MASTERE SPECIALISE TUNNELS et OUVRAGES SOUTERRAINS De la conception à l exploitation Module 6. Gestion du Patrimoine de Tunnels 2.2 Analyse des désordres et facteurs d évolution Patrick THIAUDIERE SNCF Ingenierie
Typologie des ouvrages
voûte parapluie Caractéristiques faible épaisseur qualité médiocre des matériaux constitutifs contact incertain
voûte porteuse Caractéristique structure épaisse bonne qualité des matériaux bonne qualité de mise en œuvre
Ouvrages récents Les ouvrages récents Par exemple en Voussoirs préfabriqués Mis en œuvre par anneaux clavés par un voussoir de clé Bloqués au terrain après avancement de la jupe par remplissage du vide annulaire au coulis ou mortier de ciment.
Modes de vieillissement Vieillissement des matériaux (altération) Évolution de l encaissant (gonflement, fluage, dissolution) Combinaison des deux phénomènes
INTERACTION VIEILLISSEMENT - TYPE DE STRUCTURE structure LE CAS GRAVE vieillissement Voûte Parapluie VIEILLISSEMENT DES MATERIAUX Voûte Porteuse EVOLUTION DE L ENCAISSANT Structure courante Combinaison des 2 phénomènes
Facteurs d évolution TERRAIN ENCAISSANT décompression fluage gonflement dissolution Vieillissement de la structure Altération des matériaux Dépassement des efforts admissibles Intéraction sol structure Vides Blocage Tenue des assises
Analyse des désordres
Analyse des désordres Tunnel : VIVONNE 3/3 (PM 2600-3956) ZONE CONCERNEE : *Développée de la Voute* Du PM 2600.00 au PM 3956.00 entre les génératrices 6.40 et -6.40 Avaries : 03/11/04 Maille PM début PM fin Maille 6.1 3100 3200 0 0 0 0 Maille 6.2 3100 3200 60,4 19,5 0 0 Maille 6.3 3100 3200 0,74 12,5 0 0 Maille 7.1 3200 3300 10 0 0 0 Maille 7.2 3200 3300 66,3 0 0 20,09 Maille 7.3 3200 3300 2,2 0 0 0 Maille 8.1 3300 3400 10 0 0 0 Maille 8.2 3300 3400 48,8 102,84 9,22 6 Maille 8.3 3300 3400 28,52 21,27 0 0 Maille 9.1 3400 3500 18,82 0 0 0 Maille 9.2 3400 3500 39 7,8 0 0 Maille 9.3 3400 3500 18,16 0 0 14,4 Maille 10.1 3500 3600 0 0 0 0 Maille 10.2 3500 3600 7,8 0 0 0 Maille 10.3 3500 3600 10 0 0 0 Maille 11.1 3600 3700 0 0 0 0 Maille 11.2 3600 3700 10,55 0 0 0 Maille 11.3 3600 3700 3,16 0 0 0 Maille 12.1 3700 3800 0 0 0 0 Maille 12.2 3700 3800 0 0 0 2,7 Maille 12.3 3700 3800 3,54 0 0 0 Maille 13.1 3800 3900 0 0 0 1,43 Maille 13.2 3800 3900 546 0 0 37,55 Maille 13.3 3800 3900 31,9 0 0 0 Maille 14.1 3900 3956 0 0 0 1,35 Maille 14.2 3900 3956 436,8 0 0 0 Maille 14.3 3900 3956 3,16 0 0 0 ZONE HUMIDE ZONE RUISSELLEMENT ZONE DEFORMATION ZONE JOINTS DEGARNIS
Système d évaluation RELEVE D AVARIES (RADIS) Fenêtre d observation de 10m glissante COURBE D ETAT EN CONTINU 100 Cote de pic Cote moyenne 0 Représentation du développé du tunnel Avaries
Suivi de l état 100 80 60 40 20 0 1980 1998 2003 2008 TUNNEL DE LONGUEVILLE Date_archive Maximum Moyenne 1980 46,87 9,26 1998 35,83 11,72 2003 52,33 17,15 2008 60,53 20,52 Vieillissement progressif 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
100 80 60 40 20 Tunnel du FAU évolution de la cotation entre 1996 et 2006 Forte diminution de la cote lors de l'inspection 2001 en raison des travaux en 2000 (coques en béton projeté) état ID 1996 état ID 2001 état ID 2006 Cote moyenne 1996 : 12,13 Cote moyenne 2001 : 7,68 Cote moyenne 2006 : 8,76 Dégradation des saignées de drainage entre 2001 et 2006 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900
Synthèse des éléments vitesse sismique transversale 3200 3000 2800 2600 2400 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 TUNNEL DE L'ALOUETTE Synthèse des investigations Intervention mai 2008 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 140 Vitesse sismique 120 100 80 60 40 20 0 V Bon état V Moyen V Mauvais Flaches Radar Ballast pollué radar Anomalie ponctuelle Radar Rescindement radier Radier plus mince reprises nivellement V1 reprises nivellement V2 Affaissement profil cotation ID 1997 cotation ID 2002 cotation ID 2007 Assainissement ponctuel
Maquette géotechnique
Facteurs d évolution Chimisme de l eau Effets de l encaissant (gonflement, poussées, effet de versant, fluage ) Vides de construction Dissolution et lessivage de l encaissant Altération du liant du revêtement
QUELQUES EXEMPLES
Attaque chimique Réaction sulfatique externe les eaux chargées en sulfate à la traversée d horizons triasiques (gypse et anhydrite) provoquent la décomposition et le gonflement du béton non adapté
Gonflement INSA Lyon - ENTPE MS TUNNELS ET OUVRAGES SOUTERRAINS 2011-2012
Gonflement de la plate-forme Surveillance de la géométrie interne
Suivi du soulèvement en plate-forme vitesse en mm par an 35 32,5 30 27,5 25 22,5 20 17,5 15 12,5 10 7,5 5 2,5 0-2,5-5 TUNNEL DE GENEVREUILLE Comparaison des vitesses de déplacement vitesses moyennes annuelles en mm 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 points métriques vitesse soulèvement berlinoise 02/95 à 08/2001 vitesse soulèvement berlinoise08/2001 à 06/2004 vitesse soulèvement berlinoise 07/2003 à 06/2004 vitesse soulèvement voûte 06/95 à 08/2001 vitesse soulèvement voûte 08/2001 à 04/2004
Décollement et basculement du caniveau latéral Gonflement de la plate-forme les conséquences Écaillage en reins Dislocation de la base du piédroit
Gonflement de la plate-forme les conséquences Ligne d écaillage au dessus de la reprise en béton projeté
Ligne d écaillage au dessus de la reprise en béton projeté détail
Fontis en plate-forme par dissolution du gypse Extension du fontis en profondeur après examens visuel et endoscopique
Fontis en plate-forme par dissolution du gypse
influence du vide Simulation numérique de l état de contrainte avec présence d un vide en clé
Schéma de rupture
Schéma de rupture
maquette des désordres
Vues de la fissuration
maquette des désordres
Tassement de la plateforme Pour les fissures en radier l'apparition de défauts de tenue des voies ou d affaissement de la chaussée routière est le premier indicateur des problèmes de plate-forme.
Tassement de la plate-forme
Le Tunnel du SAUT Longueur 333 m Débouché voie unique Ligne non électrifiée peu circulée
Calcaire en bancs épais ou en plaquettes
Investigations En 1974 : 64 carottages Épaisseur moyenne 0,60m Altération du mortier dans le corps de la maçonnerie Vide assez systématique à l extrados de la voûte Travaux antérieurs nombreux Reprise de maçonnerie (1949, 1958, 1973, 1974, 1976,1997) Injections (1974 et 1976)
Les désordres INSA Lyon - ENTPE MS TUNNELS ET OUVRAGES SOUTERRAINS 2011-2012
Expertise antérieure Septembre 2004 Carottages en 2006 Travaux prévus en 2008 repoussés en 2010 Surveillance instrumentée prescrite Seuil d attention Seuil d alerte
Mesures topométriques Mesures de convergence Mesures d urgence Mesure au télémètre laser Distancemètre laser Cible à viser Repérage du point de mesure
Le suivi instrumenté
Prescriptions Ralentissement immédiat des circulations à10 km/h Renforcement d urgence des deux tronçons déformés Confirmation de travaux plus étendus en 2010.
Les causes Vieillissement accélérédans les zones de venues d eau Déformation sous le poids propre de la structure avec action du gel intense
Je vous remercie de votre attention