Modélisation numérique du comportement d'une excavation profonde dans de l'argile surconsolidée: L'impact du modèle de sol

Yousef Hejazi

In the proceedings of: GeoOttawa 2017: 70th Canadian Geotechnical Conference; 12th joint with IAH-CNC

Session: Field Cases III

ABSTRACT: To simulate a deep excavation under service loads, usually a linear-elastic coupled with perfect plasticity criterion model is assumed to be representative for the soil behaviour. This, usually leads to imprecise estimation of surface settlements. In this paper, an instrumented excavation in Taipei (Taiwan) is simulated. In addition to linear elasticity, three more sophisticated models have been adopted: The Hardening Soil (HS) and the Hardening Soil with Small-Strains (HSS). These models can accurately represent the overconsolidated Taipei clays behaviour. The work presented in this paper shows that using a nonlinear model for the overconsolidated Taipei clay, leads to a satisfactory simulation of the wall deflection and the soil settlement.

RÉSUMÉ: La modélisation des parois de soutènement sous charges d™exploitation se base souvent sur l™élasticité linéaire. Ceci, généralement conduit à une estimation imprécise notamment des tassements en surface. Dans cet article, on s™intéresse à la modélisation numérique d™un écran de soutènement instrumenté à Taipei (Taiwan). En plus de l™élasticité linéaire, deux modèles plus complexes ont été adoptés : le modèle Hardening Soil (HS) et le modèle Hardening Small Strain (HSS). Ces modèles permettent de représenter avec précision le comportement des argiles surconsolidées de Taipei. Le travail présenté dans le cadre de cette communication montre que la prédiction à l™aide d™une analyse de type non linéaire, conduit à une simulation très satisfaisante de la déformée de la paroi de soutènement ainsi que des tassements du sol en surface. 1. INTRODUCTION Traditionnellement, les écrans de soutènement sont dimensionnés en utilisant des méthodes analytiques simplifiées ou encore des approches empiriques. Les méthodes simplifiées sont développées pour les parois encastrées ou encastrées avec un seul appui. Les parois à multi-appuis sont étudiées suivant des approches empiriques (Delattre, 2004). Ce type de méthodes ne met pas à la disposition du concepteur de l™ouvrage toutes les informations souhaitées en particulier, il ne permet pas d™avoir une idée sur l™interaction avec les structures adjacentes. Les méthodes numériques ont donné lieu à des progrès considérables dans l™analyse et la conception des parois de soutènement au cours de ces dernières années. En particulier l™étude du comportement sous sollicitations de service et des mécanismes d™interaction sol-structure peut maintenant être intégrée dans les modèles. Toutefois, même si la représentation du comportement du sol qui se base souvent sur l™élasticité linéaire permet d™obtenir une réponse satisfaisante en termes de déformée de l™écran, elle conduit à une sous-estimation des tassements différentiels du sol en surface. Il est donc nécessaire d™adopter des modèles plus complexes lors de la modélisation numérique des parois de soutènement. À l™inverse des modèles élastiques linéaires, l™utilisation des modèles élastoplastiques conduit généralement à une meilleure prédiction de l™ensemble des mouvements du sol autour de l™ouvrage analysé. Dans cet article, on s™intéresse à la modélisation numérique en déformations planes d™un écran de soutènement encastré instrumenté (le Taipei National Entreprise Center, TNEC, Taiwan, Kung et al., 2009). Dans un premier temps, l™excavation et la campagne d™essais en laboratoire et in-situ sont décrites. Les simulations numériques à l™aide de différents modèles de comportement sont ensuite présentées. Les résultats sont ainsi confrontés à une section de mesures in-situ. 2. L'EXCAVATION DU TNEC (TAIPEI NATIONAL ENTERPRISE CENTER, TAIWAN) L™excavation du TNEC a été réalisée en utilisant la méthode « top-down » de construction, dans laquelle la paroi est maintenue grâce à des dalles en béton de 150 mm d™épaisseur. Une paroi moulée de 0.9 m d™épaisseur et de 35 m de profondeur a été mise en œuvre pour soutenir l™excavation. Une succession d™excavation et de pose d™éléments structurels (butons en acier ou dalles en béton armé) est ensuite suivie pour atteindre la profondeur maximale prévue de l™excavation (19.7 m). La description complète du processus de l™exécution est donnée par (Kung et al., 2009). 3. RECONNAISSANCES GÉOTECHNIQUES La campagne de reconnaissance in situ montre que le bassin de Taipei est constitué d™une formation épaisse d™alluvions, appelée formation de « Sungshan » qui se trouve au-dessus de la formation de gravier de « Chingmei ». La formation de Sungshan se trouve sous forme de six couches alternatives (Fig. 1) de sable limoneux (SL) et d™argile peu plastique (APP). Afin de déterminer le profil du degré de surconsolidation in-situ,

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