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Mécanique des Roches et Travaux Souterrains : Cours et exercices corrigés

Mécanique des Roches et Travaux Souterrains
Ce polycopié reprend les grandes lignes du cours de mécanique des roches et de travaux souterrains proposé à l’ENS Cachan, dans le cadre de la préparation à l’agrégation de Génie Civil, et à l’ENPC, dans le cadre du Master-II Recherche MSROE. Son contenu dépasse largement le programme officiel du concours de l’agrégation.
Le premier chapitre est consacré à la conception des travaux souterrains (orientation des choix, critères...)
et à la technologie classiquement utilisée. La deuxième partie aborde la mécanique des roches au travers de la description des massifs rencontrés (importance et description des discontinuités, comportement global, couplages...) et des spécificités qui la différencient de la mécanique des sols avec notamment l’apport fondamental de la géologie. Enfin le troisième et dernier chapitre est consacré à la présentation des différentes méthodes de vérification des ouvrages creusés au rocher (roches tendres ou roches dures).
L’instrumentation du terrain, ainsi que l’hygiène et la sécurité d’un chantier de tunnel ne font pas l’objet de paragraphes en soit, car ils sont abordés à divers endroits du cours.
Ces notes de cours, encore incomplètes, sont vouées à évoluer au fil de vos remarques et suggestions.
Une bibliographie sommaire est proposée à la fin de ce poly pour compléter et approfondir la formation.
Un grand merci aux différents relecteurs du Cetu qui nous ont complétés et corrigés : E. Bieth, P. Bouguet, L. Chantron, C. Choquet, G. Hamaide, G. Mazzoléni, F. Pillant, J.-C. Rabbe et T. Panigoni.


Table des matières

1 Conception et réalisation des travaux en souterrain

1.1 Introduction : les souterrains en France .
1.1.1 Les cavités naturelles
1.1.2 Les cavités artificielles
1.2 Un peu de vocabulaire
1.3 Phasage classique de réalisation d’un tunnel : méthode conventionnelle
1.3.1 Explosifs / Attaque ponctuelle
1.3.2 Purge et marinage
1.3.3 Pose du soutènement
1.3.4 Pose de l’étanchéité
1.3.5 Pose du revêtement
1.4 Les différents types de soutènement
1.4.1 La Nouvelle Méthode Autrichienne (NMA ou NATM)
1.4.2 Cintres réticulés
1.4.3 Cintres lourds et blindage
1.4.4 Soutènement au front de taille
1.5 Les différents types de revêtement
1.5.1 Revêtement en béton coffré sans radier
1.5.2 Revêtement en béton coffré avec radier contre-voûté
1.5.3 Voussoirs préfabriqués
1.5.4 Cas particuliers
1.6 Le creusement au tunnelier
1.6.1 Les organes d’un tunnelier
1.6.2 Typologie et modes d’excavation
1.7 Ouvrages particuliers
1.7.1 Les puits et descenderies
1.7.2 Les grandes cavités
1.7.3 Les ouvrages à faible profondeur
1.7.4 Les ouvrages à grande profondeur
1.7.5 Les zones aquifères
1.8 Surveillance et conservation du patrimoine
1.8.1 Le rôle des inspections
1.8.2 L’entretien et la réparation des ouvrages

2 Notions de mécanique des roches

2.1 Présentation de la mécanique des roches
2.1.1 Méca roches et méca sols
2.1.2 Naissance et applications de la méca roches
2.1.3 Couplage géologie / mécanique des roches
2.2 Discontinuités du massif rocheux
2.2.1 Typologie
2.2.2 Description et représentation
2.2.3 Propriétés mécaniques d’une discontinuité
2.2.4 Hydraulique des roches
2.3 Propriétés mécaniques de la matrice rocheuse
2.3.1 Courbes caractéristiques
2.3.2 Comportement sous étreinte triaxiale
2.3.3 L’essai dilatométrique
2.3.4 Fluage et effets différés
2.4 Modélisation du massif rocheux
2.4.1 Effet d’échelle
2.4.2 Milieu continu / milieu discontinu
2.4.3 Mode de rupture en fonction des discontinuités
2.4.4 Renforcement par ancrages
2.5 Exercices
2.5.1 Contraintes naturelles
2.5.2 Formation de filons de quartz
2.5.3 Caractéristiques mécaniques d’une discontinuité
2.5.4 Formation des alluvions fluviatiles

3 Méthodes de calcul des ouvrages au rocher

3.1 Stabilité des versants
3.1.1 Stabilité d’un dièdre
3.1.2 Flambement et basculement de colonnes
3.1.3 Effets hydrauliques et climatiques
3.2 Calcul des ouvrages souterrains
3.2.1 L’effet de voûte
3.2.2 Empirisme et règles de l’art .
3.2.4 Stabilité de dièdres ou bancs rocheux
3.2.5 La méthode des réactions hyperstatiques
3.2.6 La méthode convergence-confinement
3.2.7 Les méthodes numériques
3.2.8 Calcul des tassements
3.3 Exercices
3.3.1 Dièdre sur versant rocheux
3.3.2 Etude du Tunnel du Bois de Peu avec un logiciel aux éléments-finis
3.3.3 ID, RQD et RMR
3.3.4 Plan de discontinuité proche d’un puits
3.3.5 Influence de la hauteur de couverture sur le dimensionnement du soutènement
3.3.6 Interprétation des mesures de convergence d’une galerie de reconnaissance
Corrigés des exercices
Bibliographie



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Ditulis oleh: younes younes - jeudi 5 juillet 2012

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