Invitation à la soutenance de thèse d’Agathe MICHALSKI (ITPE)

L’aménagement durable des zones urbaines conduit aujourd’hui à une multiplication des projets souterrains de transport en commun. En particulier, le développement de réseaux souterrains de transport public apparaît comme un moyen efficace de décongestionner le cœur des villes, d’encourager le transfert modal de la voiture vers les transports publics et de lutter contre l’étalement urbain. Ces ouvrages souterrains sont généralement réalisés dans des bassins alluvionnaires, caractérisés par des terrains meubles et aquifères, à proximité de bâtis (immeubles d’habitation ou ouvrages d’infrastructure) souvent fondés en profondeur. Pour la construction de ces tunnels urbains, des tunneliers à front pressurisé (de type « pression de terre » ou « pression de boue ») sont généralement mis en œuvre. Bien que de nombreuses avancées aient été réalisées ces dernières décennies, la prévision de l’impact du creusement au tunnelier sur les fondations profondes reste un sujet complexe. En particulier, il est possible qu’une marge d’optimisation des projets existe à travers une relaxation des contraintes techniques et/ou une diminution de la provision financière associée aux dommages qui pourraient être générés.

Dans ce contexte, ce travail de thèse a pour objectif d’améliorer la compréhension des phénomènes d’interaction tunnelier / terrain / fondations profondes. Il a été réalisé dans le cadre du projet de recherche partenariale TULIP (TUnneliers et Limitation des Impacts sur les Pieux) entre la Société du Grand Paris Express, l’ENTPE, le Centre d’Études des Tunnels, et l’Université Gustave Eiffel. Deux approches complémentaires ont été mises en œuvre dans cette thèse et font l’objet chacune d’une partie du mémoire. 

 
D’une part une expérimentation en vraie grandeur, originale au plan international, a été réalisée dans le cadre de la construction de la future ligne 16 du Grand Paris Express. Lors de cette expérimentation, trois pieux de 50cm de diamètre, de 15 à 20 m de profondeur, préalablement instrumentés, ont été construits et chargés dans la zone d’influence géotechnique du futur tunnel. L’ensemble des données (machine, terrain pieux) a été exploité dans le cadre de cette thèse. En particulier, l’influence des paramètres de pilotage de la machine, les déplacements générés dans le terrain (en surface comme en profondeur) et la redistribution des efforts dans les pieux ont pu être analysés lors de régimes de creusement stationnaires, comme lors de brefs régimes transitoires. L’analyse ainsi produite a permis de dégager un certain nombre de mécanisme mis en jeu au niveau de l’interaction tunnelier / terrain /pieu et de quantifier l’impact du creusement sur le comportement de la fondation profonde en fonction des conditions de creusement, du contexte géotechnique et de la position relative pieu / tunnel.
D’autre part, un modèle numérique tridimensionnel a été développé à l’aide du code de calculs aux différences finies FLAC3D. Ce modèle, développé dans le cadre d’une approche lagrangienne, modélise le sol et les pieux sous forme d’éléments volumétriques. Il suppose un comportement monophasique du sol régi par une loi de comportement élasto-plastique avec écrouissage. Les actions du tunnelier sur le sol (pression de front, pression le long du bouclier, pression d’injection et activation des voussoirs) sont explicitement modélisées. Afin d’analyser la capacité de ce modèle à reproduire fidèlement le processus de creusement pressurisé des tunnels ainsi que l’impact de ce creusement sur des fondations profondes avoisinantes, les résultats numériques de ce modèle ont été confrontés aux résultats expérimentaux issus de l’expérimentation en vraie grandeur pour les trois volets de l’étude : chargement quasi-statique des pieux, creusement en terrain vierge, creusement en présence de pieux.