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Conception et Aménagement des tunnels urbains et extra-urbains. En général , l

Conception et Aménagement des tunnels urbains et extra-urbains. En général , les premiers choix à faire lors de la conception d’un tunnel concernent le tracé de l’itinéraire ,la géométrie de l’ouvrage (nombre de tubes, nombre de voies de circulation, grandes lignes du profil en long, chemins d’évacuation et moyens d’accès pour les sauveteurs…). Ainsi que tout cheminements internes et externes (voire même l’accès et les voies d’accès pour les secours et l’entretien ainsi que les itinéraires de déviation du trafic). La conception d’un tunnel ne se limite pas à la recherche de l’adéquation structurelle des éléments constitutifs : elle doit répondre à des exigences de construction en termes d’économie et de sécurité dans des conditions géologiques données. À cet effet, de nombreuses disciplines combinées sont nécessaires pour concevoir un tunnel ou un ouvrage souterrain : géologie, géotechnique, sciences environnementales, mécanique des sols et des roches, calculs de structures, génie électrique, aéraulique ou hydraulique Géologie - hydrogéologie la construction d'un tunnel nécessite une excavation et un soutènement ultérieur du sol ou du massif rocheux où l’ouvrage doit être construit.  les aspects géologiques du terrain sont normalement liés aux propriétés géomécaniques du sol (qui déterminent sa déformabilité et sa résistance) et la possibilité de l’excaver.par de différentes méthodes d’investigation (sondages, prospections, réfractions sismique…) La géologie déterminera donc les principaux aspects de l’ouvrage tels que : o la faisabilité o l’emplacement et l’alignement o la constructibilité et les coûts o l’utilité et le comportement de l’ouvrage achevé o l’analyse de risques o les délais et les coût nécessaires les conditions hydrologiques sont également un aspect essentiel pour la construction et l’utilisation d’un ouvrage souterrain. Cela s’explique par plusieurs raisons : La pression de l’eau souterraine et les infiltrations affectent la stabilité des fronts d’excavation , la qualité et la résistance du soutènement . Le forage et l’utilisation de structures souterraines risquent de générer une pollution des eaux souterraines. Les eaux souterraines peuvent agir comme un mécanisme d’étanchéité permettant le stockage de certains produits dans le sous-sol (pétrole, gaz, etc...) Géotechnique Les investigations géotechniques visent à quantifier les caractéristiques géomécaniques du terrain à l’aide de différents paramètres ,par des classifications géomécaniques qui attribuent des notes quantitatives au massif rocheux en fonction du nombre et du type de fractures, de l’état de leur surface, de la présence ou non d’eau, de l’orientation des discontinuités et, dans certains cas, de l’état de contrainte du terrain, Cela requiert une analyse complexe, qui peut être réalisée de différentes façons, en fonction du niveau d’approximation nécessaire. MÉTHODES DE CONCEPTION EMPIRIQUES : Ces méthodes sont basées sur l’utilisation de différentes classifications géomécaniques: RQD, RMR et Q, leurs résultats doivent être considérés comme une grossière approximation, valable uniquement pour des études préliminaires. MÉTHODES ANAL YTIQUES :CONVERGENCE-CONFINEMENT: Ces méthodes sont basées sur des solutions de forme fermée pour des tunnels de section circulaire dans des terrains qui peuvent être modélisés avec un comportement élastique ou élasto- plastique, son applicabilité est réduite à des conditions très simplifiées de contraintes naturelles, géométrie… MÉTHODES NUMÉRIQUES: ÉLÉMENTS FINIS ET DIFFÉRENCES FINIES: basées sur le principe de la discrétisation d’un corps en un certain nombre d’éléments finis, outre la modélisation du terrain comme s’il s’agissait d’un milieu continu. TRAITEMENT DES TERRAINS lorsqu’un ouvrage souterrain doit être construit et que les conditions du terrain sont loin d’être parfaites, différentes approches peuvent être suivies : on peut concevoir un soutènement robuste pour palier aux faiblesses du terrain, ou bien améliorer les qualités du terrain à l’aide d’opérations de traitement-renforcement-amélioration en termes de résistance, déformabilité ou imperméabilité par des systèmes consolidant le sol en vue de modifier ses propriétés géotechniques et/ou hydrologiques par exemple: Injection de consolidation Air comprimé Congélation Les tunnels peu profonds sont souvent des tranchées couvertes , constructions assez simples:  Un fossé est excavé puis recouvert. Les murs de soutènement doivent être mis en place pour éviter que le tunnel ne s’effondre A l’inverse, les tunnels profonds sont excavés souvent à l’aide de ce qu’on appelle ‘’Tunnelier’’ Pour les profondeurs intermédiaires, les deux méthodes peuvent être utilisés Lorsque l’on creuse un tunnel, on parle d’excavation. Lors de l’excavation, le terrain se déforme à deux endroits (dû aux pressions exercées) : Au front de taille, on parle d’extrusion. En parois, on parle de convergence Le pré-soutènement consiste à créer une structure jouant un rôle de soutènement, en avant du front de taille, à la périphérie de la section qui sera excavée.  Il peut contribuer à la préservation du noyau de terrain en avant du front de taille, qui est fortement décomprimé par le creusement Creusement Creusement mécanisé : machine a attaque ponctuelle (tunnelier) A l'explosif : Il est généralement utilisé pour l’exécution des tunnels situés dans les roches pour lesquelles un abattage manuel ou un terrassement mécanique n’est plus envisageable, du point de vue technique ou éconoemiqu Creusement et choix de la section La méthode la plus courante du creusement est l'excavation par tunnelier s’applique généralement au grands chantiers. En effet, ces machines sont souvent spécifiques au tunnel creusé, et sont rarement réutilisées, ce qui justifie notamment un coût élevé pour cette méthode. Suivant le type de terrain, on est amené à adopter un profil en pleine ou en demi section. Choix de la section d'attaque : Le creusement à pleine section Le tunnel creusé en pleine section est particulièrement bien adapté aux terrains homogènes, notamment grâce aux tunneliers qui permettent de travailler sur une grande hauteur Le creusement en demi-section La demi section se justifie quand il est nécessaire de mettre en place rapidement un soutènement important, par exemple par cintres et blindages.  Le soutènement: Au fur et à mesure de l’excavation, il est nécessaire de poser un soutènement, c'est-à-dire un revêtement provisoire. Le soutènement protège contre la chute des pierres et supporte le poids du toit de la galerie ;il est de plus en plus prévu pour participer à la reprise des efforts à long terme, Parfois, il peut même rester comme seul chemisage du tunnel. Le soutènement a pour but :  de garantir la sécurité du personnel d'assurer la stabilité des parois limiter les déformations,  de protéger le terrain contre les évolutions défavorables (altération, déconsolidation, etc...) -- Par ‘soutènement permanent’, on entend un soutènement conçu et mis en place pour garantir la stabilité à long terme des ouvrages souterrains.  Revêtement définitif: Dans la majorité des tunnels creusés un deuxième chantier suit généralement celui de l’excavation et de la pose du soutènement. Il s’agit de la « finition » : on pose un revêtement définitif. Les principales fonctions du revêtement sont les suivantes : Fonction de résistance et d’étancheité Pose de structures internes (ventilation et éléments de securité) Imperméabilisation.  Esthétique Conclusion Le nombre de tunnels et, plus généralement, d’ouvrages souterrains construits annuellement dans le monde augmente et continuera à augmenter. Ces ouvrages permettent, aussi bien de résoudre certains problèmes d’urbanisme que rencontrent les grandes agglomérations des pays industrialisés que de franchir des montagnes et des bras de mer. Mais ils deviennent de plus en plus coûteux du fait des exigences croissantes portant sur le respect de l’intégrité des constructions situées en surface et surtout du très haut niveau de sécurité à garantir en cas d’incendie uploads/Geographie/ expose-tunnels-mod.pdf