Calcul Ouvrages Rochers

Géotechnique ENS Cachan – Agrégation de Génie Civil

Plan de la troisième séance

Calcul des Ouvrages au Rocher  François Martin (Cetu)

1 – Stabilité des versants 2 – Calcul des ouvrages souterrains 2 – 1 – Empirisme et règles de l’art 2 – 2 – Méthodes semi-empiriques 2 – 3 – Méthode des réactions hyperstatiques 2 – 4 – Méthode convergence – confinement 2 – 5 – Calculs numériques

3 – Deux applications

Stabilité des versants Etude de la stabilité d’un dièdre

1 – Recensement des discontinuités 2 – Recherche des blocs instables 3 – Analyse cinématique 4 – Analyse mécanique 5 – Calcul d’un soutènement éventuel

Stabilité des versants Etude de la stabilité d’un dièdre

1 – Recensement des discontinuités 2 – Recherche des blocs instables 3 – Analyse cinématique 4 – Analyse mécanique 5 – Calcul d’un soutènement éventuel

Stabilité des versants Flambement de colonnes

L

α

Basculement de colonne

Stabilité des versants Exemple : Colonne de roche à Innertkirchen (Suisse)

Stabilité des versants Exemple : Colonnes de Nantua (Ain)

Stabilité des versants Effets de la pression hydraulique

Stabilité des versants Effets de la pression hydraulique

Stabilité des versants

Effets de l’eau et de la glace Formation d’éboulis et de versants, Gélifraction

Calcul des ouvrages souterrains Stabilité d’une excavation souterraine

L’effet de voûte

Calcul des ouvrages souterrains Stabilité d’une excavation souterraine

Eglises – Cathédrales (arcs boutant et contreforts)

Cheminement des efforts

Ponts en arches (culées)

Calcul des ouvrages souterrains Stabilité d’une excavation souterraine

Calcul des ouvrages souterrains Stabilité d’une excavation souterraine

L’effet de voûte

Calcul des ouvrages souterrains Stabilité d’une excavation souterraine sous la nappe...

Une nappe d’eau vient ajouter une pression supplémentaire sur le soutènement étanche.

Calcul des ouvrages souterrains Empirisme et règles de l’art Tradition minière

Calcul des ouvrages souterrains Méthodes semi-empiriques : Classification de Bieniawski Classification de Barton

Note finale :

Indice RMR ou indice Q

Choix d'un soutènement adapté en fonction de cette note

Calcul des ouvrages souterrains Méthode des réactions hyperstatiques (RDM) Charges actives

Soutènement  et/ou  revêtement  Charges actives

Charges passives (ressorts)

Calcul des ouvrages souterrains Méthode des réactions hyperstatiques (RDM) Charges actives

Charges passives : ressorts

Calcul des ouvrages souterrains Méthode convergence-confinement Hypothèses

eθ Milieu élastique

M

r 

Milieu plastique R Rp

u O

Pi Pic

ez

er 

Calcul des ouvrages souterrains Méthode convergence-confinement

Ps

Pi σ0

σmax

Pic uic

ue

uinf

umax

ut

Courbe de confinement

Courbe de convergence

Déchargement du TERRAIN 

us

P

Chargement du  SOUTENEMENT 

Péq

 Assemblage ud

uéq

u

Calcul des ouvrages souterrains Méthodes numériques Les milieux continus : méthode des éléments finis et des différences finies Modèle 2D en déformations planes

Maillages (pré-traitements)

Résultats (post-traitements)

Champ de contrainte

Contrainte normale dans le soutènement

Contrainte déviatorique

Modèle 2D axisymétrique

Modèle 3D

Calcul des ouvrages souterrains Les milieux discontinus Stabilité des dièdres

Prendre en compte l'arc-boutement  et la dilatance ! 

Les éléments distincts

Deux exemples Catastrophe de Vierzy (1972 – 108 morts)

Effondrement de la voûte et du rocher au croisement de deux trains. Raisons : - Maçonnerie défectueuse - Terrain déstabilisé - Vibration des trains

Deux exemples Effet du boulonnage dans les massifs fracturés