Dans le cadre de l'approche cinématique en calcul à la rupture, on propose un nouveau mécanisme tridimensionnel pour l'étude de la stabilité du front de taille d'un tunnel en milieu cohérent et frottant. La famille de mécanismes envisagée est construite à partir de spirales logarithmiques et dépend de deux paramètres géométriques. L'optimisation de cette géométrie conduit à un mécanisme critique très semblable aux observations expérimentales et numériques. L'estimation par l'extérieur de la pression critique de confinement est meilleure que celle donnée par les approches existantes. Elle est très proche du résultat numérique 3D.
Within the framework of the kinematic approach of yield design theory, a new three-dimensional mechanism is proposed for the stability analysis of the tunnel face in cohesive-frictional material. The geometry of the mechanisms considered are based on logarithmic-spirals and depends on two parameters. The optimization leads to a critical mechanism which compares remarkably well with experimental and numerical observations. The kinematic bound of the critical face pressure is better than existing approaches, and is very close to value obtained by 3D numerical computations.
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Keywords: instability, tunnel, tunnel face, yield design theory, kinematical approach, three-dimensional mechanism
Didier Subrin 1 ; Henry Wong 1
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Didier Subrin; Henry Wong. Stabilité du front d'un tunnel en milieu frottant : un nouveau mécanisme de rupture 3D. Comptes Rendus. Mécanique, Volume 330 (2002) no. 7, pp. 513-519. doi : 10.1016/S1631-0721(02)01491-2. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/mecanique/articles/10.1016/S1631-0721(02)01491-2/
[1] Calcul à la rupture et analyse limite, Presses de l'Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, Paris, 1983 (p. 366)
[2] The stability of shallow tunnels and underground openings in cohesive material, Géotechnique, Volume 30 (1980), pp. 397-416
[3] Cambridge geotechnical centrifuge operations, Géotechnique, Volume 30 (1980), pp. 227-268
[4] P. Chambon, Étude sur modèles réduits centrifugés – Application aux tunnels à faible profondeur en terrain meuble pulvérulent, Thèse de doctorat, Université de Nantes, 1990
[5] Stabilité du front de taille d'un tunnel dans un milieu frottant – Approche cinématique en calcul à la rupture, Rev. Française Géotechn., Volume 51 (1990), pp. 51-59
[6] Upper and lower bound solutions for the face stability of shallow circular tunnels in frictionnal material, Géotechnique, Volume 40 (1990), pp. 581-606
[7] Etude de la stabilité d'un front de taille d'un tunnel par la méthode cinématique en analyse limite, Symposium Géomatériaux–Environnement–Ouvrages, Aussois, 1995
[8] On the stability of the tunnel excavation front (K.J. Bathe, ed.), Proceedings 1st MIT Conference on Computational Fluid and Solid Mechanics, Elsevier, New York, 2001
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