Interaction entre deux tunnels construits à faibles profondeur dans des terrains aquifères

Abstract

Dans un contexte de développement accru des infrastructures souterraines en milieu urbain peu profond, la construction de tunnels constitue un défi technique majeur pour l’ingénierie civile, en raison des interactions hydromécaniques complexes auxquelles ces ouvrages sont soumis. Dans ce cadre, la présente thèse se consacre à une analyse détaillée des interactions induites par le creusement de tunnels, avec une attention particulière portée à l’effet de l’interaction entre deux tunnels construits à faible profondeur sur le comportement mécanique et hydraulique du massif environnant. Contrairement aux études antérieures, souvent limitées à des modélisations bidimensionnelles, à des hypothèses de sol homogène ou à une approche exclusivement mécanique, ce travail adopte une modélisation numérique à la fois en deux dimensions (2D) et en trois dimensions (3D), en intégrant l’hétérogénéité du sol, diverses configurations d’alignement (horizontal, vertical, incliné), plusieurs espacements entre tunnels, la présence et le positionnement de structures en surface, ainsi que l’influence de la nappe phréatique. L’étude repose sur l’utilisation combinée des logiciels Plaxis 2D et Plaxis 3D Tunnel, mobilisant deux approches complémentaires pour simuler les perturbations induites par le creusement : la méthode de convergence-confinement (CCM), avec des taux de déconfinement variables, et la méthode du volume perdu (LVM), permettant une meilleure représentation des effets tridimensionnels liés à l’excavation. L’analyse met en évidence les impacts différenciés selon les configurations étudiées, tant en termes de tassements que de déplacements horizontaux. L’originalité de ce travail réside dans sa capacité à dépasser les limites des approches classiques, en proposant une analyse intégrée et réaliste des interactions sol-eau-structures dans des environnements complexes, qu’ils soient urbains ou vierges. Cette recherche propose ainsi un cadre de modélisation robuste pour la conception des tunnels en milieux sensibles, et contribue significativement à une meilleure compréhension des mécanismes d’interaction entre deux tunnels. Elle ouvre des perspectives prometteuses pour le développement de méthodologies avancées d’analyse et d’optimisation des ouvrages souterrains, notamment dans le cas des tunnels jumelés.