AFPS Guide Technique 2001 Construction Des Ouvrages Souterrain

PREFACE

a prise en compte de l'action sismique dans la conception et le dimensionnement des ouvrages souterrains a été jusqu'à présent traitée au cas par cas et limitée à quelques grands ouvrages (tunnels, usines, cavités), du moins en France. Cette situation résulte d'une part de la faible vulnérabilité sismique, mise en évidence par le retour d'expérience, de ces ouvrages et d'autre part de l'absence de documents tech­ niques pouvant servir de guides pour le projeteur, bien que certains aspects des études parasismiques en souterrain aient déjà fait l'objet de publications (comme par exemple le chapitre VII1-8 du livre collectif Génie Parasismique, paru en 1985).

L

Les dommages constatés lors du séisme de Kobé du 17/01/1995, notamment dans deux stations de métro, ont attiré l'attention sur le risque sismique pour les ouvrages souter­ rains en cas de secousse très violente. Le Comité Scientifique et Technique (CST) de l'AFPS a donc jugé nécessaire la rédaction d'un guide parasismique pour ces ouvrages, complétant ainsi les Recommandations applicables aux canalisations enterrées en acier (Cahiers Techniques n° 15 de juin 1998 pour le texte de ces Recommandations et n° 21 de septembre 2000 pour leur guide d'application). Cette rédaction a été effectuée de 1999 à 2001 par un Groupe de Travail mixte AFPS ­ AFTES (Association Française des Travaux En Souterrain) ; la mise en commun des moyens et des compétences des deux associations a permis d'aboutir à un document uti­ lisable par les praticiens des études en souterrain. Le texte a été examiné et approuvé par le CST AFPS, lors de ses réunions du 26/09/2002 et du 13/03/2001, et par le Comité Technique AFTES le 15/05/2001. Il a été publié par la revue Tunnels et Ouvrages Souterrains de l'AFTES (n° 167, Septembre - Octobre 2001) et fait maintenant l'objet d'une publication AFPS sous la forme du présent document.

Jacques BETBEDER-MATIBET Expert AFPS

Photo de la couverture : Tunnel d'INATORI au J a p o n suite au séisme de Izu-Oshima Kinkai en 1978. P h o t o tirée d u m é m o i r e d e t h è s e d e M o n s i e u r A y u m i Kurose, m e m b r e d u G r o u p e d e Travail.

Association Française du Génie Parasismique

GUIDE AFPS

CONCEPTION ET PROTECTION PARASISMIQUES

DES OUVRAGES SOUTERRAINS

publié avec le soutien

du Ministère de l'Ecologie et du Développement Durable

(MEDD / DPPR / SDPRM)

Siège social et secrétariat : 28, rue des Saints-Pères - 7 5 3 4 3 Paris Cedex 07

T é l . 0 1 4 4 5 8 2 8 4 0 - Fax 0 1 4 4 5 8 2 8 4 1 - e - m a i l : a f p s @ m a i l . e n p c . f r

Site Internet (provisoire) : w w w . m u l t i m a n i a . c o m / a f p s

S i t e I n t e r n e t (en p r é p a r a t i o n ) : w w w . a f p s - s e i s m e . o r g

Association déclarée (loi du 1" juillet 1901) sans but lucratif - Non inscrite au registre du commerce - Siret 330631565 00026 - APE 731Z

AFPS

/ AFTES

GUIDE

"CONCEPTION ET PROTECTION PARASISMIQUES

DES OUVRAGES SOUTERRAINS"

T e x t e p r é s e n t é p a r u n g r o u p e d e t r a v a i l mis e n place p a r l'AFTES e t l'AFPS e t c o m p o s é d e :

F r a n c i s W O J T K O W I A K ( I N E R I S ) , c o - a n i m a t e u r désigné p a r l'AFTES

J a c q u e s B E T B E D E R M A T I B E T ( E D F ) , c o - a n i m a t e u r désigné p a r l'AFPS

avec la c o l l a b o r a t i o n

des m e m b r e s d u c o m i t é d e r é d a c t i o n d u d o c u m e n t :

B r u n o D A R D A R D (SNCF - Ouvrages d'art), J e a n - F r a n ç o i s H E I T Z ( A N T E A ) ,

C h r i s t o p h e L E J A R S (EEG-SIMECSOL), A l a i n P E C K E R (Géodynamique e t Structure),

A n d r é S C H W E N Z F E I E R (CETU) e t T h i e r r y Y O U (GEOSTOCK) ;

et des m e m b r e s des s o u s - g r o u p e s de t r a v a i l :

Jean-François B A L E N S I (DUMEZ-GTM), G u y B O N N E T (ENPC/CERCSO),

A l a i n C A P R A ( C A M P E N O N - B E R N A R D SGE), B e r n a r d C A S T E L L A N ( S E T E C ) , Y v a n C H A R N A V E L ( G D F ) ,

J e a n S é b a s t i e n V A A S T ( E D F - T E G G ) , A y u m i K U R O S E (LMS-Ecole Polytechnique), M i c h e l P R E (SETEC/TPI).

Les m e m b r e s d u g r o u p e d e t r a v a i l r e m e r i c e n t M M . :

G u y C O L O M B E T ( C O Y N E e t BELLIER), P i e r r e D U F F A U T , J e a n L A U N A Y ( D U M E Z - G T M ) , Y a n n L E B L A I S ( E E G - S I M E C ­

S O L ) d e l'AFTES, e t M M . P i e r r e - Y v e s B A R D ( L C P C / L G I T ) e t J e a n - F r a n ç o i s S I D A N E R ( C O G E M A ) d e l'AFPS,

p o u r les c o m p l é m e n t s q u ' i l s y o n t a p p o r t é s .

PREAMBULE Ces r e c o m m a n d a t i o n s o n t é t é é l a b o r é e s par u n g r o u p e d e travail mis e n p l a c e par l'Association Française d u g é n i e Parasismique (AFPS) e t l'Association Française d e s Travaux e n S o u t e r r a i n (AFTES). Ces d e u x associations o n t r e g r o u p é d i f f é r e n t s spécialistes d o n t l ' a p p o r t é t a i t nécessaire p o u r une a p p r o c h e pluridisciplinaire.

Pages

Pages 1. INTRODUCTION GENERALE 1.1 - OBJET ET RETOURS D'EXPERIENCE 1.1.1 Objet

4

MENTAIRES A ACQUERIR EN CONTEXTE SISMIQUE

4

2.5.1

Caractéristiques communes

4

2.5.2

Caractéristiques

2.5.3

4

1 . 2 - D O M A I N E D'APPLICATION

5

1.3 - STRUCTURE ET PRESENTATION DU D O C U M E N T

5

2. CARACTERISATION DU MILIEU HOTE

5

2.1 - PREAMBULE

5

6

2.4 - R E C O M M A N D A T I O N PARTICULIERE

6

7 ­ -­

7

CARACTERISTIQUES DYNAMIQUES POUR LA CONCEPTION PARASISMIQUE DES OUVRAGES SOUTERRAINS 2.6.1

A partir de la mesure des vitesses de propagation

2.6.2

A partir de corrélations avec d'autres caractéristiques

7

des ondes Pet S.

6

2.3 - CLASSIFICATION DU MILIEU HOTE

Caractéristiques complémentaires pour un sol hôte

2.6 - MOYENS PARTICULIERS D'OBTENTION DES

2.2 - PRINCIPE GENERAL DE LA CARACTERISATION DU MILIEU HOTE

7 relatives

aux discontinuités du massif rocheux

1.1.2 Retours d'expérience et synthèse des données disponibles

complémentaires

7

7

mesurées. 3. A C T I O N SISMIQUE

8 ­

8

3.1 ­ M O U V E M E N T VIBRATOIRE EN SURFACE OU AU VOISINAGE DE LA SURFACE

2.5 - CARACTERISTIQUES GEOTECHNIQUES COMPLE-

-2­

8

"Conception et la protection parasismiques des ouvrages souterrains"

SOMMAIRE (suite) Pages 3.2 - M O U V E M E N T VIBRATOIRE EN PROFONDEUR

8

3.2.1

Valeurs de pic du mouvement vibratoire pour les

3.2.2

Spectres de

ouvrages horizontaux profonds réponse

Mouvements

4.5.1 Calcul forfaitaire

8 ­

vibratoires

pour les

8

8

3.4 - M A J O R A T I O N DE L'ACTION SISMIQUE POUR LES TUNNELS LONGS

9

Vérifications vis-à-vis des actions selon l'axe du tunnel -

4.6.2

Vérifications vis-à-vis de la distorsion et de

13

13

4.7 - CAS DES OUVRAGES VERTICAUX

13

5. CONCEPTION GENERALE ET DISPOSITIONS

15

5.1 - PRINCIPES GENERAUX

15

5.1.1

4. CALCUL DES EFFETS DE L'ACTION SISMIQUE SUR

Conception

15

5.1.2 Adaptation au mouvement sismique : le joint sismique -

LES OUVRAGES ENTERRES

9

4.1 - COMBINAISONS D'ACTIONS

9

4.1.1

Combinaisons de calcul

9

4.1.2

Facteurs d'accompagnement

9

5.1.3

15

Déformabilité et ductilité

15

5.2 - DISPOSITIONS CONSTRUCTIVES 5.2.1

4.1.2.1 - Facteurs d'accompagnement applicables aux actions résultant de la fréquentation et de l'entreposage - - -

13

4.6.1

l'ovalisation de la section droite

8

3.3 - MOUVEMENTS DIFFERENTIELS IRREVERSIBLES

13

4.6-VERIFICATIONS

ouvrages

étendus dans le sens vertical

13

4.5.2 Calcul dynamique simplifié

et accélérogrammes pour

les ouvrages horizontaux profonds 3.2.3

Pages

9

4.1.2.2 - Facteurs d'accompagnement applicables aux

Dispositions générales

16

5.2.1.1 - Ouvrages superficiels

16

5.2.1.2-Têtes des tunnels

16

5.2.1.3 - Ouvrages profonds-Interfaces

16

5.2.2

charges d'exploitation de caractère industriel ou à celles

16

Dispositions particulières

16

5.2.2.1 - Traversée de failles actives

16

des ouvrages d'art

10

4.1.2.3 - Cas d'annulation du facteur d'accompagnement- - -

10

revêtement ou de l'encaissant

10

5.2.2.3 - Caissons immergés

10

5.2.2.4 - Tunnels en voussoirs béton armé ou métalliques —

16

5.2.2.5 - Tranchées couvertes

17

4.2 - REPONSE D'UN OUVRAGE ENTERRE A L'ACTION SISMIQUE 4.2.1 4.2.2

Nature des actions sismiques à considérer Détermination

des déformations

ou

5.2.2.2 - Changement brusque de la rigidité du

déplacements

imposés à l'ouvrage

10

4.3 - A C T I O N SISMIQUE SELON L'AXE DU TUNNEL : COMPRESSION ET FLEXION

10

4.3.1 Déplacements et déformations en champ libre de la ligne matérialisant l'axe du tunnel

10

17

5.2.2.7 - Liquéfaction des sols

17

5.2.2.8 - Eléments de second œuvre

17

5.2.2.9 - Equipements

17

6. REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

10

4.3.1.2 - Déplacement transversal

10

7. LISTE DES ANNEXES

11

ANNEXE 1

Sollicitations induites sur le tunnel

17

4.3.2.1 - Cas de non prise en compte de l'interaction

Identification et caractérisation de zones suspectes

terrain-structure

de liquéfaction

11

Définition de l'action sismique en surface

11 11

ANNEXE 3

longueur supérieure à la longueur d'onde sismique

11

ANNEXE 4

4.3.2.2.3

11

4.3.2.2.1 - Caractérisation de l'interaction

Approximation

4.4.1 Distorsion en champ libre 4.4.2

4.4.2.2.1 - Caractérisation de l'interaction

4.5 - ACTIONS LOCALES

23

le plan

27

ANNEXE6

12

Comparaison entre les recommandations relatives aux

canalisations enterrées et celles proposées ici pour

12

les ouvrages horizontaux, les forages et les puits

29

ANNEXE 7

12

Dispositions

12

constructives

vis-a-vis

du

risque sismique

pour les ouvrages souterrains

4.4.2.2.2 - Mode d'introduction de la sollicitation sismique

par

de la section droite d'un tunnel circulaire

4.4.2.2 - Cas de prise en compte de l'interaction terrain-structure

sismiques

Expression des sollicitations sismiques dans

12

4.4.2.1 - Cas de non prise en compte de l'interaction terrain-structure

mouvements

22

ANNEXE 5

11

Efforts de distorsion et d'ovalisation induits dans le tunnel

des

des ondes sinusoïdales

4.4 - A C T I O N SISMIQUE DANS LE PLAN DE LA SECTION DROITE : DISTORSION ET OVALISATION

21

Détermination de l'amplitude des mouvements de faille

4.3.2.2.2 - Tunnels de structure continue sur une Incidence de l'espacement entre joints

19

ANNEXE 2

4.3.2.2 - Cas de prise en compte de l'interaction terrain- structure

16

5.2.2.6 - Puits

4.3.1.1-Déplacement axial

4.3.2

16 -

30

12

7.1 - Synthèse des réponses au questionnaire d'enquête

30

12

7.2 - Principes et illustrations de dispositions constructives

31

-3­

"Conception et la protection parasismiques des ouvrages souterrains"

1 - INTRODUCTION GENERALE

1.1.2 - Retours d'expérience et synthèse des données disponibles

t e r r a i n e t , d a n s les d e u x a u t r e s cas, les d o m m a g e s c o n c e r n a i e n t les p a r t i e s p e u profondes des tunnels.

Différents auteurs ( D o w d i n g et Rosen, 1978 ;

7.7 - OBJET ET RETOURS D'EXPERIENCE

D o w d i n g , 1 9 7 9 ; P o w e r et al., 1998 ; Kurose, 2000) o n t analysé les retours d ' e x ­ p é r i e n c e e n t e r m e s d e d o m m a g e s subis par les o u v r a g e s souterrains en z o n e sismique.

1.1.1 - Objet

En c o m p l é m e n t à c e t t e analyse b i b l i o g r a ­ p h i q u e , un q u e s t i o n n a i r e , adressé à d i f f é ­ rents maîtres d'ceuvre et entreprises ou bureaux d ' é t u d e français ou étrangers, a per­ mis de m i e u x cerner les pratiques actuelles.

En particulier, l'analyse m e n é e par Power,

Un t a b l e a u synthétisant les réponses reçues

Les r e c o m m a n d a t i o n s p a r a s i s m i q u e s o n t

Rosidi et Kaneshiro en 1998 sur 2 0 4 t u n n e l s

à ce questionnaire est d o n n é en annexe 7.

pour but de permettre la réduction du

(tranchées couvertes exclues) situés aux

risque s i s m i q u e g r â c e à la réalisation d ' o u ­

Etats-Unis e t a u J a p o n m o n t r e d e s c o r r é l a ­

De c e t t e e n q u ê t e il ressort q u e :

vrages c a p a b l e s d e résister d a n s d e b o n n e s

t i o n s e m p i r i q u e s e n t r e l'accélération m e s u ­

c o n d i t i o n s à d e s secousses t e l l u r i q u e s d ' u n

• d e s r é p o n s e s o n t é t é f o u r n i e s essentielle­

rée e n surface e t les d o m m a g e s o b s e r v é s

m e n t p o u r les o u v r a g e s r o u t i e r s e t f e r r o ­

en t u n n e l (figure 1.1.2.2).

viaires, avec un e x e m p l e m i n i e r ;

c e r t a i n n i v e a u d ' i n t e n s i t é . Leur p r i n c i p a l o b j e c t i f est l a s a u v e g a r d e d u p l u s g r a n d n o m b r e p o s s i b l e d e vies h u m a i n e s e n cas

Les t e n d a n c e s suivantes se d é g a g e n t :

• c e r t a i n s o u v r a g e s s i t u é s d a n s les z o n e s

de secousses sévères. Elles v i s e n t aussi à

• j u s q u ' à un pic d ' a c c é l é r a t i o n de 0,2 g, les

sismiques ne f o n t pas l'objet de vérifica­

limiter les p e r t e s é c o n o m i q u e s , n o t a m m e n t

d o m m a g e s s o n t très faibles ;

t i o n s sismiques particulières. En r e v a n c h e ,

d a n s le cas de secousses d ' i n t e n s i t é plus m o d é r é e . Elles d é f i n i s s e n t les p r e s c r i p t i o n s a u x q u e l l e s les o u v r a g e s d o i v e n t satisfaire e n sus d e s r è g l e s n o r m a l e s p o u r q u e ces résultats puissent ê t r e a t t e i n t s avec u n e fia­

• de 0,2 g à 0,6 g, des d o m m a g e s lourds n'ap­ paraissent q u e p o u r un tunnel non revêtu et

ces vérifications o n t é t é c o n d u i t e s p o u r des o u v r a g e s e x c e p t i o n n e l s e n z o n e d e sismi­ cité négligeable ;

un tunnel d o n t le revêtement n'est pas d ' u n e t e c h n o l o g i e récente (bois ou maçonnerie) ;

• les m é t h o d e s p s e u d o - s t a t i q u e s s o n t c o u ­ ramment employées ;

bilité j u g é e satisfaisante. En particulier, elles

• de 0,6 g à 0,9 g, les d o m m a g e s lourds sont

d o n n e n t le moyen de p r o p o r t i o n n e r la

survenus u n i q u e m e n t p o u r un tunnel en

• les c o m b i n a i s o n s s i s m i q u e s , d e n a t u r e

résistance des ouvrages à l'intensité des

b é t o n n o n a r m é . Les r e v ê t e m e n t s e n b é t o n

a c c i d e n t e l l e , n e s o n t pas p r é p o n d é r a n t e s

a r m é ou en acier s e m b l e n t convenir en

vis-à-vis d e s c o m b i n a i s o n s classiques ;

secousses s u s c e p t i b l e s de les affecter.

zone sismique.

• les cas d ' o u v r a g e s p a r a s i s m i q u e s a y a n t

Dans le cas particulier d e s o u v r a g e s souter­

subi un séisme sont t r o p peu n o m b r e u x

rains, il a s o u v e n t é t é d i t q u e le fait de

E n c o r e faut-il préciser q u e p a r m i les t r o i s

c o n s t r u i r e e n s o u t e r r a i n é t a i t d é j à une dis­

t u n n e l s a y a n t subi d e s d o m m a g e s l o u r d s ,

p o u r c o n c l u r e sur l'efficacité d e s d i s p o s i ­

p o s i t i o n p a r a s i s m i q u e . Sans q u e c e t a r g u ­

d a n s un cas il s'agissait d ' u n g l i s s e m e n t de

tions adoptées.

m e n t s o i t d é m e n t i par l ' e x p é r i e n c e , l'inté­ r ê t d e l a puissance p u b l i q u e e t d e n o m b r e d e c o m m u n a u t é s s c i e n t i f i q u e s p o u r les o u v r a g e s situés e n p r o f o n d e u r d e m a n d a i t une a p p r o c h e plus r a t i o n n e l l e du risque sis­ m i q u e sur les o u v r a g e s souterrains. QC.i.n. En

France,

comme dans

étrangers,

force

inexistence

de

ter

la

vis-à-vis

citer

carence • la

en

la

quasi-

susceptibles

des

grands

du

risque à

exception

Société Japonaise un

d'orien­

ouvrages

sou­

sismique.

On

ce

chantiers

mises (The

Engineers,

constat

de

Civil

qui

dispositions

œuvre

sur

différents

Society

publications

parasismique de

niveaux

la

côte

de

of

ces

à

relatives des

Civil

ceux

base

plus de avec

la

Etats-Unis. élevés

la

différentes

dispositions

à

ouvrages

ouest des

sismicité

comparés

les techniques de considérer

en Japan

nombreuses

ces pays

Génie de

1992),

technologie souterrains

du

catalogue

constructives

Les

constater

:

édite

• de

la plupart des pays

de

textes

conception

terrains peut

est

pour

France

FIGURE 1.1.2.2 Corrélation entre accélération et dommages observés (Power, Rosidi, Kaneshiro in North American Tunnelling 98)

et

incitent à un

certain

recul.

-4­

"Conception et la protection parasismiques des ouvrages souterrains"

7.2 DOMAINE D'APPLICATION

c h a p i t r e , on t r o u v e , en a n n e x e 2, la d é f i n i ­

o u v r a g e s , d o c u m e n t s t e c h n i q u e s e t articles

t i o n d e l'action s i s m i q u e e n surface suivant

scientifiques cités d a n s ces d i f f é r e n t s cha­

la n o r m e NF P06-013 et, en a n n e x e 3, un

p i t r e s e t a n n e x e s , d o n t les r é f é r e n c e s

Les o u v r a g e s visés par ce d o c u m e n t s o n t

r a p p e l d e s f o r m u l e s d e calcul p r é v i s i o n n e l

bibliographiques complètes sont jointes à

e s s e n t i e l l e m e n t les o u v r a g e s s o u t e r r a i n s

de l'amplitude des mouvements le long de

la fin du présent d o c u m e n t .

linéaires ( t u n n e l s , g a l e r i e s , d e s c e n d e r i e s ,

failles réactivées.

puits) superficiels o u p r o f o n d s , q u e l l e q u e

L e q u a t r i è m e c h a p i t r e t r a i t e d u calcul d e s

Sur le plan de la p r é s e n t a t i o n g é n é r a l e , le t e x t e principal d e ces r e c o m m a n d a t i o n s est

soit leur m é t h o d e d e réalisation.

effets

les

assorti, e n t a n t q u e d e b e s o i n , d e c o m m e n ­

Pour les o u v r a g e s souterrains à g é o m é t r i e

o u v r a g e s e n t e r r é s . Des m é t h o d e s sont

taires (repérés p a r la l e t t r e C et écrits en ita­

plus c o m p l e x e (stations, usines, cavités),

ainsi p r é s e n t é e s p o u r d é t e r m i n e r les effets

lique).

certaines parties d u d o c u m e n t p e u v e n t ser­

d e l'action s i s m i q u e selon l'axe l o n g i t u d i n a l

vir d e g u i d e a u p r o j e t e u r , n o t a m m e n t e n c e

( c o m p r e s s i o n e t flexion) e t dans l e plan d e

de

l'action

sismique

sur

q u i c o n c e r n e l a d é f i n i t i o n d e l ' a c t i o n sis­

la s e c t i o n d r o i t e (distorsion et ovalisation)

m i q u e , mais les m é t h o d e s de calcul à utili­

d u t u n n e l c o n s i d é r é . Des r e c o m m a n d a t i o n s

ser s o n t à d é f i n i r au cas par cas et s o r t e n t

s o n t é g a l e m e n t d o n n é e s p o u r l e calcul d e s

du cadre volontairement simple qui a été

effets locaux d e l'action s i s m i q u e , e n p a r t i ­

adopté.

culier au niveau d e s structures s e c o n d a i r e s

2 - CARACTERISATION DU MILIEU HOTE 2. 1

- PREAMBULE

et autres sous-systèmes s u p p o r t é s par la P o u r les t u n n e l s d e l o n g u e u r e x c e p t i o n ­ nelle, l'utilisation du d o c u m e n t est a p r i o r i limitée aux études d'avant-projet.

s t r u c t u r e p r i n c i p a l e , ainsi q u e p o u r les v é r i ­ f i c a t i o n s de r é s i s t a n c e à c o n d u i r e sur les parties d ' o u v r a g e e n b é t o n a r m é . Ces v é r i ­

N e s o n t visés q u e les o u v r a g e s a p p a r t e n a n t

fications relèvent d'un processus itératif

Il existe des c o n d i t i o n s g é o l o g i q u e s p r o ­ pices à d e s d o m m a g e s d ' o r i g i n e s i s m i q u e sur les o u v r a g e s souterrains superficiels ou profonds :

à la c a t é g o r i e d i t e à risque n o r m a l suivant la

r é s u m é , p o u r plus d e c l a r t é , d a n s u n l o g i ­

• z o n e faillée m o b i l i s a b l e sous séisme t r a ­

t e r m i n o l o g i e d u d é c r e t n ° 9 1 4 6 1 d u 1 4 mai

g r a m m e . Trois a n n e x e s c o m p l è t e n t c e cha­

versant l ' o u v r a g e ;

1991 relatif à la p r é v e n t i o n du r i s q u e sis­

p i t r e . L'annexe 4 p r é s e n t e q u e l q u e s f o r m u ­

• j u x t a p o s i t i o n de milieux g é o l o g i q u e s aux

m i q u e ( J . O . d u 1 7 m a i 1991).

lations mathématiques qui p e r m e t t e n t

contrastes importants de propriétés phy­

l'approximation des o n d e s sismiques par

siques et m é c a n i q u e s ;

1.3 - STRUCTURE ET PRESENTATION DU DOCUMENT

d e s o n d e s sinusoïdales. L'annexe 5 d o n n e l'expression d e s sollicitations sismiques e t d e s coefficients d e raideur d a n s l e plan d e la section droite d'un tunnel circulaire.

• p o t e n t i a l i t é de l i q u é f a c t i o n d e s sols ; • p r é s e n c e de f l u i d e interstitiel ; • anisotropie

marquée

du

champ

de

Après une i n t r o d u c t i o n constituant le pre­

L ' a n n e x e 6 f a i t la c o m p a r a i s o n e n t r e les

m i e r c h a p i t r e , ces r e c o m m a n d a t i o n s c o m ­

recommandations,

p o r t e n t q u a t r e autres c h a p i t r e s à c a r a c t è r e

l'AFPS, relatives aux canalisations e n t e r r é e s

t e c h n i q u e auxquels sont associées sept

e t celles p r o p o s é e s ici n o n s e u l e m e n t p o u r

Les causes d e s d o m m a g e s o b s e r v é s sur les

les o u v r a g e s h o r i z o n t a u x ( t u n n e l s ) m a i s

o u v r a g e s s o u t e r r a i n s , r é s u l t a n t d e ces

annexes. Le d e u x i è m e c h a p i t r e est consacré à la c a r a c t é r i s a t i o n d u m i l i e u h ô t e , massif

déjà

publiées

par

é g a l e m e n t p o u r les o u v r a g e s v e r t i c a u x

c o n t r a i n t e s local associée à un p e n d a g e élevé d e s familles d e d i s c o n t i n u i t é s .

c o n t e x t e s , s o n t p r i n c i p a l e m e n t les d é p l a c e ­ m e n t s i r r é v e r s i b l e s l e l o n g d e f a i l l e s , les

(forages e t puits).

i m p o r t a n t e s v e n u e s d ' e a u , les i n s t a b i l i t é s

r o c h e u x e t / o u d e sol a u sein d u q u e l l ' o u ­

Le c i n q u i è m e et d e r n i e r c h a p i t r e a b o r d e la

mécaniques aux débouchés des ouvrages

v r a g e est réalisé. Dans ce c h a p i t r e , on

c o n c e p t i o n g é n é r a l e e t les d i s p o s i t i o n s

souterrains e t les t a s s e m e n t s e t r u p t u r e d u

t r o u v e , e n particulier, u n e p r o p o s i t i o n d e

constructives parasismiques propres aux

sol par l i q u é f a c t i o n . Il est c o m m u n é m e n t

classification d u m i l i e u h ô t e , l'inventaire d e s

ouvrages souterrains. Après l'énoncé des

o b s e r v é q u e l a localisation d e s autres d o m ­

principales caractéristiques géotechniques

principes généraux de conception et

m a g e s c o ï n c i d e n t avec les zones fracturées

c o m p l é m e n t a i r e s à a c q u é r i r sur le m i l i e u

d'adaptation de l'ouvrage au m o u v e m e n t

rencontrées pendant la construction de

hôte, lorsque l'ouvrage projeté se situe

sismique, des r e c o m m a n d a t i o n s relatives

l'ouvrage souterrain.

dans un contexte sismique, et des moyens

aux d i s p o s i t i o n s c o n s t r u c t i v e s à c a r a c t è r e

d ' o b t e n t i o n d e ces c a r a c t é r i s t i q u e s d y n a ­

général puis particulières (traversée de

m i q u e s . L'annexe 1 est un e x t r a i t de la norme NF P 06-013 qui rappelle c o m m e n t

O

C.2.1

faille, caissons i m m e r g é s . . . ) s o n t d o n n é e s .

La

présence

L'annexe 7 p r é s e n t e , sous f o r m e d'un

sion

dans

i d e n t i f i e r et caractériser les m a t é r i a u x sus­

t a b l e a u , les r é p o n s e s reçues par le g r o u p e

facteur

c e p t i b l e s de se liquéfier sous sollicitations

d e travail dans l e c a d r e d ' u n e e n q u ê t e sur

vent

d y n a m i q u e s (*).

les d i s p o s i t i o n s c o n s t r u c t i v e s vis-à-vis d e s

contexte

L e t r o i s i è m e c h a p i t r e d é f i n i t l ' a c t i o n sis­ m i q u e en surface et en p r o f o n d e u r à partir du m o u v e m e n t vibratoire. Une formulation y est aussi p r o p o s é e p o u r t e n i r c o m p t e d e

subir

sous

dommages

ouvrages

un

que

peu­

souterrains

en

:

• pour les sols,

le risque de liquéfaction

une

en

sitions constructives a c t u e l l e m e n t appli­

une parfaite

saturation

pres­

est plutôt

r i s q u e s s u r les o u v r a g e s s o u t e r r a i n s e t

fluide

illustration

interstitiel

en

lié à est

;

quées. • en

milieu des

cas d e t u n n e l s d o n t l a l o n g u e u r est s u p é ­

p o i n t a b o r d é d a n s ces r e c o m m a n d a t i o n s ,

tives

à

rieure à c i n q k i l o m è t r e s . Pour c o m p l é t e r ce

le lecteur p o u r r a u t i l e m e n t se r e p o r t e r aux

été

vigueur en France pour les bâtiments.

norme elle-même sera,

les

liquide hôte

illustre les p r i n c i p e s de certaines d e s d i s p o ­

tives

et la

des

sismique

Pour plus d e p r é c i s i o n c o n c e r n a n t t e l o u t e l

cours de révision

phase

formation

aggravant

la m a j o r a t i o n de l ' a c t i o n s i s m i q u e d a n s le

(*) C e t t e n o r m e e s t actuellement en

d'une la

à terme,

des

un

observées

variations significa­

hydrauliques,

événement sismique mais

le

niveau

consécu­

majeur, de

ces

ont effets

La définition du zonage sismique sur laquelle elle s'appuie est en

remplacée par l'Eurocode 8.

-5­

rocheux, conditions

"Conception et la protection parasismiques des ouvrages souterrains"

ainsi

que

ouvrages manque ment des

leurs

sont de

conséquences

difficilement retours

documentés phénomènes

sur

prévisibles,

d'expériences

et

en

regard

à

modéliser.

recommandations

a) C e t t e classification

suffisam­

de

C.2.3

Q

les par

se

l'échelle

substituer

à

ne peut en aucun

des

géo­

techniques adaptées à la taille et à la finalité de

2.2 - PRINCIPE GENERAL DE LA CARACTERISATION DU MILIEU HOTE

l'ouvrage

souterrain.

recommandé

de

tion

manière

que

de

b) Outre

Il

n'utiliser

l'ajout des

est cette

colonnes

fracturation

Les reconnaissances g é o t e c h n i q u e s à m e n e r

écarts

la

classification

p o u r l ' i m p l a n t a t i o n d ' o u v r a g e s souterrains

port à celle de la norme sont :

e n z o n e s i s m i q u e c o m p r e n n e n t celles q u i

•une

seraient menées en c o n t e x t e non sismique,

vant

le

assorties des r e c o m m a n d a t i o n s et mesures

du

rocher;

c o m p l é m e n t a i r e s décrites ci-après.

classification degré

catégorie ou

et

des

ID,

sols

Il est r e c o m m a n d é d'utiliser la classification

sais

a m e n d e celle f i g u r a n t dans la n o r m e NF

au

sa

ou

sui­

d'altération

dénomination du du

de

groupe

groupe

rocheux

relatifs aux massifs r o c h e u x et c o n c e r n a n t , en particulier, leur f r a c t u r a t i o n y s o n t i n t r o ­

Pour

duits. Ce sont le

nant le

R Q D (Rock Q u a l i t y

être de

de

Ce

utilisé

qualité

plus

à

type pour

O

C.2.4.

a,

à

amples

D é s i g n a t i o n ) e t l e p a r a m è t r e ID, i n d i c e g l o ­

techniques utiles à

la

sionnement

l'exécution

m a n d a t i o n s AFTES 1993).

creusés

à

d'es­

d'essai

peut

massifs

informations

bal de densité de discontinuités (Recom­

et

de

partir des

souterrain,

on

se

concer­

et essais géo­

conception,

au

des

dimen­ ouvrages

reportera

de

nant la

moindre.

choix des paramètres

en

cisaillement sous sollicitation s i s m i q u e .

la

b ;

il est recommandé

déformabilité

dilatomètre.

également

P 0 6 - 0 1 3 . Des p a r a m è t r e s s u p p l é m e n t a i r e s

lière d o i t ê t r e p o r t é e à la d e s c r i p t i o n d e s

peuvent être des zones privilégiées de

cohérents

rocher sain,

caractériser

dessous. C e t t e classification c o m p l è t e et

2.4 RECOMMANDATION PARTICULIERE

interfaces entre formations g é o l o g i q u e s

moyennement consistants

c) Pour le

en

Souterrains

différentes traversées par l'ouvrage, qui

• la suppression du terme roche du groupe c. d u milieu h ô t e d o n n é e d a n s l e t a b l e a u c i -

publiées

Ouvrages

n° 123.

Pour

des

l'AFTES et

proposée par rap­

discriminante

de la

de

Tunnels

les

fracturation

• u n e modification

DU

valeurs

RQD

plus

de

classifica­

dans

En milieu rocheux, une attention particu­

de

de

de

vivement

indicative.

paramètres

2.3 - CLASSIFICATION MILIEU HOTE

cas

reconnaissances

1994

aux

plus

amples

description

des

informations massifs

concer­

rocheux

utile

l'étude de la stabilité des ouvrages souter­

rains, de

on

se

l'AFTES

reportera

(1993),

aux

recommandations

sachant que

celles-ci sont

en cours de révision. Dans le cas où il est demandé d'utiliser l'in­ dice

de

classification

Geotechnical

Institute

mande

de

indice,

déterminé

en

Q

diviser par 2

mécanique

du

(NGI),

suivant

des

Norwegian

celui-ci

recom­

la

valeur

de

les

règles

d'usage

roches.

Cette

cet

modifica­

tion de l'indice Q résulte de la multiplication par

2

Factor)

du

paramètre

pour

mique (N.

tenir

Barton,

SRF

compte

(Stress du

Réduction

contexte

sis­

1984).

TYPE D E M I L I E U H Ô T E

Rocher sain ou peu altéré et peu fracturé

/

/

(voir C2.3c)

Groupe Group e a

/

/

50 à 100

Rocher altéré ou fracturé

2,5 à 5

>10

>800

/

6 à 10

500 à 800

/

>2500

>75

>60

1000

50 à 75

20 à 60

à 2500 >5

/

>25

>2

>0,4

>400

/

>1800

/

/

Sol granulaire compact

>15

>30

>20

>2

/

>400

>1800

>800

/

/

Rocher décomposé ou

/

/

50 à 100

2,5 à 5

1 à6

300 à 500

/

400