Modélisation numérique de tunnels de métro dans les massifs rocheux sédimentaires de la région de Montréal

Geological formations of the Montreal area are mostly made of limestones. The usual approach for design is based on rock mass classification systems considering the rock mass as an equivalent continuous and isotropic material. However, for shallow excavations, stability is generally controlled by geological structures, that in Montreal, are bedding plans that give to the rock mass a strong strain and stress anisotropy. Objects of the research are to realize a numerical modeling that considers sedimentary rocks anisotropy and to determine the influence of the design parameters on displacements, stresses and failure around metro unsupported underground excavations. Geotechnical data used for this study comes from a metro extension project and has been made available to the author. The excavation geometries analyzed are the tunnel, the station and a garage consisting of three (3) parallel tunnels for rock covered between 4 and 16 m."

Résumé

Les formations géologiques de la région de Montréal sont composées de roches sédimentaires. L'approche usuelle de conception basée sur les systèmes de classification des massifs rocheux consiste à supposer le massif comme étant équivalent à un milieu continu homogène isotrope. Or, pour les excavations peu profondes, la stabilité est généralement contrôlée par les structures géologiques, qui à Montréal, sont principalement les plans de litage qui confèrent au massif une forte anisotropie de résistance et de déformabilité. Les objectifs de la recherche ont été de réaliser un modèle numérique qui considère l'anisotropie des roches sédimentaires et de réaliser des analyses paramétriques permettant de mettre en lumière les propriétés mécaniques dominantes ayant une incidence marquée sur les déplacements, les contraintes et les ruptures autour d'excavations de métro sans soutènement. Les données géotechniques utilisées proviennent d'un projet de prolongement du métro de Montréal mises à la disposition de l'auteur pour cette recherche. Les géométries d'excavation analysées sont le tunnel, la station et un garage souterrain composé de trois (3) tunnels parallèles pour des épaisseurs de couvert rocheux entre 4 et 16 m." et "