV.9.d .Lessai de cisaillement.....589. d.1.essai triaxial..58

IV.10.Lexamen des rsultats..5810.a).Les caractristiques mcaniques des sols .5910.b).Les essais mcaniques...59

10.b).i. Essais de cisaillement la bote.5910.b).ii .Essais de rsistance la compression simple :.....61

10.c).Essais dabrasivit et duret..6210. c.i .Commentaires ........63

IV.11.Condition de creusement ...63

Chapitre V : STABILITE DES PORTAILS

V .1.Introduction..66V.2.mthode danalyse de stabilit..67

2.a).La mthode des tranches.....67a) .1. Hypothses gnrales....67a).2.Formule de fellenius ...69a).3.Formule de bishop...69

V.3.Note de calcul....70V.3.a).Les principales caractristiques de TALREN 4..70

V.3.b).Excution de calcul.703 .b).i. Description gnral de projet : portail est...70V.3.c).La forme gomtrique de terrain.72V.3.d).excution de 1er terrassement.....72V.3.e). Excution de renforcement.73

V.4.Vrification de stabilit portail ouest dar sultan .........75V.5.CONCLUSION GENERALE...77

Chapitre VI : CALCULE DE SOUTENEMENT PROVISOIRE

VI-1 NOTE OMPERIQUEVI.1.a).Classification AFTES de massif rocheux.....79VI.1.b).Classification BARTON pour le massif gantas : (Q system)....83VI.1.c).Classification bieniawski pour le massif.......87


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VI.2.METHODES ANALYTIQUES :

VI.2.a).Mthode de TERZAGHI 1946.....91VI.2.b. Mthode de convergence confinement......94

2. b.i. Hypothses de la mthode.....942. b.ii. Trac de courbe caractristique du terrain.....96

a).La convergence...96

b).Le confinement ....100c).quilibre de plusieurs types de soutnement....103c).i .Note de calcule...103

Conclusion.......106

VI.3.MODELISATION AVEC LES ELEMENTS FINIS : CESAR-LCPC

VI.3.i. Prsentation de logiciel CESAR-LCPC .........107VI.3.ii. Mode de travail....107

ii.a).La modlisation gomtrique......107

ii.b).Gnration de maillage : surfacique ..109ii.c).Proprits des modles (type danalyse, matriaux).......110ii.d).Le phasage ..112

VI.3.iii. Rsultats et interprtations........114iii.a).La forme final .....114iii.b).La dformation finale .114iii.c).Courbes des rsultats...115

VII. VERIFICATION DE SOUTENEMENT PROVISOIRE :

VII.1.Modlisation de soutnement provisoire avec mthode des lments finis .1171.a).Prsentation de logiciel sap 2000.....1171.b).La phase prliminaire...........1171.c).La phase input.......118

VII.2.MODELISATION DU SOUTENEMENT PROVISOIRE.1182).i. Calcul de la section quivalente119

VII. 3.Vrification des soutnements1213).i. Rpartition des efforts entre cintres mtalliques et le bton projet.121

i.a). Rigidit des cintres mtalliques......121

i.b). Rigidit du bton projet........121i).c. Rigidit du soutnement provisoire122

3).ii. Rpartition des efforts pour lacier..1223).iii. Vrification et dimensionnement ..........123

VII. 4.Section est .....1244.a). Calcul de la rigidit de soutnement1244.b).Vrification des contraintes normales......1264.c).Vrification du cisaillement......128

Conclusion128

VIII. ETUDE SISMIQUE :

VIII.1.Le risque sismique en Algrie129VIII.2.Classification sismique de la zone : en RPOA -2008.......129


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Chapitre I : ETUDE BIOGRAPHIQUE

Figure I.1:Tunnel Ferroviaire.2

FigureI.2:Tunnel Routire.....2

Figure.3:Galerie de navigation2

Figure I.4:Tunnel Hydraulique...3

Figure I.5:Galerie de stockage.....3

FigureI.6:Machine lattaque ponctuel.....4

Figure I.7 :Creusement en pleine section....4

Figure I.8 :Creusement en demi-section..5

FigureI.9:Creusement par section divise..6

Figure I.10:Mthode de la galerie de faite.......6

Figure I.11. jumbo....8

FigureI.12:Plan de tir squentiel.....8

Figure I.13:tunnelier...........10

FigureI.14: le boulon ancrage ponctuel...12

Figure I.15: le boulon ancrage continu.....13

FigureI.16: Cintres rticules PANTEX 3 brins....14

FigureI.17 : devers cintres......14

Figure I. 18 : cintre lourd et blindage......15

Figure I. 19: enfilage.......15

FigureI.20: Assemblage des lments dun cintre coulissant.........16

Figure I.21 : lemploi de bton projet .......17

FigureI. 22 : Diffrents procds de projection du bton.......18

FigureI.23: Exemple des voussoirs en bton......19

FigureI.24: Mthode de convergence confinement (Panet et Guellec, 1974) .......29

Figure I.25:Principe de la mthode de convergence confinement.30

FigureI.26:Modle de maillage..32


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Chapitre II : PRESENTATION DE PROJET

Figure II.1Carte des futurs rseaux ferroviaires en Algrie....35

Figure II.2carte la ligne al Affroun Khmis meliana.37

Figure II.3: Carte trace du tunnel gantas .... 38

Figure II.4: profil en long du tunnel38Chapitre III : CONCEPTION DE LA FORME

FigureIII.1 quivalente pour la forme de tunnel en voie unique.39

Figure III.2 : voie standard..40

FigureIII.3 forme dun tunnel en courbe....41

FigureIII.3 : tunnel en alignement droit..42

FigureIII.5 : plan dtaill de la forme.43

Chapitre IV : INVESTIGATION GEOTECHNIQUE

Figure IV.1.Carte de TERASOL : la gologie de la rgion.45

Figure IV.2.Coupe gologique interprtative Gantas propose en phase dAPD..47

Figure IV.3.carte tectonique schmatique du nord dAlgrie.48

Figure IV.4.Une source et une puits deau dans lalentour..50

Figure IV.5.Eaux dans la surface.....50

Figure IV.6.Loutil: Magnto tellurique V8...52

Figure IV.7.mthodologie de travail............................................................................................52

Figures IV.8. Image sur les carottes ...........54

Chapitre V : STABILITE DES PORTAILS

FigureV.1 : glissement dun talus...66

Figure V.2.prsentation de mthodes des tranches..67

Figure.V.3 : cas dun sol homogne....68

Figure .V.4.diagramme de en fonction de ...69

Figure.V.5.description du projet.70

FigureV.6.cre des segments et des points.71

Figure.V.7.dfinition des sols.71

Figure. V.8.cas du terrain naturel .......72

FigureV.9.le premire terrassement ..... ..73


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FigureV.10. Rsultats de 1erterrassement..73

FigureV .11.Caractristiques des renforcements74

Figure V.12. rsultat final pour le portait EST....75

FigureV.13.terrain naturel portait ouest.76

Figure V.14. Le premier terrassement ouest...76

Figure V.15 .phase final oust...77

Chapitre VI : CALCULE DE SOUTENEMENT PROVISOIRE

Chapitre VI-2 : METHODES ANALYTIQUES

Figure .VI.2 .a. approche de terzaghi...91

Figure.VI.2.b. contrainte h etv93

Figure VI.2.c. la section est de tunnel..95

Figure.VI .2.d. courbe de convergence..100

Figure .VI .2.e .donnes qui concerne les aciers...104

Figure .VI .2.e .courbe caractristique de convergenceconfinement /est...105

Chapitre VI-3 : MODELISATION AVEC LES ELEMENTS FINIS

Figure.VI.3.a. modlisation de la gomtrie .108

Figure.VI.3.b. le dcoupage...109

Figure.VI.3.c .le maillage surfacique.109

Figure.VI.3.d. le blocage110

Figure.VI.3.e. insertion des proprits...112

Figure VI.3 .f. excution des phases..113

Figure.VI.3 g. rsultat de maillage.114

Figure.VI.3 .h. rsultat de dformation..114

Figure VI.3.i. courbes de convergences.....115

Figure VI.3.j. Tassement en surface......116

Chapitre VII : VERIFICATION DE SOUTENEMENT PROVISOIRE

Figure .VII.1.Fonctionnement de logiciel 2000.117

Figure VII.2.Modlisation dun soutnement avec SAP2000...119

Chapitre VIII : ETUDE SISMIQUE

Figure VIII.1.la distance entre oude fodda et khmis tunnel et picentre .132


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CHAPITRE I:ETUDE BIOGRAPHIQUE

Tableau I.1:Exemples des tunnels en fonction de leurs longueurs. 2

Tableau I.2:classification de la qualit de la roche.. ..........23

Tableau I.3 classification de la rsistance d'un terrain.....25

Tableau I.4 Classes d'influence de la contrainte initiale sur le soutnement..........26

Tableau I.5 qualit de la roche.27

CHAPITRE II:PRESENTATION DE PROJET

TABLEAU II.1 : (%) des dpenses publiques dans le secteur de transport34

CHAPITRE III:CONCEPTION DE LA FORME

Tableau III.1 :norme europen des cartes modles en voies ferres.40

Tableau III.2 choix dchelle..40Tableau III.3 : les valeurs de la gomtrie.41

CHAPITRE IV:INVESTIGATION GEOTECHNIQUE

Tableau IV.1.listes des sondages..............53

Tableau VI.2. Le sondage n : 1......53

Tableau IV.3.la description de massif rocheux........55

Tableau IV.4.caractristiques mcaniques des terrains...59Tableau IV.5. Essai de cisaillement sur largile marneuse..60

Tableau IV.6. essais de cisaillement la bote avec une vitesse rapide raliss dans la marne .60

Tableau IV.7. Rsultats des essais de rsistance la compression simple sur les grs ...............61

Tableau IV.8. Rsultats des essais de rsistance la compression simple sur les marnes .62

Tableau IV.9. Rcapitulation des rsultats dessai dabrasivit et dessai de duret......62

Tableau .IV.10.les sections de tunnels.64

Tableau IV.11. les sections de ltude........ ........65

CHAPITRE V:STABILITE DES PORTAILS

Tableau .V.1.caractristiques des sols..72

Tableau .V.2.caractristiques des terrains entre ouest....75

CHAPITRE VI:CALCUL DE SOUTENEMENT PROVISOIRE

VI.1) METHODES OMPERIQUES :

Tableau VI.1.a. Formation gologique79

Tableau VI.1.b. Classes AFTES..79


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Tableau VI.1.C. Condition hydrogologique..80

Tableau VI.1.d : discontinuit de massif.80

Tableau .VI.1.e. Rsistance des roches....81

Tableau VI.1 .f : module de dformation....82

Tableau .VI.1.f. Description des discontinuits...83

Tableau VI.1.g. Degr de fracturation RQD...84Tableau .VI.1.f. Nombre des familles des discontinuits....84

Tableau VI.1.g. Rugosits des discontinuits..84

Tableau VI.1.k. Laltration des discontinuits...85

Tableau VI.1.l. Leffet deau...85

Tableau .VI.1.m. tat tectoniques des terrains...86

Tableau .VI.1.n. quivalent support ratio...86

Tableau .VI .1.o. note de barton.87Tableau VI.1.p. Note globale de bieniawski...88

Tableau .VI.1.q. Donnes de projet...89

Tableau .VI.1.r. Types de soutnements..89

Tableau .VI.1.o. Types des soutnements proposs ...90

VI.2) METHODES ANALYTIQUES :

Tableau VI.2.a. Calcul de B.92

Tableau.VI.2.b. calcule de HP.....92

Tableau VI.2.c. Calcule des contraints qv et qh dans le radier et la vote..93

Tableau.VI.2.d .la couverture modr.....94

Tableau.VI.2.e. types de soutnements95

VI.2) METHODES NUMERIQUES :

Tableau : VI.3.a. Mode demploi de logiciel CESAR .....107

Tableau.VI.3 .b. combinaison des proprits....112

Tableau : VI.3.a. Comparaison entre QQ et CESAR ....116

CHAPITRE VII. VERIFICATION DE SOUTENEMENT PROVISOIRE :

Tableau.VII. module de dformation et lpaisseur quivalentes pour toutes les sections..120

CHAPITRE VIII.ETUDE SISMIQUE :

Tableau VIII.1. Quelques tremblements des terres en Algrie.129Tableau VIII.2. La classification sismique de la rgion...129

Tableau VIII.3.caractristiques de revtement dfinitive.130


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Tableau VIII.3. Caractristiques de la structure tunnel ...130

Tableau. VIII.4.paramtres li au milieu hte...131

Tableau.VIII.5.la vlocit des particules solides...132

Tableau. VIII.6. mesure de longueurs dondes..133

Tableau.VIII.7.la dformation et les sollicitations engendr par le modle sismique...135

Tableau. VIII.8.synthse des rsultats des actions sismiques ...137

CHAPITRE IX : REVETEMENT DEFINITIF

Tableau XI.2 les contraintes naturels des terrains.139

Tableau IX.3 : chargement des trains139

Tableau. IX. chargement G pour section EST...........140

Tableau IX.4.les chargement de Q141

Tableau. IX.5. combinaison dactions et sections dacier.142Tableau. IX.6.section dacier transversal..143


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Introduction gnrale

Ces dernires annes, lvolution des techniques de construction des tunnels a permis undveloppement soutenue par une srie d'innovations technologiques, les civilisations modernes ontlargi le gnie des souterrains afin de rpondre aux besoins croissants de communication de transport

(marchandise, eau).

Les ouvrages souterrains constituent la solution la mieux adapte la cration de nouvellesinfrastructures en zone urbaine et au franchissement des zones montagneuses. Le projet du mmoireconcerne la construction du tunnel GANNTAS, , qui est un tunnel ferroviaire bitube de longueur de 7km environ, y inclus des rameaux de secours ncessaires. Le tunnel Ganntas est un lment majeurde la modernisation et de rectification du trace pour la rocade nord de la ligne ferroviaire Affroun-Khemis , qui prvoit le franchissement de la montagne Ganntas (une partie de lAtlasTellien), culminant 400 m entre les environs dOued Zeboudj (hoceinia) au Nord-est et An-

Soltane (KhmisMiliana ) au Sud-ouest, La zone du tunnel est entre PK102+088 et PK109+430.L'tude de ce mmoire est pour achever la conception du tunnel Gantas par le choix du type desoutnement et la mthode de creusement qui sadapterait la base de donnes gotechniques tablissur le terrain et des mthodes de conception du tunnel existent.

Le premire chapitre prsente ltudie bibliographique sur les tunnels dune manire gnrale, dcritles techniques de creusement, les diffrents types de soutnements, et les mthodes dedimensionnement. Le deuxime chapitre prsente une description gnrale sur le projet et les projetsen cour de ralisation dans le secteur ferroviaire, pour la troisime chapitre :une conception de laforme sera effectuer avec les normes .

En passe dans le quatrime chapitre sur la synthse gologique et gotechnique du site de tunnelGantas. Puis on se dirige en cinquime chapitre sur les portails EST et OUEST et leur stabilit,

Le calcule de soutnement provisoire sera tudi dans le sixime chapitre avec les mthodesempiriques et analytique et un modlisation numrique CESAR LCPC

Dans le septime chapitre une vrification de soutnement provisoire quon a adapt sur le 6me

chapitre .

Dans le huitime chapitre une modlisation sismique sera applique a la base des travaux de POWER1998,

Finalement avec le neuvime chapitre un revtement dfinitif en bton arme et non arme.


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CHAPITRE I tude biographique

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I.1. BREF SUR LES TUNNELS ET LEURS VOLUTION DANS LE

TEMPS :

Lhistoire des tunnels remonte depuis lAntiquit, Pour rpondre aux besoins de lirrigation etde Lalimentation des villes en eau les civilisations de la Msopotamie, de lgypte, de la Grce etde Rome ont creus des canaux aqueducs, non seulement lair libre, mais aussi en tunnel. A cettepoque, certains ouvrages exceptionnels ont t raliss, lun des plus fameux est le tunnel aqueducconstruit en 530 avant J.-C. par Eupalinos dans lle grecque de Samos.

Il a t aussi ralis sous lantiquit des tunnels servant au transport des personnes, des animaux et

des biens. Parmi eux, le tunnel de Pouzzoles est des plus remarquables : construit par les romains en37 aprs .J.-C., il tait long de 900m, large de 7,5m et haut de 9m.Lorsquil fallait creuser dans la roche dure, il leur arriver de chauffer et dilater cet te dernire laide du feu, puis lamener un refroidissement brutal pour la faire clater. Au cours du moyen-geles modes de creusement et de soutnement sont rests toujours analogues ceux de lantiquit,mais aprs la chute de lempire romain, on na plus beaucoup construit daqueducs ni des tunnels.

A partir de la Renaissance, des amliorations techniques dterminantes apparaissent : lutilisationde la poudre explosive. Ctait la (poudre noire), mlange de soufre, de charbon de bois et de

salptre (nitrate de potassium). Mais, pour briser les roches, on ne pouvait utiliser lexplosif que sitait capable de dclencher une explosion en toute scurit. Ceci na pas pu se faire quavec la miseau point de la mche lente. Lemploi de la poudre dans les mines date en consquence de 1613.

On ne disposait toujours pas la fin de la renaissance, ni dailleurs jusque vers 1790, de moyenmcanique pour forer les trous de mines destins recevoir la poudre explosive. Il fallait creuserces trous la main, en frappant avec maillets sur une barre mine (lourde barre mtallique).

On ne connaissait pas les calculs mathmatiques, permettant destimer, partir de mesuresphysiques faites sur place (in-situ) ou en laboratoire, les pousses exerces par les terrains estdapprcier les risques deffondrement. Ces progrs napparaitront qu lpoque moderne partirde la fin du XVIIIme sicle (Coulomb 1776).

Un ouvrage remarquable de cette poque est le tunnel de Malpas. De cette poque encore, date legrand gout circulaire de Paris, longueur de 6128m et hauteur de 2m. Il a t achev en 1740.Rcemment la construction des tunnels a une propagation importent avec lnorme dveloppementdans les infrastructures et la technologie de mis en ouvre.


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Tableau I.1:Exemples des tunnels en fonction de leurs longueurs.

I.2. Les diffrents types des tunnels:Il existe plusieurs paramtres de classification des tunnels,

I.2.1.Selon la destination : On distingue deux typesa) Tunnel de Communication:Ferroviaire, Routire, Pour Piton, Galerie de

navigation, Mtro.

Figure I.1:Tunnel Ferroviaire. FigureI.2:Tunnel Routire.

Figure I.3:Galerie de navigation.

Nom du tunnel pays Longueurs (Km) Type

Seikan Japon 53,85 Ferroviaire

Tunnel sous la Manche France/UK 50,45 Ferroviaire

Ltschberg Suisse 34,60 Ferroviaire

Guadarrama Espagne 28,40 Ferroviaire

Larda Norvge 24,50 Routier

Hsuehshan Asie 12,90 Routier

Tunnel sous le mont blanc France /Italie 11.60 Routier

Saint-Gothard Suisse 17.00 Routier


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b) Galerie de transport :pour Amnagement Hydraulique, Alimentation de lEauPotable (AEP), galerie dgouts.

FigureI.4:Tunnel Hydraulique. FigureI.5:Galerie de stockage.

I.2.2. Selon la forme: Circulaire plein ou tronque. Elliptique plein ou tronque. Parabolique plein ou tronque. Courbe quelconque plusieurs centres.

Rectangulaires. Complexe.

I.3. Mthodes de creusement:

A.Creusementa lattaque ponctuelle:

Cette mthode de creusement est une technique mcanique, est excute par lemploi dun machine attaque ponctuelle permet de creuser nimporte quel profil de dimension variable .Lusage est

gnralement fait dans les roches tendres ou altres de duret moyenne, lexcution se fait par leshaveuses avec un bras mobile quip dune tte fraiseuse gratte et balaie une surface de front. Dansles machines attaque radiale, la fraise tourne autour dun axe situ en prolongement du bras.

Dans les machines attaque transversale, la fraise appele aussi tambour, tourne autour dun axeperpendiculaire au bras et attaque tangentiellement la surface du front ou bien par des machines attaque ponctuelle qui abattent le terrain de manire slective et par partie. Un Brise-RocheHydraulique (BRH) et une pelle retro de chantier. Le rendement de cette mthode est bien meilleurque lexplosif.

On distingue: Creusement a plein section Creusement par demi-section


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Creusement en section divise

FigureI.6:Machine lattaque ponctuel

A.1. Creusement a plein section:

Cette mthode de creusement consiste excaver la totalit de la section transversale du tunnelen une seule phase. Elle est couramment utilise pour la plupart des tunnels creuses dans des rochesde bonne ou dassez bonne tenue, lorsque leur section nest pas trop importante, pour tre couverte

par un jumbo ou une machine a attaque ponctuelle. Dans le cas contraire la mthode ncessite degros engins et devient extrmement couteuse.La rapidit de cette mthode facilite l'organisation du chantier, car elle permet de sparer nettementles quipes de creusement et celles du revtement.Les dblais sont excutes par tranche horizontale en commenant par le haut, linconvnient est queleur vacuation ncessite plusieurs reprises. Encas de rencontre daccident de terrain srieux cettetechnique requiert une adaptation trs difficile.

Figure I.7:Creusement en pleine section


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A.2.Creusement en demi-section:

Cette mthode consiste excaver dans une premire phase la demi section suprieur dutunnel suivant sa forme dfinitive .La hauteur de cette excavation prliminaire peut aller jusqu' 5ou 6 m.

Dans une deuxime phase, on procde a excaver la demi section inferieur appele Stoss. Cettetechnique est particulirement conseille pour les terrains htrognes de qualit moyenne, elle

permet de mieux maitriser les problmes de stabilit vue la dimension rduite du front de taille.

Figure I.8:Creusement en demi-section.

A.3.Creusement en section divise:

Cette mthode est utilise lorsque la section excave est importante, ou dans le cas d'un mauvaisterrain qui ne permet pas d'assurer la stabilit du front de taille avec une ouverture en demi section.

Son application est longue et coteuse .Elle ne se justifie que sil nest pas possible dutiliser uneautre mthode.

Avec un creusement en sections devises, chaque phase de travaux comprend lexcavation desterrains sur des sections rduites.par la mme, la stabilit des sections excaves est plus facile matriser et la dcompression des terrains sus-jacents est plus limites.


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FigureI.9:Creusement par section divise.

A.3.1.Quelque type de creusement en section devise:

Mthode de la galerie de fate franco-belge :Le principe de cette mthode consiste excuter rapidement la vote pour protger le chantier par-dessous et de dterminer le revtement par pied droit.

Schma I.10:Mthode de la galerie de faite

Mthode de deux galeries:Cest lexcution de deux galerie une laxe suprieur et lautre laxe infrieur relies par un puits

pour permettre lvacuation des dblais.

Mthode des trois galeries mthode allemande :

Le principe de cette mthode consiste au creusement de deux galeries de base de part et dautre dela cunette de STROSS, ainsi que dune galerie suprieure. Cette mthode est utilise pour dessections de trs grande importante (> 50 m2 environ).


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Mthode contre vote mthode italienne :

Cette mthode est utilis dans les terrains particulirement mouvais .aprs lexcution de la galeriede base, On met en place la maonnerie du radier, lexcution de la contre vote du radier prcdecelle des murs latraux. La phase suivante consiste en lexcavation du rocher de la calotte, etlexcution de la vote. Les travaux dbutent par le creusement dune galerie de fate, on procdealors labatage du terrain de part et dune de la galerie.

A.4.Creusement par lexplosif:

La technique du creusement lexplosif est trs ancienne et plus conomique, utilisable pour

lexcavation des tunnels dans les massifs rocheux de duret moyenne leve.

Les explosifs sont composs de la poudre noire (salptre+charbon+soufre), dtonnent sous lactiondune onde de choc gnre par un dtonateur lectrique.

L'abattage l'explosif s'effectue pour chaque vole d'avancement par deux sections au maximumdites demi-sup (calotte) et demi-fin (Stoss), de manire cyclique selon des oprations lmentaires.

Premirement, le traage et la perforation du plan de tir, suit du chargement des trous de mines et dutir de la vole. Aprs labattage, lvacuation des gaz toxiques par ventilation et lvacuation des

dblais (marinage).Le traage du plan de tir souvent commun aux oprations de pilotage de la galerie (implantation etvrification de laxe de la galerie, contrle du pourtour de lexcavation), est excut sur la base dun

plan de tir thorique adapt aux conditions particulires du front de taille, (fracturation,htrognit, hors profile et en profile), et la qualit des rencontres.

Pour amliorer la qualit du traage et pour rduire les dlais ncessaires cette opration, il estprocd une projection de plan de tir thorique au moyen dun appareil optique install en galerie proximit du front de taille.

Le dernier dveloppement consiste mmoriser le plan de tir dans un logiciel de perforationautomatique au moyen dun ordinateur embarqu sur le jumbo de forassions.

La perforation se fait premirement au centre (le bouchon) est ralis par un maillage des trous plusrapproch, autour du bouchon un autre maillage en forme de cercle est aliment avec un autredtonateur de faon labattage se fait aprs le bouchon.

Dans le voisinage des extrmits de la section du front de taille, le troisime maillage est composdes trous moins chargs pour navoir pas dhors profile.


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FigureI.11:jumbos

FigureI.12:Plan de tir squentiel


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A.5.Creusement avec tunnelier:

Le tunnelier est une machine conu pour creuser les tunnels dans tous types de gologies,des terrains meubles trs permables jusqu'aux rochers les plus durs, sous forte charge d'eau, etquand les conditions de stabilit ne sont pas assures.

Le tunnelier capable dexcaver en une seule fois la section du tunnel raliser attaque globale , linverse des machines attaque ponctuelle qui abattent le terrain de manire slective, il comprendun systme de protection des parois de lexcavation entre le front de taille et le revtement.

La progression de la machine est gnralement assur par une srie de vrins prenant appui sur le

revtement pos larrire que assurer la prcision du pilotage.

Le principe de fonctionnement de tunnelier consiste assurer la stabilit du front d'attaque par miseen pression des dblais excavs contenus dans la chambre d'abattage pour quilibrer les pressionsdes terrains et de la nappe, L'abattage est assur par une roue quipe de molettes.

La pression transmise par le tunnelier sur les molettes, associe la rotation de la tte de forageentranent la destruction de la roche.

Il assure le soutnement provisoire et permet le montage du revtement dfinitif du tunnel. Lesdlais foisonns sont rendus, si ncessaire, pteux l'aide d'additifs injects partir d'orifices situssur la tte d'abattage et la cloison tanche.

L'extraction est assure par un convoyeur vis.

C'est la rgulation de l'extraction des dblais, en corrlation avec la pousse du tunnelier quiassurent la mise en pression du produit excav dans la chambre d'abattage.

L'ajout systmatique d'air comprim dans la chambre permet une meilleure rgulation de la pressionen partie suprieure de la chambre assurant un parfait contrle des convergences.

Les spcificits des tunneliers particulirement adapts aux ouvrages d'assainissement, d'adductiond'eau ou des tunnels des grandes dimensions.

Les avantages de creusement par un tunnelier sont, lexcution trs rapide et efficace, la qualit etla scurit du travail qui sont plus parfaits que les mthodes conventionnelles.

En ce qui concerne les inconvnients, le cout est trs lev, la section reste toujours circulaire.


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FigureI.13:tunnelier.

I.4 : Autres types de creusement:

Voici quelques mthodes futuristesde creusement qui ont fait lobjet dessais de laboratoire oumme de quelques applications industrielles et qui reposent sur des principes assez diffrents delexplosif ou de lexcavation mcanique.

a) La percussion lourde :Consiste lancer sur le front de taille un projectile dont limpact provoque la fissuration etlclatement de la roche.

Le Bureau des Mines des USA a fait procder a des expriences intressantes dans cette voie enutilisant un canon de 10 m a 15 m du front et des projectiles en bton denviron 5 kg percutant le

front a la vitesse de 1 500 m/s.

La fissuration dans le granit intresse une profondeur de 30 50 cm et il faut 8 coups pourpermettre de progresser de 30 cm sur un front de 15 m2.

b)Le jet hydraulique :A haute pression (jet cutting) consiste a raliser des saignes dans la roche a laide dun jet deauconcentre a faible dbit, mais a trs forte pression.

Ainsi, en Allemagne, avec une buse de 0,5 mm, un dbit de 18 L/min et une pression de 3 800 bars,

on a ralise dans le granit des saignes de 6 mm de profondeur a la vitesse de 10 cm/s.


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En combinant, sur une machine a attaque globale, laction des outils et celle dun nombrequivalent de buses a haute pression de ce type, on peut rduire la pousse utile sur les outilsdenviron 50 % a rendement gal.

c) La vibrationElle a t galement exprimente et applique aux molettes dun tunnelier. Les rsultats sont assezencourageants, mais lusure de telles machines risque dtre trs rapide.

d)Le gradient thermique et la fusion.Laction de la chaleur est plutt rserve aux forages de petits diamtres, en raison de son trs faiblerendement nergtique.

Dune faon gnrale, si lon compare les bilans nergtiques de ces diffrentes mthodes, on

vrifie que les mthodes les plus conomes sont celles dans lesquelles le matriau est dcoupe enmorceaux aussi gros que possible. De ce point de vue, labattage mcanique exige globalementdeux fois plus dnergie que lexplosif. Mais dautres critres interviennent de faon dcisive enfaveur de la mcanisation.

Lavenir est probablement la combinaison de mthodes classiques et de certaines de ces mthodesutilises dose homopathique pour tendre a limiter la fragmentation de la roche.

I.5 : SOUTENEMENT:

L'excavation d'un tunnel produit une altration dans l'tat du terrain. Ceci entrane des mouvementsde la masse du terrain vers l'excavation afin de rtablir l'quilibre.

Pour assurer la scurit du chantier contre les boulements lors des travaux souterrains, le recours lutilisation dun soutnement provisoire qui scoule entre le dbut de lexcavation et la mise en

place du soutnement dfinitif, afin de palier aux problmes causs par la dcompression du terrain,qui permet dassurer la stabilit des parois, mais participe aussi la stabilit dfinitive de louvrageen rduisant les efforts supports par le revtement. On peut distinguer trois classes principales desoutnement suivant leur mode d'action par rapport au terrain. Ce sont :

I.5.a :Le soutnement agissant par confinement

Le soutnement dveloppe le long des parois une contrainte radiale de confinement gnralementfaible, c'est le terrain qui joue le rle essentiel. Il y a gnralement deux types : Bton projet seul,Bton projet associ des cintres lgers.

I.5.b :Le soutnement agissant la fois par confinement et comme armatures

Il s'agit du boulonnage sous ses diverses formes, qu'il soit ou non associ au bton projet, aux

cintres lgers, il y a principalement deux modes : Boulons ancrage ponctuel, et boulons ancragerparti (scells la rsine ou au mortier).


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I.5.c :Le soutnement agissant comme supports

C'est le soutnement seul qui doit rsister aux diffrents efforts, dans le cas ou le terrain a des

caractristiques go mcaniques faibles. Les composantes de soutnement sont comme suit:

Cintres (lourds ou lgers). Plaques mtalliques assembles. Voussoirs en bton. Tubes perfors (vote parapluie).

I.5.1 :Les diffrents types de soutnement :

a) Soutnement mtallique :Le premier type de soutnement employ dans les souterrains est le soutnement mtallique quicomprend quatre catgories principales:

Le Soutnement par boulons d'ancrage:Ceux-ci sont de deux types : boulons ancrage ponctuel, boulons ancrage continu. Le choix entreces deux types est essentiellement li la nature du terrain :

- le boulon ancrage ponctuel, plus rapidement mis en place et moins coteux, ncessite un terrainsuffisamment rsistant au niveau de l'ancrage.

FigureI.14: le boulon ancrage ponctuel


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- le boulon ancrage continu, peut tre effet immdiat ou diffr, provisoire ou permanent. Onutilise assez souvent un premier boulonnage immdiat et un deuxime boulonnage en dehors ducycle d'avancement.

FigureI.15: le boulon ancrage continu

Barres fonces dans le terrain :

Elles sont utilises lorsquil est impossible de forer un trou dont les parois pour quelles tre stablespendant le temps ncessaire la mise en place dun boulon.Le forage peut tre excut laide

dune perforatrice pour foncer des barres nervures qui sont visses dans le terrain. La rsistance larrachement dpend de la nature du terrain. Les diamtres des tiges des boulons varientgnralement de 16 32 mm et leur longueur de 2 5 m. La qualit de lacier dpend desconditions dutilisation, sous faible couverture et il sagit de limiter strictement les dformations, enutilisant des aciers relativement durs, sous forte couverture o il peut tre ncessaire daccompagner la dformation de la roche, en utilisant les aciers fort allongement.

Le Soutnement par cintres mtalliques :

Ces cintres peuvent tre des cintres lourds (H) ou rticuls pour les soutnements en grande section,ou des cintres plus lgers (profils TH, UPN) gnralement en petite section. Les cintres rticuls

prsentent les deux avantages de facilit de mise en uvre et de trs bonne compatibilit avec lebton projet. Leur emploi est dconseill lorsque de fortes sollicitations sont prvisibles avant quele bton projet puisse remplir son rle. Le profil de la section doit bien sr tre suffisammentrgulier (pas de hors profil trop important).


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Cintres lourds et blindage :

Les plaques de blindage sont mises, jointives ou non, entre les cintres et le terrain. Elles peuventparfois tre tenues par des boulons. Elles peuvent galement tre liaisonnes entre elles, les cintresne servant qu' leur montage et sont ensuite retirs aprs remplissage entre plaques et terrain,

FigureI.18: cintre lourd et blindage

b) Soutnement par enfilage :Les plaques barres ou rails (plus paisses que les plaques de blindage) sont ici fonces dans leterrain

pralablement l'excavation de celui-ci.

FigureI.19: enfilage

c) Cintres coulissants :Les cintres lgers, gnralement coulissants et agissants par confinement ou comme simple

protection : constitus dun profil spcial en forme de U vas, les diffrents lments disposs en

recouvrement sur une quarantaine de centimtres sont assembls par serrage de deux triers. Cescintres, sous laction de la pousse du terrain peuvent se dformer par glissement des lments lun


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par rapport lautre. Dans le cas de cintres coulissants, les boulons des triers doivent tre serrssuivant les indications du fabricant.

FigureI.20: Assemblage des lments dun cintre coulissant.

d) Soutnement en bton :Le soutnement peut tre en bton prfabriqu ou bien non. Les types de soutnement utilisant le

bton sont les suivants :

I.5.1.c : Bton projet :

Lutilisation de bton projet comme mode de soutnement souterrain avec le boulonnage et/ou lescintres lgers, il constitue ce que lon appelle la mthode de construction avec soutnementimmdiat par bton projet et boulonnage et qui est galement connue sous le nom de nouvellemthode autrichienne (NATM). Le bton projet est constitu par un mlange de ciment, d'eau et degranulats (diamtre maximum 25 mm). Un additif acclrateur de prise (environ 5%) peut treajout lorsqu'une rsistance leve initiale pour la prise est requise. La gunite prsente la mme

composition que le bton projet, mais le diamtre maximal des agrgats est de 50 mm.

Le bton est projet sur une nappe de treillis souds ancre la paroi. Il prsente une flexibilit quilui permet de sadapter aux dformations du massif rocheux sans se fracturer. Actuellement, lesnouvelles technologies ont permis dutiliser un systme de revtement et de soutnement plusrsistant et plus flexible. Ladjonction de micro-silice et de fibres en acier (longueur moyenne 20 38 mm, diamtre 0.5 mm) au mlange de ciment et de granulats, prsente plusieurs avantages:l'augmentation des paisseurs de la couche de bton (jusque 200 mm), Une meilleure protectioncontre laltration, l'augmentation de la rsistance et des caractristiques de dformabilit durevtement, lutilisation de la nappe de treillis souds n'tant, dans certains cas, plus ncessaire. Le

bton projet est souvent utilis comme revtement temporaire pour les parois dune fouille ou pourles votes lors de la ralisation douvrages souterrains (galeries, tunnels.).

Les proprits du bton projet sont :

Pntre en force dans les fissures.

Protge la roche de l'altration par lair et l'humidit.

Assure une bonne adhrence la roche et une bonne rsistance au cisaillement.

Mise en uvre rapide.

Assure une conomie de main duvre et de matriaux.


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La liaison roche - bton diminue la dtente, la dcompression, la flexion et les Contraintes detraction.

Le bton projet reprend les moments flchissant.

FigureI.21: lemploi de bton projet

Lemploi du bton en ouvrage souterrain par voie sche ou par voie mouille fait lobjet dun textede lAFTES intitul conception et dimensionnement du bton projet utilis en travauxsouterrains auquel il convient de se rfrer [GT20 de lAFTES, 2000]. La mise en uvre du bton

projet peut tre ralise selon deux techniques: Par voie sche: les composants solides sontmalaxs, puis le mlange sec est expuls par un flux dair comprim jusquau gicleur de la pompe,o leau est ajoute avant la projection. Les premires applications de cette technique, appelegunite (de langlais togun), datent de 1910. Par voie mouille (humide): tous les composants, ycompris leau, sont malaxs, puis le mlange humide arrive jusquau gicleur de la pompe, o il e st

projet. Les premires applications de cette technique, appele shotcrete (de langlais to shotconcrete), datent des annes 1960.


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FigureI.22: Diffrents procds de projection du bton

I.5.1.d.Voussoirs en bton prfabriqu :

Un voussoir est une caille de bton arm qui est prfabrique et prte poser par un assemblageprcis, plusieurs voussoirs forment un anneau. (Figure.1.20). Les voussoirs sont mis en place paranneaux cylindriques successifs et servent dappui longitudinal pour la progression du boulier aumoyen de vrins hydrauliques dont les patins reposent sur la face avant du dernier anneau pos. Ilexiste bien entendu de nombreux types de voussoirs, en bton que lon peut classer en deuxcatgories principales: Les voussoirs alvolaires (figure.1.21.a) qui comportent des nervureslongitudinales et transversales au travers desquelles il est possible denfiler des boulons qui

permettant lassemblage et la transmission de certains efforts de flexion dun voussoir lautre. Ces

voussoirs, directement drivs des voussoirs mtalliques,Prsentent toutefois linconvnient, inertie gale, dun plus fort encombrement que les voussoirs

pleins, donc ncessitent un volume dexcavation plus important.

Les voussoirs pleins qui sont des lments de coques dpaisseur constante et qui peuvent parexemple, tre articuls les uns sur les autres le long de leurs faces latrales courbes.


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techniques du projet qui peuvent tre dordre gotechnique, gomtrique ou lies alenvironnement.

Une phase complmentaire danalyse conomique qui fait intervenir:

Dune part le dimensionnement du soutnement qui est lun des lments de calcul ducout.Dautre part les lments de prix de revient propres a lorganisation du chantier

considre : Plus ou moins grande mcanisation. Longueur du tunnel. Dlais respecter.

I.6 : Revtement dfinitif :

Les matriaux les plus couramment utiliss pour la constitution des revtements sont :

a) Revtement en bton coffr arm :Le revtement en bton coffr arm, une solution est adopte lorsque le revtement est supposreprendre une charge hydrostatique importante, dans le cas d'un tanchement total de l'ouvrage.

Le revtement peut galement tre arm lorsque suite des convergences trop importantes, sonpaisseur est insuffisante pour assurer la stabilit de l'ouvrage long terme .Par ailleurs, certaines

parties d'ouvrages, telles que les casquettes ralises aux ttes l'air libre ou les gaines deventilation dans les tunnels routiers, sont en bton arm.

Mais il s'agit de structures dont le mode de construction s'apparente aux ouvrages d'art l'air libre.Enfin, on peut tre conduit armer localement le revtement dans des sections ou des calculs fontapparatre des contraintes de traction ou de cisaillement importantes.

Ces sections, les plus sollicites, se situent gnralement en cl de vote, en radier et la liaisonradier-pidroits.

b) Revtement en bton coffr non arm :Il est gnralement la meilleure solution technique et conomique pour satisfaire l'ensemble desfonctions attendues, dans le domaine routier, essentiellement pour les tunnels raliss de manire

squentielle.

Cest une solution est adopte lorsque le revtement ne reprend pas une charge hydrostatique.

c) Revtement avec les voussoirs prfabriqus en bton arm :Qui sont utiliss en cas de ralisation dun tunnel circulaire laide dun tunnelier. Une varianteconsiste employer des voussoirs mtalliques ou du bton extrud. Le bton projet est rarementutilis dans les ouvrages neufs mais contribue beaucoup la rparation ou la constitution desrevtements des tunnels anciens.


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I.7 : Les ouvrages caractristiques des tunnels :

a) tanchit :

Lorsque lon utilise un revtement coul en place, il est en gnral ncessaire de prvoirltanchit grce la ralisation de joints transversaux quips au droit de chaque reprise de

btonnage et le long desquels auront t placs des dispositifs.

Ces dispositifs doivent tre complts par une injection (en gnral de mortier de ciment) en arriredu revtement, lorsque lon utilise un revtement constitu de voussoirs prfabriqus. Ltanchitest raliser sur les quatre (04) faces de chacun des voussoirs, elle se compose alors de joints

prfabriqus en polychlorure de vinyle ou analogues, qui peuvent tre prpars aux dimensions desvoussoirs.

Ils sont gnralement contenus dans une rainure spcialement amnage sur la face du voussoir.Elle peut aussi comprendre des joints contenant, partiellement ou totalement, un matriau hydro-gonflant, cest--dire qui a la proprit de gonfler lorsquil est en prsence deau.

Dans tous les cas, on est capable dobtenir unbon rsultat sur ltanchit du revtement condition que les faces des voussoirs soient fabriques avec une prcision suffisante ( 1 ou 2 mm).

b) Drainage :Captage ponctuel ou surfacique darrives deau dans un ouvrage souterrain. Cette eau est ensuite collecte et rejete lextrieur par le rseau dassainissement de louvrage.

Le drainage peut tre provisoire, pour permettre par exemple la mise en place dans de bonnesconditions du complexe dtanchit, ou dfinitif et contribue de fait la fonction tanchit delouvrage.

c) Ventilation :Lors de lexcavation intrieure du tunnel, la ventilation est trs importante pour disperser les gaztoxiques, quand on utilise la mthode attaque lexplosif, et pour ventiler la poussire caus par lesgros engins de creusement, et aussi fournir lair ncessaire pour lendroit de travail.

Le systme de ventilation consiste des tubes de diamtre varie par rapport la longueur de trac dutunnel, transmissent lair par des ventilateurs de capacit importante sont installs lentre dutunnel.

I.8 : Mthodes de calcules des tunnels :

Au stade des tudes prliminaires, on dimensionne frquemment les ouvrages souterrains, partirdes classifications des massifs rocheux.


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Ils existent de nombreuses mthodes de classification, se basant sur diffrents paramtresgotechniques. C'est le choix de ces paramtres et de la faon de les utiliser pour ledimensionnement de l'ouvrage, qui font les diffrences d'une mthode l'autre.

On peut classer les mthodes de dimensionnement en trois grandes catgories: mthodesempiriques, mthodes analytiques, et mthodes numriques.

I.8.a) METHODES EMPERIQUES :

1. Mthode de Barton :

La mthode de Barton (1974) est une classification empirique des massifs rocheux.

Le principe de cette classification est "noter la qualit du massif rocheux par l'intermdiaire de

paramtres".La qualit du massif rocheux est reprsente par l'indice Q, calcul partir de six paramtres. Le Q-system permet aussi de dfinir le mode de soutnement mettre en place, condition de connatrela valeur de Q, la largeur de l'excavation et la fonction de l'excavation.

La connaissance de Q permet galement par corrlations de calculer diffrents paramtres commeles RMR quivalents, le module de dformabilit (Em), la pression s'exerant sur le soutnement auniveau du toit et des parois et la vitesse des ondes P.

A partir de l'analyse de plus de 200 cavits souterraines (principalement des tunnels routiers ethydrolectriques), Barton, Lien et Lunde du Norwegian Geotechnical Institute (NGI), ont

propos un indice pour la dtermination de la qualit d'un massif rocheux en vue du percement d'untunnel.

La valeur de ce coefficient Q est dtermin par 6 paramtres de la faon suivante (Hoek & Brown,1980; Baroudi, 1988; Bouvard & al, 1988)

RQD : Rock Qualit Dsignation de Deere.

Jn : Expression du nombre de familles principales de discontinuits.Jr : Caractrise la rugosit des faces des joints.

Ja : Epaisseur du joint et nature du matriau de remplissage.

Jw : Spcifie les conditions hydrogologiques.

SRF : (Stress Rduction Factor) prcise l'tat des contraintes dans le massif

Le Tunnelling Quality Index Qpeut alors tre considr comme une fonction de Seulement troisparamtres, qui sont une mesure directe:

1. Taille des blocs (RQD/Jn),


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2. Rsistance au cisaillement inter-blocs (Jr/Ja).

3. Contraintes actives globales et hydrauliques (Jw/SRF).

Valeurs Qualit du massif

400 1 000 Exceptionnellement bonne

100 - 400 Extrmement bonne

40 - 100 Trs bonne

10 - 40 Bonne

4 - 10 Moyenne

1 - 4 Mauvaise

0,1 - 1 Trs mauvaise

0,01 - 0,1 Extrmement mauvaise

0,001 - 0,01 Exceptionnellement mauvaiseTableauI.2:classification de la qualit de la roche

2).Mthode AFTES:

L'Association Franaise des Travaux en Souterrain (AFTES) a t cre en 1972 pour rpondre auxrecommandations de la Confrence Internationale sur les travaux souterrains tenue Washington en1970 qui prconisaient la mise en place dans chaque pays d'un organisme regroupant les diffrentsacteurs intervenant, des titres divers dans les travaux souterrains.

La principale activit de l'AFTES consiste diffuser des recommandations techniques dans ledomaine des travaux souterrains. Ces recommandations sont prpares au sein de Groupes de travailqui ont permis de constituer une classification dite de l'AFTES. L'AFTES a prfr prciserclairement les divers facteurs qu'il faut s'efforcer de connatre pour la conception d'un projetsouterrain dans un massif rocheux suivant les recommandations dAFTES (1974 - 1982).

Ce sont des recommandations relatives au choix du type de soutnement et concernent le terrainencaissant, selon les conditions gologiques gnrales et hydrogologiques, les discontinuits dumassif rocheux, comme les caractristiques mcaniques du terrain, les contraintes naturels et lahauteur de couverture de louvrage, la dformabilit du massif.

a-Classification gologique gnrale :

Les conditions gologiques sont exposes dans un rapport gologique (synthse de toutes les tudespralables) qui comprend:

1) Une carte des affleurements avec une carte gologique et d'un schma tectonique desondagesetc.


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2) Une carte des formations et phnomnes superficiels (glissement,...) notamment dans les zonesd'implantations des ttes de l'ouvrage.

3) Une description ptrographique et lithologique des formations rocheuses traverses en explicitantles dnominations rgionales particulires.

4) Ltat d'altration du massif rocheux dans son ensemble dcrit en tablissant un zonaged'altration suivant les classes.

b-Les conditions hydrologiques :

Les difficults majeures rencontres dans les chantiers souterrains sont trs souvent lies laprsence d'eau. Les coulements modifient les champs des contraintes et des dbits importantsgnent considrablement les travaux. Les conditions hydrologiques sont dfinies par le couple

(H,K) soit :

a. Charge Hydraulique(H)b. La permabilit du massif(K)c. Nombre de famille de discontinuits distinctes :d. Orientation des discontinuits de chaque famille par rapport au creusemente. Densit des discontinuits

c-Caractristiques mcaniques des roches : Rsistance de la roche :

CATEGORIE DESIGNATION EXEMPLES Rc (MPa)

R1

Roche dersistance trs

leve

Quartzites, basaltes de rsistance leve> 200

R2a

Roche dersistance leve

Granits trs rsistants, porphyres, grs etcalcaires de trs haute rsistance

200 60

R2b

Granits, grs et calcaires de trs bonnetenue ou lgrement dolits, marbres,

dolomies120 60

R3a Roche dersistancemoyenne

Dolites, marbres, dolomies, conglomratscompacts, grs ordinaires, schistessiliceux ou grs schisteux, gneiss

60 40

R3b Schistes argileux, grs et calcaires de 40 20


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rsistance moyenne

R4Roche de faible

rsistance

Marnes compactes, conglomrats peuconsistants, schistes ou calcaires tendres

ou trs fracturs, gypses, grs trsfracturs ou marneux, poudingues, craie

20 6

R5a Roche de trsfaible rsistanceet Sols cohrents

consolids

Marnes sableuses ou argileuses, sablesmarneux, gypses ou craies altres

6 0,5

R5bAlluvions graveleuses, sables argileux

normalement consolids < 0,5

R6a

Sols plastiques oupeu consolids

Marnes altres, argiles franches, sablesargileux, limons fins

-

R6bTourbes silts, vases peu consolides,

sables fins sans cohsion

Tableau I.3classification de la rsistance d'un terrain

d.Altrabilit -gonflement de la roche :

On retiendra pour la classification les cas suivants:

1) Les terrains susceptibles de dlitage.

2) Terrains susceptibles de dissolution.

3) Terrains gonflants.

4) Autres terrains.

e.Contraintes naturelles et Hauteur de couverture :

Ce critre est li la fois au massif lui-mme et son histoire, pour ce qui concerne les contraintesnaturelles effectives en chacun des points, et aux donnes gomtriques du projet, pour ce quiconcerne la position de l'ouvrage l'intrieur du massif et notamment sa profondeur par rapport la

surface.


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ClasseRapport Contraintes initiales/Resistance

compressioninfluence sur le

soutnement

CN 1 sc/s0>4 Faible

CN 2 2


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a).3 : Mthode de Bieniawski (Roch Mass Rating) :

Bieniawski a propos une classification du massif, en vue d'y creuser une galerie souterraine,

combinant des facteurs tels que : la rsistance la compression simple ou essai de type Franklin, leRQD, le pendage des discontinuits ainsi que leur remplissage, lespacement et la nature des joints,et les venues deau. Pour chaque classe de roche, il a galement propos d es recommandations pourle soutnement

Le Rock Quality Designation (RQD) a t dvelopp par Deere et al. (1967) afin de donner uneestimation quantitative de la fracturation influenant le comportement de la masse rocheuse partirde lexamen de carottes obtenues par des forages. Le RQD est dfini comme le pourcentage de

morceaux intacts de longueur suprieure 10 cm, sur la longueur totale du forage.

R.Q.D. Qualit de Roche

R.Q.D. < 25 % Trs mauvaise

25 % < R.Q.D. < 50 % Mauvaise

50 % < R.Q.D. < 75 % Moyenne

75 % < R.Q.D. < 90 % Bonne

90 % < R.Q.D. < 100 % Trs bonne

TABLEAU I.5 QUALITE DE ROCHE

Palmstrm (1982) a suggr que le RQDpuisse tre li et dduit du nombre de discontinuits parunit de volume. Il a propos la relation suivante, qui serait valable pour des roches sans argile etutilisable lorsquaucun forage nest disponible mais que des traces de discontinuits sont visibles ensurface :

OJv est la densit volumique des joints, c'est--dire la somme du nombre de joints par m3, pourtoutes les familles de discontinuits prsentes (ISRM, 1978). Ce paramtre permet de dterminer lesdimensions des blocs dans un systme rocheux fractur.


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Quelques facteurs important de la classification :

Rsistance de la matrice rocheuse. L'espacement des discontinuits de la roche . Hydrologie. Orientation des discontinuits.

I.8.b).METHODES ANALYTIQUES :

Les mthodes analytiques sont des solutions dveloppes pour des ouvrages souterrains enmcanique des milieux continus, permettent de dterminer les dplacements dans un massif de

terrain pendant lexcavation dun tunnel. Elles sont bases sur tels hypothses, section circulaire,interaction sol-structure, dformation plane (bidimensionnel), contraintes initial homogne(isotrope), Comportement du sol lastique linaire ou laso-plastique. Dans ce qui suit, lesmthodesanalytiques les plus utilis dans la conception des ouvrages souterrains.

1 Mthodeconvergence-confinement :

La mthode de convergence-confinement (Panet et Guellec, 1974) sappuie sur lamcanique des milieux continus et fait donc ncessairement appel pour le massif une loi de

comportement dun milieu continu isotrope ou anisotrope. Toute modlisation implique la foisune simplification des lois de comportement et une homognisation dun certain nombre de zonesdu massif et par consquent, le recours un milieu quivalent qui lchelle de louvrage, permetune reprsentation convenable du comportement du massif. Le choix des caractristiques de cemilieu quivalent constitue ltape la plus dlicate de la modlisation le plus souvent, elle neconsiste pas simplement transcrire les rsultats dessais de laboratoire ou dessais in situ maisvritablement construire un modle de comportement partir de toutes les donnes de lareconnaissance gologique et gotechnique.

La mthode de convergence confinement sappuie sur la constatation que le champ de dformationobtenu partir dun calcul axisymtrique, dans une section perpendiculaire laxe de tunnel, estanalogue celui donn par un calcul plane, dans lequel la paroi du tunnel est soutenue par une

pression fictive :

=(1)0

o reprsentant la valeur de la contrainte naturelle en place, suppose uniforme et isotrope et uncoefficient compris entre 0 et 1 (figure 1.30). Ce rsultat est valable condition de se placer une

distance suffisante (de lordre de R/2) du front de taille du tunnel. Le coefficient , qui caractrise ledegr de dcompression derrire le front de taille du tunnel, porte le nom de taux de dconfinement.


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FigureI.24:Mthode de convergence confinement (Panet et Guellec, 1974).

Partant de cette constatation Panet et Guellec (1974) ont suggr de prendre en compte, engomtrie plane, leffet stabilisant li la proximit du front de taille, en appliquant la pression psur la priphrie de tunnel. La progression du front de taille est alors simule en faisant crotre

progressivement de la valeur 0, correspondant ltat de contrainte initial, la valeur 1,

correspondant ltat de dformation stabilis derrire le front de taille. Dans le cas dun

comportement linaire-lastique du terrain, cette valeur est atteinte une distance de lordre dedeux diamtres du front de taille. Le comportement de lensemble terrain soutnement est alors

analys dans un diagramme (p,u). Considrons une section plane du terrain soumis une contraintenaturelle correspondant un initial isotrope 0. La cavit est pr excave et suppose remplie de

liquide une pression P correspondant l'tat initial 0 . Le dplacement u de la paroi de la cavit

est nul (point A). En diminuant la pression P, on provoque un dplacement radial u correspondant la dcompression du massif autour de l'excavation. Dans un premier temps le comportement duterrain est lastique linaire et la courbe pression dplacement suivie p=f (u) est linaire du point Aau point B. Dans un deuxime temps, il peut se former autour de la cavit un phnomne de rupture(ou mise en plasticit) qui augmente la dformation. C'est la portion ABC de la courbe. La courbeABC est appele courbe caractristique du massif excav.

Si la courbe ABC coupe l'axe des dplacements (u fini pour P=0) la cavit est stable par elle-mme(du moins pour un certain temps). Par contre si la courbe caractristique ne recoupe pas l'axe desabscisses, la cavit n'est pas stable par elle-mme et ncessite imprativement un soutnement. En

pratique, la cavit ncessite galement un soutnement lorsque la valeur du dplacementcorrespondant l'quilibre thorique P = 0 est grande ou lorsque le phnomne de rupture autour dela cavit s'tend profondment l'intrieur du massif. Sur le mme graphique on reprsente aussi lacourbe p=f (u) reliant le dplacement radial du revtement en fonction de la pression extrieure Pqui lui est applique. Cette courbe est appele courbe caractristique du soutnement .Supposons un revtement dont le comportement est lastique linaire. Sa courbe caractristique estune droite. Parce qu'il n'est mis en place qu'un certain temps aprs l'excavation, son chargement par

le terrain ne commence que lorsque le dplacement de celui-ci est dj


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us0 (point O). Le point D l'intersection des deux courbes caractristiques dfinit l'tat d'quilibredu tunnel, et permet de dterminer par simple lecture la valeur du dplacement radiale et de la

pression finale du soutnement. Nous voyons qu'en fonction du moment de la mise en place du

revtement, beaucoup d'autres points de la courbe caractristique ABC pouvant tre pointd'quilibre. La pression sur le revtement au point D doit tre compare la pression au point M quicorrespond la pression maximale que peut supporter le soutnement, pression calculer enfonction des caractristiques de rupture de celui-ci. L'influence du temps (fluage viscosit duterrain) s'exprime de la mme faon par des courbes du type 2 et 3. Si le temps ne joue pas sur lescaractristiques du revtement les points D2 et D3 sont respectivement les points d'quilibre autemps t et au temps infini.

Figure I.25:Principe de la mthode de convergence confinement.

La courbe de convergence reprsente la rponse du terrain. Lactivation de soutnement intervient partir de sa mise en contact avec le terrain, celle-ci se produit pour une valeur du taux de

dconfinement. La mise en charge progressive du soutnement est reprsente par la courbe deconfinement. La mthode initialement mise au point dans le cas dun tunnel circulaire creus dansun terrain isotrope et homogne, a t tendue ultrieurement dautre type de conditions, et

notamment des cas de contraintes initiales anisotropes (Panet 1986). Elle est couramment utilisepour reprsenter la prsence de front de taille dans des calculs bidimensionnels de tunnel parlments finis.

2 Mthode des actions et des ractions (ractions hyperstatiques) :

Dans ces mthodes, on tudie le comportement du revtement sous laction de charges extrieures.

On distingue des charges dites actives , qui sont indpendantes de ltat de dformation durevtement (poids mort, charges et surcharges intrieures et extrieures, actions du terrainencaissant), et des charges dites passives , qui sont des ractions hyperstatiques du terrain


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dpendant de sa dformation. On dtermine ces ractions hyperstatiques en crivant que lesdformations du terrain auxquelles elles correspondent sont gales aux dformations du revtementsous leffet de lensemble des charges actives et passives. Les dformations du terrain sont estimes

partir de la notion schmatique du module de raction, cest--dire que lon suppose que laraction en un point est uniquement fonction de la dformation en ce point et gnralement mmelui est proportionnelle. Le coefficient k de proportionnalit dpend des caractristiques du terrain,du rayon moyen de lexcavation (ou mieux de la surface sur laquelle agissent les charges passives)et de sa forme, cest le module de raction. Les calcules correspondants ont donn lieu de

nombreux programmes numriques, mais dans les cas simples, une approche analytique estpossible. On peut avec la plupart des programmes numriques existants traiter le problme sous sonaspect le plus gnral.

La forme exacte de la galerie, les charges actives calculs, sous forme de charges concentres auxnuds de la structure, la raction du terrain, sous forme de ressorts (gnralemen t horizontaux etverticaux, agissant en chacun des nuds et affects de coefficients de raideur tenant compte du

module de raction du terrain et de la surface de contact correspondant chaque nud. Il faut

veiller galement introduire la condition selon laquelle la raideur des ressorts est nulle lorsque lesdformations ont pour effet dloigner le revtement du terrain. Il faut galement vrifier que

linclinaison de la rsultante de toutes les forces en un nud nest pas par rapport la direction

radiale, suprieure langle de frottement/terrain. Si ce nest pas le cas, on doit reprendre defrottement prendre en compte dpend de ltat des surfaces. Il est prudent de prendre une valeur

une valeur nettement infrieure (50%) au coefficient de frottement interne du terrain dans le cas des

Sols.

La simplification fondamentale introduite dans ces mthodes porte sur le fait que la totalit desfacteurs lis au terrain est reprsente par lensemble des charges actives (verticales v ethorizontales h ) et passives (module de raction). Lanalyse de la validit de la mthode consistenotamment rechercher dans quelle mesure ces seules donnes peuvent intgrer la fois : ltatinitial de contrainte du massif, les caractristiques physiques et mcaniques qui conditionnent sadformation, la nature de contact terrain/revtement. Ltat de contrainte nest pris en compte quede faon trs indirecte lorsque lon value la composante horizontale des charges actives en

fonction du rapport

des contraintes initiales. Les caractristiques mcaniques du matriau

interviennent sous la forme des paramtres (angle de frottement) et (cohsion) du sol ou de lanneaude roche dcomprim autour de la galerie, et sous la forme du module de raction dont la valeur

peut ventuellement tre corrige pour tenir compte des injections de serrage ralises autour delouvrage.

I.8.c). METHODES NUMERIQUES :

Le principe commun des mthodes numriques rside dans la discrtisation de l'espace du problme

tudi et dans la rsolution d'un certain nombre dquations pour obtenir la solution et lamodlisation dun tunnel par une reprsentation du terrain et la structure comme des solides. Ce


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sont des mthodes qui donnent souvent des rsultats trs prcis (parfois difficilement interprtables)mais qui sont coteuses d'un point de vue temps machine. En effet, il est courant d'obtenir dessystmes d'quations plusieurs milliers d'inconnues pour des cas simples. Ces mthodes sont ainsi

gnralement utilises au niveau du projet aprs un certain nombre d'tudes plus grossires aumoyen de mthodes empiriques et analytiques. Les mthodes les plus utilises sont comme suit:

1Mthode des lments finis :

Parmi les mthodes numriques les plus utilises, la mthode des lments finis (MEF), est unetechnique rcente caractre pluridisciplinaire car elle met uvre les connaissances de trois

disciplines de base :

-La mcanique des structures: lasticit (dformation plane, axisymtrique et tridimensionnelle),

rsistance des matriaux, dynamique, plasticit.-Lanalyse numrique: mthodes dapproximations, rsolution des systmes linaires, des

problmes aux valeurs propres, le calcul des milieux jointifs ou discontinus.

-Linformatique applique : techniques de dveloppement et de maintenance de grands logiciels.

La mthode des lments finis est une mthode trs puissante, puisqu'elle permet une tude correctedes structures ayant des proprits gomtriques et des conditions de chargement trs compliques.C'est une mthode qui ncessite des calculs itratifs, s'adaptant aux problmes complexes qui ne

peuvent pas tre rsolus analytiquement. On remplace un problme continu par un problme

approch en discrtisant la structure. La mthode des lments finis consiste discrtiser un milieucontinu en le remplaant par un assemblage dlments. On simplifie les quations du problme en

vrifiant les quations en un nombre limit de points. On obtient alors un systme dquations

linaires dont la taille dpend de la finesse de la discrtisation. Elle fait partie des mthodes qui, parapproximation des variables inconnues, transforment les quations aux drives partielles enquations algbriques. La structure est dcompose en plusieurs lments de formes gomtriquessimples (maillage) (relis entre eux par des nuds.

FigureI.26:Modle de maillage

Quand les inconnues sont les composantes U du dplacement des nuds (si lune de ces

composantes est impose par des conditions aux limites elle est remplace par la raction qui en


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rsulte). Aprs avoir modlis et discrtis la structure tudier en lments finis on suit les

tapes suivantes:

Etablir pour chaque lment dans son repre local.La fonction d'approximation en lments finis.

Les relations entre dformations, contraintes et dplacements.

Les relations efforts dplacements nodaux.

Dduire la matrice de rigidit dans le repre global pour chaque lment.

Dduire la matrice de rigidit globale dans le repre global en assemblant toutes les

Matrices lmentaires.

Faire intervenir les conditions aux limites (pour viter le cas dune matrice de

rigidit singulire).

Rsoudre le systme {F}= [K] {U}

Dduire le champ de dplacement puis le champ de contraintes. Pour le calcul dun

tunnel,

La dtermination des sollicitations auxquelles est soumis le soutnement ou le revtement dun

tunnel est un problme hyperstatique dont les paramtres suivant peuvent tre pris-en Compte

par la mthode des lments finis : La bi ou tridimensionnalit du problme, ltat dquilibre

naturel du milieu (ou tat de contrainte initial), la gomtrie de lexcavation, les Proprits de

dformation du terrain, et les caractristiques gomtriques et mcaniques des lments de

soutnement et revtement.


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CHAPITRE :II prsentation du projet

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II.1.La position de secteur chemin de fer dans lconomie algrien:

Le dveloppement de secteur voies ferres est lun des clefs essentiels que lAlgrie a procd dans

sa politique de dveloppement des infrastructures pour le relance conomique depuis les annes 2000 apartir des diffrent programmes de Modernisation et dExtension:

Le programme de soutien a la relance conomique 2001- 2004 .

Le programme Complmentaire de Soutien la Croissance 2005-2009 .

Le programme spcial des hauts plateaux.

La boucle de sud.

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006Moy

00/06

Total

Infrastructures

conomiques (%)

8,9 16 19.3 19.3 12.8 40.9 47.5 29.9

Routes (%) 4,7 9.6 10.9 10.3 6.6 25.7 21.9 15.6

Ports(%) 0,8 1.5 1.4 1.5 1.3 1.3 2.1 1.5

Aroports et

mtorologie(%)1,4 1.1 1.5 2.3 2.6 1.7 0.5 1.4

Chemins de fer

(%)2 3.8 5.5 5.2 2.3 12.2 23 11.3

TableauII.1: (%) des dpenses publiques dans le secteur de transport.

Bien que les objectifs de dveloppement en chemin de fer sont devers,

lenjeu principale de cette politique est de redploiement des activits et de lurbanisation ALGRIE2020 SELON La loi n 01-20 du 12 dcembre 2001, relative lamnagement et au dveloppement

durable du territoire, inscrit dans les finalits de la politiquenationale damnagement du territoire, laprotection des territoires et despopulations, contre les alas naturels (article 4).

Une des mesures mme de prmunir les populations et lconomie nationale des alas sismiques, consiste uvrer une rpartition plus quilibre du peuplement et des activits, par :

- le desserrement des pressions exerces sur la bande littorale, au dtriment de ses ressources naturelles,exposant les populations aux risques naturels, et lconomie de la rgion de graves prjudices.

- le dveloppement des rgions intrieures, des zones de montagne des zones arides et sahariennes, moinspeuples et dont les populations ont tendance venir grossir les plus grands centres urbains de la bande

littorale.


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FigureII.1Carte des futurs rseaux ferroviaires en Algrie

II.2 Le programme Complmentaire de Soutien la Croissance 2005-2009 :

Ce programme comporte plusieurs projets :

OUED TLELAT / frontire marocaine (200 KM) Tronon 1 Oued TleletTlemcen (130km) de la ligne nouvelle double voie lectrifie et signalise Oued Tlelet / FrontireMarocaine.

RELIZANE / TIARET / TISSEMSILT (180 KM).

EL AFFROUN / KHEMIS MILIANA.

Modernisation de la ligne THENIA / TIZI OUZOU et son lectrification jusqu' OUED

AISSI.

Desserte Ferroviaires a Double Voie Electrifie et signalise BIRTOUTA-NOUVELLE

VILLE DE SIDI ABDELLAH-ZERALDA.

Installations ferroviaires de remisage des voitures voyageurs grandes lignes et

automotrice.


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Triangle ferroviaire rgional de DAR TRIAGE FERROVIAIRE RGIONAL DE DAR

EL BEIDA (AFRA 1re Tranche).

Amnagement ferroviaire de la rgion algroise (AFRA2me Tranche). Mise a double voies sur 96 KM entre ANNABA et RAMDANE DJAMAL (LIGNE

ANNABA / CONSTANTINE.

CONSTRUCTION DE LA LIGNE FERROVIAIRE A VOIE NORMALE TABIA /

REDJEM DEMOUCHE (80 km).

MISE A DOUBLE VOIE DU TRONCON SETIF/ EL GOURZI (ROCADE NORD).

ELECTRIFICATION EN 25KV / 50 HZ DES LIGNES DE LA ROCADE FERROVIAIRE

ESTOUEST.

II.3 PROJET EL AFFROUN / KHEMIS MILIANA :

a).objectif du projet:

Modernisation de la Rocade Nord.

Construction dune nouvelle ligne double voie lectrifie. Amliorer les conditions dexploitation avec un relvement significatif de lavitesse.

Amlioration des performances du chemin de fer. Rduction du temps de parcours du transmaghrebin.

b).caractristiques de projet:

Ligne double voie : 55km. Vitesse:160 km /h. Trafic mixte (voyageurs et marchandises).

Voie en rail UIC 60 pose sur traverses en bton.c).consistances de projet:

Tunnel mono tube : 2 796 m

2 Tunnels bitube : 2 x 7 370 m, Voies : 150 km. Viaducs : 326 ml,

Ponts rails : 700 ml. Ponts routes:120 ml.

Gares : 03 units. (El AffrounBoumedfaaKhmis meliana).


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FigureII.2:carte la ligne al Affroun Khmis meliana

II.4 :Le tranchent entre PK V1K102 +150 et PK 109+300 :

Cette zone reprsente un vaste massif montagneux prs de la commune ELHOCEINIA W. AINDEFLA appartient au massive TALLIEN,

Le passage de la ligne ferroviaire sur cette zone ncessite des ouvrages souterrains tunnels etla solution adapt est un tunnel bitube de longueurs respectivement sont :

Un tube de longueur 7342m et lautre de 7331m. une distance de 30 M entre les deux tubes. une liaison de scurit chaque 500 m entre les deux.

Lentre -est au niveau de lieu dit OUED ZEBBOUDJ et lentre ouest est au niveau de DAR ESSOLTAN.

NOTE :

Notre tude consistera exclusivement sur cet tranchent. Tunnel


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FigureII.3:trace du tunnel gantas

FigureII.4: profil en long du tunnel

II.5.conclusion :

La rectification de trace dans la commun Hoceinia pour li la ville de khemis meliana dans lesud nouvelle gare , engendr un obstacle naturel sappele jbal gantas quon doit traverse a

partir dun tunnel bitube avec une longueur moyen 7340 m .


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CHAPITRE.III conception de la forme

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III.1.Introduction

Le dimensionnement de la forme dun tunnel ferroviaire dpende catgoriquement sur plusieurs

paramtres gnralement concentr sur les vhicules trains tel que : le gabarit, nombres des voies,largissement des rails, mode dalimentation : lectrique, gasoil , et les ouvrages annexes: protections,

signalisation.

On tenir compte pour le dimensionnement du dbouch :

Le mode de fonctionnement (avec ou sans catnaire),

Le rayon de courbure,

La longueur des vhicules mettre en circulation,

Lentraxe des voies, sil y a lieu.

III.2.forme fer a cheval pour un tunnel vout voie unique :

a partir des normes europennes de modlisation en voies ferres MOROP la forme gomtrieduntunnel ferroviaire est motionne comme suivants :

FigureIII.1quivalente pour la forme de tunnel en voie unique.

Pour dterminer les valeurs indices on doit passer par un jeu dchelles qui est relative a lcartement desvoies :


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Tableau III.1: norme europen des cartes modles en voies ferres

III.3.Modlisation de la forme :

En algrien on utilise des voies standard avec un cartement de 1435 mm entre les deux traves

Voici un schma thorique de la voie standard :

FigureIII.2: voie standard

III.3.A choix dchelle:

voie standard (mm) 1435

cartement prototype 1250 87

Tableau III.2choix dchelle


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III.3.B : Choix de la gomtrie :

tunnel avec catnaire en alignement droit tunnel avec catnaire en courbe

valeurs FORMULE MUSURE (m) valeurs FORMULE MUSURE (m)

G H0 1.435 G H0 1.435

C 2.8G 4.018 C 2.3G 3.3005

B1 48 4.176 B1 48 4.176

1.4B1 standard 5.8464 1.4B1 standard 5.8464

1.3G standard 1.8655 1.3G standard 1.8655

E standard 0.609 E standard 0.609

R1 rayon m1a 9.023 R1 rayon m1a 9.023

R2 rayon m2a 3.000 R2 rayon m2a 3.000

Tableau III.3: les valeurs de la gomtrie

III.4 Rsultats de la forme : a) pour un tunnel avec courbe

FigureIII.3 forme dun tunnel en courbe


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b) pour un tunnel en alignement droit :

FigureIII.3: tunnel en alignement droit

III.5.Note dtude:

Le trace de la voie nest pas droit acause de lnorme longueur tel que on remarque desvirages et des inclinaisons a lintrieur du tunnel.

Pour ce raison initialement on a adapt 2 formes gomtriques au dessus , mais pour des raisonsprofessionnelles et de scurit on a adapt un modle qui combines les deux types de profils

et ltude sera base uniquement sur cette modle.


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III.6.Le plan dtaill de la forme :

FigureIII.5: plan dtaill de la forme


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CHAPITRE : IV investigation gotechnique

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IV.1.INTRODUCTION :

Une bonne reconnaissance dun terrain synonyme dune bonne performance destravaux. Alors a partit de cette postulat, Les conditions gologiques, hydrogologiques et

gotechniques sont des facteurs importants, qui ont une grande influence sur le choix des

mthodes construction (excavation, soutnement et revtement), mais de plus leur

connaissance permet danalyser lesproblmes imprvus.

IV.2.LOCALISATION DE PROJET :

Le massive de gantas se trouve en 220 de longitude -est et 3617 delatitude- Nord .surune distance de 100 km sud ouest dAlger et une trentaine de kilomtres de chef lieu AIN

DEFLA. Cette relief montagneux appartient a ATLES TELLIEN. Avec des longueurs de 7340 et 7315 m , La tte nord-est et sud-est bitube de

tunnel se trouve au commune EL HOCENIA ; bien que la tte nord-ouest et sudouest setrouve a la commune DAR SULTAN.

Laltitude de trac est 380 M au dessus de mer.

IV.3.LA GOLOGIE DE LA ZONE :

La rgion du tunnel constitue le seul verrou bien franchissable au passage entre la plainede la Mitidja et celle du Chleff qui sont les deux plus grandes plaines dAlgrie et qui en jouxtentles deux plus grandes villes Alger et Oran.

Cot Nord : la valle de lOued Djer, dorientation gnrale de Nord Est vers Sud Ouest, permet

de pntrer facilement dans cette rgion de lAtlas Tellien en restant une altitude modre.

Cot Sud : lAtlas descend rapidement vers la plaine de la Mitidja.

En partie suprieure de lOued Djer, les voies de communication rcentes ont vit de traverser leDjebel Guantas et on a prfr passer dans le Djebel Ambar qui ferme au Sud Ouest la valle delOued Djer:

La route nationale RN4 passe par le col du Kandek une altitude de 360 mtres, La voie ferre passe sous ce col du Kandek par le tunnel dAin Torki.

Ces itinraires ont t choisis parce quils rejoignent une valle profondment entaille (ouedSouffay) dans le flanc Sud du Djebel Ambar,

Le Djebel Guantas est beaucoup moins hardi que le Djebel Ambar ; il forme une trs vaste massede faibles pentes dans laquelle on ne distingue que quelques ressauts grseux formant deuxalignements en partie haute du Djebel.


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CHAPITRE : IV investigation gotechnique

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IV.3.a).Description du modle gologique propos en phase dAPD:

Le massif du Djebel Ganntas intress par le tunnel homonyme, est constitu de un noyaudu Crtac moyen (Flysch Albien Aptien) affleurant sur le flanc Sud-Ouest (Douar MZala etDouar Ouled Ouali) avec une structure caractrise par des plies et mi

Etude Et Conception d’Un Tunnel Bitube Ferroviaire

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