Jean-Alain Fleurisson

Interactions Between Tunnels and Unstable Slopes: Role of Excavation

Back analysis of old tunnels in an unstable slope context leads to consider several situations of tunnel entering a slope: cross-cutting tunnel to slope, sloped tunnel, or shallow tunnel following the slope. Identified pathologies of structures vary depending on these situations. This research focuses on different slope mechanisms of instability, especially on creep processes and on damages affecting the structure of tunnels parallel to the slopes. The analysis of the Geotechnical Influenced Zone of these tunnel structures in slope context is a significant point of this study. Through numerical simulations, the different aging and damage processes related to structures have been taken into account. Factors associated with geological and geomorphogical conditions of the slope along with their changes over time can be distinguished from factors corresponding to tunnel’s excavations and construction methods. The influence of the first factors on the kinetics of movements and on the emergence of pathologies on structures can be revealed through the study of different geological, geomorphogical, hydrological and seismic contexts. This study focuses on the impact of building methods’ parameters (excavation, reinforcement structures, supports and linings). The excavation of a tunnel leads to a slope destabilization due to a more or less important deconfinement of the surrounding massif. Construction techniques influence, on one hand, slope destabilization with the development of shear strips and, on the other hand, structural damages in the tunnel lining. The relative influence of the deconfinement level when setting out the lining, the morphology of the transverse section of the tunnel, its dimensions and the characteristics of the lining structure are studied through several parametric studies. As a conclusion, lessons are drawn about analysis methodologies of tunnel and the corresponding monitoring.

Recension de l’ouvrage «Mécanique des sols et des roches» par Laurent Vulliet, Lyesse Laloui et Jian Zhao

L’ouvrage «Mécanique des sols et des roches» publié par les Presses Polytechniques et Universitaires Romandes en 2016, comportant 603 pages, traite des définitions et principes de base, y compris écoulements souterrains et transferts de chaleur, des méthodes d’étude et des applications aux fondations, soutènements, pentes instables et cavités souterraines. Il constitue le volume 18 du Traité de Génie Civil de l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), ce qui explique que les questions de fondations, de soutènements et de travaux souterrains ne sont que sommairement abordées puisque deux autres volumes de ce Traité leur sont consacrés. Les auteurs sont trois professeurs renommés de l’EPFL qui ont associé leurs compétences dans différents domaines de la mécanique des sols et des roches et de leurs applications au génie civil pour rédiger cet ouvrage de synthèse. Les principaux volets de la mécanique des sols et des roches sont remarquablement présentés, ce qui constitue un tour de force s’agissant d’un champ aussi vaste. Notons que ce n’est pas un traité de géotechnique, par exemple le suivi instrumental des sites n’est pas abordé: c’est essentiellement de mécanique qu’il s’agit, comme l’indique le titre. Après un agréable premier chapitre retraçant l’histoire de la discipline, depuis l’Antiquité jusqu’aux principaux développements actuels, le chapitre 2 (64 p.) présente les caractéristiques minéralogiques, pétrographiques, structurales et géotechniques des matériaux, c’est-à-dire les sols et les roches. Il est rédigé de façon très claire, passant des minéraux aux roches et aux discontinuités des massifs qui sont largement traitées, puis à la description et à la caractérisation minéralogique, pétro-physique et géotechnique des sols. Le géologue sera un peu frustré par certains raccourcis: le paragraphe sur les roches sédimentaires se limite quasiment aux roches détritiques et le terme de marne n’est pas cité; dans le court paragraphe sur les plis, il est considéré que ceux-ci sont souvent associés à des roches faibles et tendres. Les sols et leurs propriétés sont largement détaillés, avec un paragraphe original sur la gélivité des sols. Notons que les auteurs n’ont pas repris la distinction classique entre paramètres de nature et paramètres d’état. Il est curieux que la masse volumique et la porosité ne soient définies que dans la partie sur les sols, et la mesure directe de la porosité n’est donc pas abordée. Des photos d’affleurements, d’échantillons et de lames minces complètent judicieusement le texte. Un regret: la distinction entre roche et sol avec un développement sur les SIRT (sols indurés et roches tendres) aurait pu trouver place dans ce chapitre. Le chapitre 3 développe en 39 pages la reconnaissance des sites. Le lecteur approuvera sans réserve l’introduction insistant sur l’importance et la progressivité des reconnaissances, avant que soient abordées les différentes techniques, à commencer par la récolte des données existantes souvent négligée, et l’examen visuel du site associé à des entretiens avec les parties concernées par le projet. Sont ensuite décrites les méthodes géophysiques, les forages de reconnaissance avec prises d’échantillons, mesures des paramètres de forage et caméra de forage. C’est évidemment une gageure de vouloir présenter en un si petit nombre de pages l’ensemble des techniques et l’on regrettera, entre autres, que des exemples de panneaux électriques ou de tomographies sismiques ne soient pas présentés. De même, le géologue pourra trouver que l’utilisation de photographies aériennes multi-dates aurait & Jean-Alain Fleurisson jean-alain.fleurisson@mines-paristech.fr