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1 Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010 Ponts Formation Edition

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CYCLE PROJETS DE TUNNELS

MODULE 2 :

GEOTECHNIQUE DES TUNNELS du 30 Novembre au 02 Décembre 2010

La Formation Continue de l’Ecole des Ponts Paris Tech

2 Ponts Formation Edition

Module 2 – du 30 Novembre au 02 Décembre 2010

CREUSEMENT A L’EXPLOSIF ET

SOUTENEMENTS ASSOCIES

P. HINGANT



LA CHAINE PYROTECHNIQUE

Les explosifs

Les dispositifs d ’amorçage

Les dispositifs de mise à feu



LA CHAINE PYROTECHNIQUE



LES EXPLOSIFS

Mélanges susceptibles de se décomposer très rapidement : 1 milli-seconde en libérant brutalement une grande quantité d’énergie

onde de choc

gaz

* Dynamite

Mélanges de nitrate d’ammonium, de nitroglycérine et nitroglycol

imprégnant un matériau support

- vitesse de détonation 3000 - 6500 m/s

•. * Emulsion .

Solution aqueuse de nitrate d’ammonuim en émulsion pompable



LES DISPOSITIFS D ’AMORÇAGE

onde de choc initiale

- détonateurs

- cordeaux détonants

* Détonateurs électriques

- à court retard (micro)

25 à 30 milli secondes (18 + 0)

- à retard ordinaire demi-seconde

500 millisecondes (12 + 0)



* Cordeau détonant 10 à 12 g. de pentrite au ml

* Détonateurs non-électriques

* Détonateurs électroniques

* Bousteur d’amorçage (émulsion)

LES DISPOSITIFS D ’AMORÇAGE



Détonateur électrique



LES DISPOSITIFS DE MISE A FEU

* Electrique

- générateur de courant

- lignes de tir

- détonateurs 1 g pentrite

* Non électrique

- pistolet ou détonateur électrique

- TCOC

- détonateur



MECANISME D’EXTRACTION

DES DEBLAIS A L ’EXPLOSIF L’explosif lorsqu’il détone produit :

- une onde de choc parcourant la charge

d ’explosif et se transmet au terrain encaissant

en le fracturant et le cisaillant.

- d’importants volumes de gaz dégagés

brutalement et sous haute pression vont ouvrir

les fissures en disloquant le terrain et en

assurant son foisonnement.



Principe du bouchon à trous parallèles



PLAN DE TIR TYPE



LE PLAN DE TIR

L’établissement du plan de tir pour le

creusement d ’un tunnel nécessite la prise en

compte de :

* la géométrie de la section à excaver

* la nature des terrains (résistance mécanique,

discontinuités, humidité)

* l ’environnement de l ’ouvrage à excaver

(ondes sonores, ébranlements, fumées)



Il doit préciser pour chaque mine :

* son emplacement dans la section

* sa direction, sa profondeur, le diamètre de

foration

* la nature et le poids d ’explosif la constituant

* le mode d ’amorçage et le retard

* le matériau de bourrage



Plan de tir 1/2 section supérieure



TIR SEQUENTIEL (électrique)



Longueur forée : 4 ,2 m

Maille : 1.00 m x 1.00 m

Bouchon : 9 trous + 2 vides

Post-découpage : 47 trous – Esp. 50 cm

Abattage : 71 trous

Tir séquentiel = 30 ms

PLEINE SECTION



AUTOROUTE A51 - GRENOBLE / COL DU FAU

Section COYNELLE / COL DU FAU - Tunnel de Sinard – génie civil

Plan de tir pleine section Détail du chargement Longueur = 4 m



Cycle d ’avancement

à l ’explosif



ANNEXE N° 2

CYLCLE DE CALOTTE

120 trous de 4,30m en Ø 4

Cycle Heures 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Perforation

Chargement et tir

Ventilation

Marinage

Purge

Soutènement

Nombre de cycles 24/10 = 2,4 cycles/jour

Avancement maximum 2,4 x 4,2 = 10m/jour

CYLCLE TYPE STROSS


Heures

Cycle 1 2 3 4 5

Perforation

Chargement et tir

Ventilation

Marinage

Soutènement réalité en temps masqué hors cycle

Nombre de cycles 24/5=4,8 cycles/jour

120 trous de 4,30 m en Ø 45



ANNEXE N° 2

CYLCLE DE CALOTTE


Cycle Heures 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Perforation

Chargement et tir

Ventilation

Marinage

Purge

Soutènement

Nombre de cycles 24/10 = 2,4 cycles/jour

Avancement maximum 2,4 x 4,2 = 10m/jour

CYLCLE TYPE STROSS


Heures

Cycle 1 2 3 4 5

Perforation

Chargement et tir

Ventilation

Marinage

Soutènement réalité en temps masqué hors cycle

Nombre de cycles 24/5=4,8 cycles/jour

Avancement maximum 4,8x4,2=20m/jour

55 trous de 4,30 m en Ø 45



Méthode d’excavation à l’explosif Foration de la volée



Principe de fonctionnement (MORSE)



Méthode d’excavation à l’explosif Chargement de la volée



Système de pompage



Tunnel des

Grands Goulets

Plan de tir

PLAN DE TIR – Attaque aval - Pleine section

Désignation Nombre de trous Explosif Q/trou Cordeau dé tonant

Bouchon 19 8 kg + booster

Abattage 44 9 kg + booster

Radier 13 9 kg + booster

Découpage 31 2 kg 4.90 ml de 70 g.

Total 107 + 2 gros trous vides 727 kg + 152 ml de 70 g.

Court retard SP 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Nombre 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 2 2 2 2 2 2

Retard LP 6 7 8 9 10 11 12 14 16 18 20

Nombre 4 4 6 6 9 6 8 5 3 15 21



Longueur de foration : 4.90 m

• abattage et radier Ø 57 mm : 57 trous

• bouchon et découpage Ø 48 mm : 50 trous

Trous vides : Ø102 cm : 2 trous

Section : 68 m² / Volume : 333 m3

Charge spécifique 2.1 kg/ m3

Amorçage spécifique : 0.32 det/ m3

Foration spécifique : 1.53 ml/ m3

CUI max. = 27 kg

R = 5 m. Tunnel des

Grands Goulets

Plan de tir



Amorçage NONEL



10 mètres

Résultat d’une volée de 5 mètres



Plan de tir (Nonel)



L’explosif lorsqu’il détone produit aussi :

- des ébranlements / vibrations

- des bruits : ondes sonores

- des fumées : oxyde de carbone et vapeurs

nitreuses 1 kg explosif : ~1 m3 fumées de tir

MECANISME D ’EXTRACTION DES

DEBLAIS A L ’EXPLOSIF



Impact sur l’environnement : les vibrations

. Tirs d’essais

. Pour la prévision des vibrations on utilise la

loi de Chapot :

V (en mm/s) = K

K varie de 400 à 6000

1,8

Dm -

Qkg



Chaque explosif possède son propre bilan gazeux



Ventilation soufflante Ø2400 60m3/s

Ventilation aspirante Ø1500 20m3/s

TIR ET VENTILATION



VENTILATION



VENTILATION

Réglementation CRAM Rhône Alpes

R 352 CNAM

. Aspiration 300 l/s par m² de section

excavée à l ’explosif

. Soufflage diesel dilution 50 l/s/cv

Pour 90 m² et 1000 cv

. 27 m3/s d ’aspiration

. 50 + 27 m3/s soufflage



Méthodes d’excavation



Marinage



Méthode d’excavation à l’explosif

Marinage




Purge mécanisée



Profil de soutènement type 1



Profil de soutènement type 2.2



Soutènements

Boulonnage



Profil de soutènement type 5



Soutènements

Pose de cintre



Je vous remercie pour

votre attention

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