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Analyse de la déformation et évaluation de la sécurité des tunnels de métro exi

Analyse de la déformation et évaluation de la sécurité des tunnels de métro existants affectés par l'excavation d'une fosse de fondation Shuaihua Ye a bZhuangfu Zhao a bDenqun Wang c Abstrait L'excavation d'une fosse de fondation affecte considérablement les structures adjacentes et les canalisations souterraines en raison de la modification de l'état de contrainte du sol environnant, entraînant une déformation. L'étude d'un cas d'ingénierie réel a été menée pour examiner l'influence de l'excavation sur la déformation des tunnels de métro adjacents. Le logiciel d'analyse par éléments finis PLAXIS 3D a été utilisé pour simuler l'ensemble du processus d'excavation. La conception structurelle de la fosse de fondation a été optimisée en fonction des résultats de la simulation pour assurer la stabilité de la fosse de fondation et la sécurité de la structure existante du tunnel de métro. Enfin, l'évaluation de sécurité de l'excavation de la fosse de fondation qui a provoqué la déformation du tunnel de métro adjacent a été réalisée. L'influence de l'excavation et du déchargement de la fosse de fondation sur le tunnel du métro est étroitement liée à la distance entre le métro et la fosse de fondation, à la quantité de terrassement excavée à un moment donné et aux conditions géologiques techniques. Les résultats de cet article peuvent fournir des références utiles pour l'optimisation de la conception et l'évaluation de la sûreté de projets similaires. Mots clés Excavation d'une fosse de fondation Déformation Tunnel de métro Simulation numérique Évaluation de sécurité 1 . introduction Le développement rapide de la construction urbaine a conduit à une utilisation accrue de l'espace souterrain pour atténuer le trafic urbain et la crise spatiale. Le nombre croissant de projets d'excavation à proximité ou passant par la partie supérieure ou inférieure d'un tunnel de métro a conduit à une ingénierie complexe impliquant le tunnel. Des études antérieures ont montré que l'excavation des fosses de fondation peut facilement détruire l'état initial d'équilibre des contraintes du sol du site. L'excavation et le déchargement redistribuent l'état de contrainte de la roche environnante, entraînant une série de changements de comportement mécanique ( Hou et al., 2007 , Liu et al., 2011 , Luo et Das, 2016 , Zhang et al., 2010 , Zhang et al., 2020a ). La déformation de la fosse de fondation est liée au déchargement de l'excavation, au module de déchargement, à la méthode d'excavation, à l'effet espace-temps, aux eaux souterraines et à d'autres facteurs ( Kim et al., 2004 , Park et al., 2009 , Zhang WG et al., 2018) , Zhang RH et al., 2018, Zhang et al., 2019 ). Ces facteurs posent de grands défis à la conception et à la construction de la fosse de fondation. Une mauvaise manipulation du processus d'excavation conduira à une déformation inattendue du tunnel et menacera éventuellement la sécurité du métro. Par conséquent, il est très important de comprendre les caractéristiques de déformation et la répartition des forces internes lors de l'excavation des tunnels de métro existants ( Ding et al., 2011 , Hou et al., 2009 ). Lors de la construction autour des structures de transport ferroviaire urbain, la formulation de plans de construction sûrs et fiables et de mesures de protection est un mandat. La construction du projet ne devrait pas affecter les fonctions normales, la capacité de charge, la durabilité et les autres fonctions de la structure de transport ferroviaire urbain. De plus, l'environnement global doit également être pris en compte dans la construction de la fosse de fondation pour garantir la sécurité du tunnel dans la plage autorisée ( Mangushev et al., 2016 , Zhang et al., 2017 ). Compte tenu de l'impact de l'excavation de la fosse de fondation, plusieurs études approfondies ont été menées pour analyser la déformation structurelle, le contrôle de la sécurité et l'impact environnemental du tunnel de métro et la conception optimale de la structure de support de la fosse de fondation (Benton et Phillips, 1991 , Ding et al., 2011 , Schroeder, 2002 , Xu et al., 2015 ). La pratique de l'ingénierie montre qu'il est nécessaire d'évaluer la sécurité et le risque de la masse rocheuse et du sol en fonction de différents états de contrainte- déformation ( Chen et al., 2019 , Goh et al., 2017a , Goh et al., 2017b , Zhang et al. ., 2020b , Zhang et al., 2020c ). L'excavation peut avoir une série d'effets négatifs sur le tunnel existant en dessous. Par conséquent, l'évaluation de la réponse des tunnels boucliers existants liés aux tunnels excavés adjacents est essentielle pour les ingénieurs géotechniciens ( Huang et al., 2013 , Liang et al., 2018).). En raison de la complexité des limites de construction de la fosse de fondation, il est difficile de résoudre l'impact de l'excavation de la fosse de fondation sur le tunnel de métro par des méthodes analytiques. Les méthodes numériques fournissent un outil puissant pour évaluer et prédire la déformation du sol et le comportement structurel. De nombreux chercheurs ont utilisé des méthodes de simulation numérique pour obtenir des informations sur l'analyse de la construction et l'évaluation de la sûreté de l'ingénierie des fondations ( Bhatkar et al., 2017 , Gao et Yu, 2014 , Luo et al., 2018 , Ngcharles et al., 2013 , Zhang et al., 2015 ). Bien que des résultats aient été obtenus dans l'analyse réelle et la simulation numérique de l'ingénierie de la fosse de fondation, des recherches supplémentaires sur l'impact de l'excavation de la fosse de fondation sur le tunnel de métro existant adjacent sont nécessaires. Dans cet article, basé sur le projet proposé de Hefei Shengli 58, le logiciel d'éléments finis PLAXIS 3D a été utilisé pour effectuer une simulation numérique et une évaluation de la sécurité de l'effet de déformation causé par l'excavation du tunnel de métro adjacent. Les méthodes d'analyse et les résultats peuvent s'avérer être une base précieuse pour des projets similaires. 2 . Situation technique 2.1 . Formation d'ingénierie Le site du projet proposé est situé au nord-est de l'intersection de Shengli Road et Chuzhou Road à Hefei City, Anhui Provence, Chine. Le projet prévu consiste en un immeuble de bureaux de 26 étages avec un sous-sol de trois étages. La profondeur d'excavation de la fosse de fondation est d'environ 12,85 m et la zone d'excavation est d'environ 3200 m 2 . Au sud, il y a un hôtel de 8 étages avec une fondation indépendante et une fondation sur pieux. Un bâtiment de 6 étages avec des fondations naturelles est construit au sud. Shengli Road se trouve du côté ouest du chantier de construction et la ligne 1 du métro se trouve en dessous. Le plan du système de support de fondation-fosse est illustré à la Fig.1. Le système de soutien technique de la fosse de fondation adopte des pieux en rangée et un système de soutien interne en béton horizontal à double couche. Les pieux à jet rotatif à haute pression sont utilisés comme rideaux d'arrêt d'eau. Le poteau temporaire dans la fosse de fondation est un pieu coulé sur place, la partie supérieure est en acier à treillis et la partie inférieure est en béton. La figure 2 montre une vue en coupe de la structure de support de fondation-fosse. 1. Téléchargement: Téléchargez l'image haute résolution (169KB) 2. Téléchargement: Téléchargez l'image en taille réelle Fig. 1 . Plan du système de support de la fosse de fondation. 1. Téléchargement: Télécharger l'image haute résolution (199KB) 2. Téléchargement: Téléchargez l'image en taille réelle Fig. 2 . Vue en coupe de la structure de support de la fosse de fondation. La figure 3 montre la relation de position entre la structure de support de fondation- fosse et le tunnel de métro. Le fond du tunnel de métro est à environ 19,5 m sous terre. Le diamètre intérieur du trou du tunnel est de 6,0 m. La distance centrale entre les deux tunnels est de 15,0 m, et la ligne gauche de la ligne de métro 1, près de la fosse de fondation, est à environ 27,0 m de la pile de support de la fosse de fondation. Le projet se situe dans le périmètre d'influence de la zone de protection de la sécurité du transport ferroviaire urbain. Conformément à la réglementation en vigueur, il est nécessaire de réaliser une évaluation spéciale des risques de sécurité sur l'impact du transport ferroviaire. 1. Téléchargement: Télécharger l'image haute résolution (77KB) 2. Téléchargement: Téléchargez l'image en taille réelle Fig. 3 . Relation de position entre la fosse de fondation et le tunnel de métro. 2.2 . Situation générale de la géologie de l'ingénierie et situation hydrogéologique Les propriétés physiques et mécaniques du sol ont été analysées en profondeur à l'aide d'un échantillonnage en forage. Les distributions des strates sur le terrain et les propriétés obtenues à partir du test de laboratoire sont affichées dans le tableau 1. Le site du projet proposé a un niveau d'eau à haute pression, et il y a des couches perméables comme du limon et du sable fin. L'aquifère phréatique peu profond du site est uploads/Ingenierie_Lourd/ analyse-de-la-deformation-et-evaluation-de-la-securite-des-tunnels-de-metro-existants.pdf