Modélisation numérique des contraintes in situ pour la conception des tunnels sous pression non blindés

Ce projet de recherche se veut un travail exploratoire sur l'utilisation de la modélisation numérique en trois dimensions comme outil pour intégrer l'ensemble des résultats de mesures de contraintes par soulèvement hydraulique à la conception de tunnels sous pression non blindés. Ceci est réalisé en utilisant les mesures in situ pour calibrer un modèle numérique représentant la zone où le tunnel sous pression doit être excavé tout en incluant la topographie de surface. Il est montré dans ce travail que même avec un minimum d'informations, un modèle simplifié est très utile et permet non seulement de planifier les mesures de soulèvement hydraulique, mais aussi d'utiliser les résultats au maximum afin d'obtenir des données tout au long du tracé de la galerie sous pression. Une fois créé, le modèle numérique représente aussi un outil intéressant pour analyser de façon préliminaire l'état de contrainte du massif rocheux pour la conception du tunnel et de d'autres structures (répartiteur, centrale souterraine, galeries de fuite). L'ingénieur gagne ainsi à créer un modèle tridimensionnel du massif dès les premières phases du projet.

Abstract

This research project is an exploratory work which focuses on the use of three-dimensional numerical modelling as a tool to improve unlined pressure tunnel design by integrating all the data made available from hydro jacking stress measurements. The results of these tests are used to calibrate a numerical model that includes the topography in the area where the pressure tunnel is to be excavated. In this study, it is shown that even with a limited amount of data, a simplified model can be useful for planning stress measurements as well as to obtain a stress profile along the tunnel axis once the boundary conditions of the model are estimated. This model then becomes a useful tool for preliminary stress analysis of the rock mass for designing the tunnel and other structures of the project such as the underground power plant, the manifold and the tailrace tunnel. Having access to a 3D stress model of the rock mass in the early phases of the project becomes a major advantage. The information acquired from such analyses is very useful and contributes in maximising the benefits of the considerable efforts put in estimating the in situ stress field in the rock mass.