tunnel routier du Fréjus :

les mesures géotechniques effectuéessur le chantier français et leur application

pour la déterminationet I'adaptation du soutènement provisoire

par

J.-R. BeauIngénieur en Chef des Ponts et Chaussées

Conseiller Techrrique de la S.F.T.R.F.Président du Comité des Experts

J. CabaniusPrésident de SOFRELEC

Membre du Comité d'ExpertsG. Courtecuisse

Ingénieur en Chef S. G. E. TPIDirecteur des Travaux du Groupement d'Entreprises

D. FourmaintrauxAssistant au Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (L.C.p.C.)

P. GestaDirecteur Scientifique S.G.E. Tpl

Membre du Comité d'ExpertsM. Levy

Directeur à SETEC TPDirecteur des Travaux du Tunnel du Fréjus

C. NéraudDirecteur de SETEC TP

Chef du projet du Tunnet du FréjusMembre du Comité d'Experts

M. PanetChef du Département Géotechnique du L. C. p. C.

Membre du Comité d'ExpertsJ. Péra

Directeur du CETUMembre du Comité d'Experts

E. TincelinProfesseur à l'École des Mines de paris

Membre du Comité d'ExpertsG. Vouille

Laboratoire de Mécanique des Roches de l'École des Mines de parisMembre suppléant du Comité d'Experts

Introduction La S. F. T. R. F. ou Société Française du Tunnel Routierdu Fréjus émane des Collectivités locales de la région

Le tunnel routier du Fréjus est un tunnel frango-italien Rhône-Alpes.construit en association par deux Sociétés d'ÉconomieMixte : la S. F. T. R. F., MaÎtre d'Ouvrage pour la moitié Le Maître d'Guvre de la partie française est la SETECde_ I'ouvrage située en France et la SITAP, Maître TRAVAUX PUBLICS. Le Groupement d'Entreprisesd'Ouvrage pour la moitié située en ltalie. chargé de I'exécution du génie civil au iunnel

REVUE FRANçAISE DE GEorEcHNrouE NUMERo 12 57

proprement dit, dans la zone des schistes lustrés àforte couverture, a été piloté par la Société Généraled'Entreprises (S.G. E.-TP|) et comprend des Entrepri-ses des Groupes Fougerolle et S. C. R. E. G.

Les mesures géotechniques qui vont être présentéesdans cet article, après avoir été exposées le 4 octobre1979 devant le Comité Français de Mécanique desRoches ont été, pour la plupart, décidées par unComité d'Experts Techniques que les trois partenairescités plus haut ont institué d'un commun accord.

Ce Comité comprenait :

un représentant du MaÎtre d'Ouvrage : M. Beau;un représentant du Maître d'CEuvre : M. Néraud;un représentant de I'Entreprise : M. Gesta;quatre Experts : MM. Tincelin (et M. Vouille son

suppléant), Panet, Cabanius et Péra.

ll était chargé de suivre les problèmes techniquesposés par I'excavation, le soutènement et le revête-ment et de faire des recommandations au Maîtred'Ouvrage.

S'appuyant sur un très gros travail de mesures et deconstatations faites par le Maître d'CEuvre avec lacollaboration de I'Entreprise et I'assistance duL.C. P.C", du laboratoire de l'École des Mines et duC. E. T. E. de Lyon, il a parfaitement atteint les objectifsrecherchés :

assurer en toutes circonstances la sécurité despersonnes travaillant su r le chantier; jamais en effetle soutènement provisoire ne fut mis en défaut;rechercher les meilleures solutions à tous lesproblèmes spécifiques d'excavation et de soutène-ment; ce résultat fut atteint dans les meilleuresconditions puisque les délais d'exécution et lebudget fu rent respectés; l'avancement moyens'établissant à 163 mètres par mois avec unmaximum de 276 m soit 11,5 m par iour;tirer un maximum d'enseignements d'ordre généralet scientifique de ce chantier exceptionnel.

L'article qui suit, est destiné essentiellement àdévelopper ce dernier point.

Crête du

Moni Rond ou

Rocher des domes

2400

Zone d'écoilles ou

terroins vorids

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Fig. 2 Prof il en long,

Fig. 3 Tracé en plan

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REVUE FRANçA|SE DE GEOTECHNIOUE NUMERO 12 58

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1.1

Les grandes lignes du projet

Situation du tunnel

Le Tunnel Routier du Fréjus relie Modane en France, àBardonecchia en ltalie.

ll est situé sur I'itinéraire le plus direct entre Lyon etTurin. Cet itinéraire emprunte actuellement le col duMont Cenis (altitude 2200 m) qui est fermé durant prèsde six mois par âh, en période hivernate. Le TunnelRoutier du Fréjus permettra au trafic de transiter sansinterruption et sans dépasser I'altitude 1 900 m (fig. 1).

1.2 Tracé et profil en long

1.2.1 Tracé

Le tracé en plan est indiqué à la figure 3 sur laquelleest représenté également le tracé du tunnel ferroviairecreusé il y a u n siècle. On constate qrre le tracés'éloigne du tunnel ferroviaire dans les premierskilomètres qui suivent I'entrée côté France pour resterplus longtemps dans les schistes lustrés. Sa directiond'ensemble reste néanmoins Nord-Sud en moyenne(Modane au Nord, Bardonecchia et l'ltalie au sud).La fongueur du tunnel routier est de 12,87 km dont6,5 km environ pour le chantier français.

Fig. 1 Situation de l'ouvrage

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REVUE FRANçA|SE DE GEOTECHNTOUE NUMERO 12

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F ig. 13 Détail du front au PM 5109,5

2.2.2 Composition minéralogique

Provenant du métamorphisme léger de formationsmarneuses et marnocalcaires plus ou moins sableuses,ces schistes contiennent essentiellement des minérauxphylliteux (20 à 50 "/" de micas du type muscovite etchlorite), des carbonates (20 à 80 "/" de calcite)accompagnés en plus faible quantité de quartz (5 à30"/") et de produits charbonneux (anthracite, graphite)( < 5 %) et de pyrite.

REVUE FRANçAISE DE GEOTECHNIOUE NUMERO 12

SOCIETE FRAI{CAIS€ DU TUilNEL ROUTIER OU FREJUS lreurule H'13RELEVE GEOLOGIQUE DU TUNNEL COTE FRANCE I o, P M. 2450Erôcuri por Mr FouRlrAl{rRAux (L.c.P.c.} Ool . Mqi-.Juin 1977 I o, PM. 2520

lqminir et trùs friqbles - llombrrux plcnt grophiteux (to tt Uo)

Fig.'l 2

Fig. 14 Faciès phylliteux des schistes lustrés Aspect duparement au PM 5087

Minéraux Teneu r

Minéraux phylliteux(muscovite, chlorite)CalciteQuartzProduits charbonneuxPyriteFeldspath (Albite)Épidote

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25 000 MPa< E/ <60OOO Mpa,et la zone de recouvrement de ces deux plages devariation, de 20000 à 55000 MPa concerne environ90 o/o des échantillons de chacune des orientations(fis. 20 et 21).

En termes de Module de Young, I'influence deI'anisotropie ne semble donc se man-ifester que sur lesvaleurs extrêmes. En revanche, si I'on examine lescourbes efforts-déformations, la différence de compor-tement devient évidente; on constate en effet l,exis-tence d'une phase de serrage importante pour leséprouvettes sollicitées perpendiculairement au plan deschistosité alors que cette phase est inexistante pourles éprouvettes sollicitées parallèlement au plan deschistosité (1i9.22).

En fin de compte, c'est sur la déformation avantrupture que I'on observe une différence essentielleentre les échantillons sollicités perpendiculairement etparallèlement à la schistosité. En effet, la conjonctiondes trois paramètres que l'on vient d'évoquer : serrage,tendance à un module plus faible, tendance à unerésistance plus grande aboutit au résultat qu'enmoyenne la déformation avant rupture est trois foisplus importante pour la roche sollicitée perpendiculai-rement à la schistosité que pour la roche sollicitéeparallèlement à la schistosité (fig. 22).

2.3.3 Célérité des ondes longitudinales

De nombreuses mesures ont été faites tant au L. C. p. C.qu'au Centre de Mécanique des Roches deI'E. N. S. M. P.; pour s'en tenir aux faits les plussaillants, il suffit d'observer que I'on constate une nettedifférence entre la célérité des ondes longitudinalessuivant qu'elles se propagent parallèlement ou perpen-diculairement à la schistosité :

Dans le premier cas : 4000 m/s<V.<6000 m/s.Dans le second cas : 1300 m/s<Vr<3000 m/s.Cette différence n'est pas surprenante et peut être miseen parallèle avec la différence entre les modulestangents à I'origine des courbes efforts-déformationspour fes deux orientations testées (tig.22).

?,3.4 Comportement du sc/,r.sfe au voisinage deI'excavation

L'axe longitudinal du tunnel étant à peu près parallèleau plan de schistosité, le profil d'excavation est donctangent à ce plan, en un point dont la position varie de12 h 30 à 14 h suivant I'inclinaison (15. à 40") de cepfan sur I'horizontale (12h: clé de voûte; 15 h:intersection du profil avec le rayon horizontal). Lecomportement mécanique du schiste permet decomprendre qu'une instabilité et des phénomènes derupture se manifestent dans cette zone de 12 h 30 à14 h où les contraintes tangentielles sont parallèles auplan de schistosité, direction de moindre résistance.L'ordre de grandeur des contraintes tangentielles, enconsidérant un recouvrement de 1 000 m et un facteurde concentration de 2, à la paroi de l'excavation, estvoisin de 60 MPa et, par conséquent, suffisammentélevé pour provoquer des ruptures dans la zoneconsidérée.

L'idée vient donc tout naturellement, pour améliorer lastabilité, de solidariser les bancs entre eux et d'exercerun confinement, à l'aide de boulons; on pensed'emblée aux boulons à ancrage ponctuel qui sont les

REVUE FRANçAISE DE GEOTECHNIOUE NUMERO 12

Fig. 22 PM 2103compression simple

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Courbes efforts-déformations en

plus rapides à poser,assez résistant pourélevées qui règnent

dans la mesure où le schiste estencaisser les contraintes localesau voisinage d'un ancrage.

3 Aperçu des méthodes d'exécution du tunnel

3.1 Excavation et soutènement provisoire

L'excavation est faite à I'explosif, en pleine section,avec un bouchon à trous parallèles et des couronnesd'abattage successives, suivant la méthode du décou-page soigné. Le plan de tir (fi g. 23) comporte 160 trousenviron, pour une volée de 4,50 m. Les trous A4g mmet fe trou central A152 mm sont forés par deuxpantofores électro-hydrauliques Montabert équipéschacun de cinq bras et d'une nacelle. Le chargementdes cartouches préfabriquées en gaines plastiques sefait à partir de deux plates-formes auto-élévatricesc. F. r. A.

Après le tir, I'aspiration des fumées et I'arrosage du tas,on procède au marinage à I'aide d'une chargeuseélectrique Broyt X4 (godet de 2,5 m3) qui charge desdumpers cAT 613 de 20 t de charge utire (fig.24).Deux des douze dumpers déposent leur charge encordon le long d'un piédroit (fig.2s) à 100 m du frontetretournent aussitôt au front de façon que la chargeusene soit jamais arrêtée (méthode de laminage). Lesautres évacuent leur chargement hors du tunnel puisévacuent ensu ite le cordon pendant les phasessuivantes du cycle.

La purge de la calotte et du front se fait à I'aide d'unepurgeuse mécanique Pingon dont le bras a été misspécialement au point pour ce chantier. ll en résulte ungain important en efficacité par rapport à la méthodetraditionnelle et surtout une plus grande sécurité pourle personnel qui n'est pas exposé pendant cette phasedangereuse. on procède ensuite à la mise en place dusoutènement provisoire (20 boulons A2o mm de4,65 m par mètre de tunnel, 15 plaques et 1g m degriffage A5 mm) à I'aide de deux boulonneursMontabert équipés chacun de trois bras et d'unenacelle (fig. 26).

Le cycle-type se décompose comme suit, pour11 volées hebdomadaires de 4,5 m (pour 16 postes detravail) et un avancement mensuel de 200 m.

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Fig. 25 Mise en cordon des déblais

Fig. 27 Coulée des banquettes de fondation de la voûteet du Mton de ro,ulage

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Fig. 23 Plan de tir

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Fig. 24 Chargement des dumpers

Fig. 26 Boulonnage de la voûte

REVUE FRANçAISE DE GEOTECHNIOUE NUMERO 12 68

F ig. 28 Fortigue de reprofilage Fig. 29 Bétonnage de la voûte

Fig. 31 Bétonnage de la cloison entre les conduits d'airfrais et d'air vicié

3.2.3 Bétonnage à la pompe de la voûteMise en place des pantoforesPerforation de la volée (4,5 m)Retrait des pantofores

Chargement de la volée

Tir- Évacuation des fumées

Purge - Marinage

Mise en place des boulonneursPerforation-pose des bou lonset plaques

Pose du grillageRetrait des boulonneurs

2h30

t h 15

0h353h40

2h15

th

Par anneaux de 13,50cintres télescopiques

3.2.4 Bétonnage àplafond

Par éléments de 18 m

3.2.5 Bétonnage àexécution des joints

m de longueur à I'aide de troisBlaw-Knox (fig. 29).

la pompe de la dalle du

(fig. 30).

la pompe de la cloison etd'étanchéité en Sikaflex

Total 11 h 15

3.2 Revêtement

Au-delà de la zone de stationnement et d'entretien desengins d'excavation, or rencontre les chantiers debétonnage qui se succèdent dans I'ordre suivant :

3.2.1 Banqueffes de fondation de la voûte etbéton de roulage

Exécution par demi-largeur de façon à laisser toujourslibre une voie de circulation et une chicane pour passerd'un côté à I'autre (fig. 27).

3.2.2 Reprofilage

C'est-à-dire mise au gabarit de I'excavation avantbétonnage de la voûte, avec repiquage des sous-profilsà I'aide de deux portiques roulant sur les banquettes enbéton (fig. 281

REVUE FRANçA|SE DE GEOTECHNfOUE NUMERO 12

Plus loin, oh trouve les chantiers d'exécution destrottoirs et des caniveaux de drainage (fig. 31).

3.3 Chaussée

Plus tard, oo viendra rajouter aux 40 cm moyens dubéton de roulage, 21 cm de chaussée souple.

3.4 Organisation des ateliers successifs

La figure 32 montre en élévation et en plan les diversateliers rencontrés, à partir du front, vers la sortie dutunnel. L'opération en cours, au front, est le marinageaprès le tir et la ventilation d'aspiration des fumées. A50 mètres du front, se trouve le portique de ventilationqui porte le ventilateur d'air vicié, les extrémités desventubes d'air frais et d'air vicié et divers appareilsélectriques. Une bonne soixantaine de mètres estensuite réservée au stockage des déblais en laissantune voie libre pour la circulation. On trouve ensuite,sur 150 m, une zone de stockage et d'entretien des

Fig. 30 Bétonnage de la dalle de plafond

69

Fig. 32a Abattage - marinage - soutènement

Èl

XI'olul

Fig. 32b Béton de roulage et banquettæ (1ère moitié)

Fig. 32c Revêtement voûte et piédroits

Vue e,'/ PcaN

Fig. 32d Dalle pour conduits ventilation et injections

REVUE FRANçAISE DE GEOTECHNTOUE NUMERO 12 70

engins du front (à I'exception des dumpers dontI'entretien est fait à I'extérieur du tunnel).

4270 m du front, commence le chantier de bétonnagedu béton de roulage et des'fondations de la voûte. Cechantier de 216 mètres de long comporte pour chaquedemi-largeur successive, une zone d'excavation com-plémentaire et de nettoyage, une zone de bétonnage etune chicane de circulation permettant aux engins depasser d'une voie à I'autre.

A 500 mètres du f ront, on trouve le chantier dereprofilage avec un portique de détection qui précèdeun portique de travail; ce dernier est muni à I'arrièred'un profilé ayant la forme de I'excavation minimalesouhaitée et ne peut avancer tant que le reprofilagen'est pas exécuté.

A 600 mètres du front environ, oh trouve le chantier debétonnage de la voûte avec ses 3 coffrages et ses2 portiques de manutention et de soutien.

Vers 700 mètres du front, commence le chantier debétonnage de la dalle du plafond.

Vers 900 mètres, oh trouve le chantier d'injection pourremplissage des vides qui subsisteraient entre la voûteet le rocher.

Entre 950 m et 1250 m du front, sont exécutés lacfoison du plafond, les ragréages, les joints d'étan-chéité en Sikaflex.

Vers 1300 m ou 1400 m, on trouve les ventilateursrelais qui reçoivent I'air frais par le conduit définitifterminé et le renvoient vers le front dans des ventubes.La longueu r des ventubes ne peut guère dépasser1 400 m sans risquer de voir le débit d'air chuterdangereusement.

4 Les mesures géotechniques

4.1 Introduction

De nombreuses mesu res géotechniques ont étéeffectuées tout au long du chantier, sur I'excavationnon revêtue. Ces mesures in situ ont eu pour objet demieux connaître et de suivre le comportement deI'excavation, de déterminer puis d'adapter le soutène-ment provisoire et enfin de surveiller I'excavation nonrevêtue pour assurer la sécurité du chantier iusqu'à lamise en place du revêtement. Elles ont connu uncaractère systématique, à partir du moment où letunnel a pénétré dans les schistes lustrés à fortecouverture (PM 1 710).

Enfin, des bases de mesures ont été mises en placedans les zones revêtues pour permettre de surveiller lecomportement de I'ouvrage pendant le chantier puisaprès sa mise en service.

4.2 Les mesures de convergence sur excavationnon revêtue

4.2.1 Technotogie

Des déformations du profil de I'excavation se sontessentiellement produites sur les côtés ouest dans lesecteur 13 h-15 h au sein de la voûte et à la naissancedu parement, où le plan de schistosité est tangent auprofil. Les bancs de schistes sont comprimés par lesefforts tangentiels qui s'exercent parallèlement au plande schistosité: il se décollent ainsi les uns des autres

REVUE FRANçAIsE DE GEorEcHNrouE NUMERo r2 71

Fig. 33 Désordres dans le secteur de la naissance droitede la voûte

Fig. 34 Plots de mesures de convergence

et se rompent alors par flambage (fig. 11 en haut etphoto fig. 33). Cette particularité liée à la position de lagalerie par rapport à la structure du massif adéterminé, en partie, la disposition des plots de mesurede convergence du profil destiné à suivre le comporte-ment global de I'excavation (fig.34). Chaque sectionde mesure comporte quatre plots (n' 1 à 4) respective-ment situés à 15 h, 13 h 30, 10 h et t h dans le profil.Cês plots sont constitués d'une barre d'acier doux dediamètre A38 mm et de 1,50 m de long; scellée à larésine sur toute sa longueur, cette barre est équipéed'une tête filetée en laiton qui permet d'y fixer lesextrémités du distancemètre à fils LPC type D01(fig. 35). La mesure initiale est réalisée au plus près dufront de taille (entre 2 et 5 m), les sections de !'nesuressont régulièrement implantées tous les 30 mètres.

Entre les PM 1 750 et 6 500, 40 000 mesu res f u rentréalisées su r près de 1 50 sections, permettant desuivre les convergences depuis I'excavation jusqu'à lamise en place du revêtement définitif, c'est-à-dire enmoyenne pendant une durée de 3 à 4 mois.

+>

Photo î Distancemètre D01

(2-41(1-4)

?'Fu.îvw

35 Lot de mestre du distancemètre D?l

La réalisation pratique de telles mesures implique unecoordination minutieuse des interventions entref 'Entreprise et le Maître d'CEuvre qui y consacra uneéquipe de quatre personnes utilisant trois véhiculesdont une nacelle auto-élévatrice et les appareils demesure mis à disposition par le C. E.T. E. de Lyon.

Ces mesures ont donné aux responsables du chantierdes informations constantes su r les conditions destabilité de I'excavation.

4.2.2 Résulfafs

Les mesures ainsi réalisées permettent l'établissementpour chaque section, des courbes de convergence enfonction du temps (fig. 36). La convergence C a étémaximale sur la base (2-4) où elle a atteint une valeurde 50 cm, soit 4,5 "/" de I'ouverture (D: 12 m) deI'excavation, la majorité des valeurs de convergence nedépassant pas 25 cm.

Entre les piédroits, sur la base (1-4), les convergencesfurent de plus faible ampleur avec une valeur maximalede 35 cm et la majorité des valeurs inférieures à 10 cm.Des mesures topographiques sur les plots permettentde constater que le plot 4 bouge peu et que la plusgrande part de la convergence provient des mouve-ments du plot 2.

Convergence C

50 lOO jours

Evolution des convergences en fonction du

Evolution de la vitesse de convergence

230 250

olo

F ig. 36temps

F ig. 37Maiorité des

valeu rs<25 cm<10cm

VITESSE DE CONVERGENCE

ENmm/ i

ÂcÂf

1z _+)

(2b-4 )

(t-4)La vitesse de convergence ffi entre deux mesures

successives a été calculée systématiquement; en effet,les courbes donnant les variations de la vitesse deconvergence en fonction du temps présentent égale-ment un grand intérêt pour le suivi du creusement : unaccroissement de la vitesse de convergence constitueu ne alerte qu'il convient d'interpréter. Ainsi su r lafigure 37 le pic situé au 73o jour correspond à uneaccélération passagère de la convergence provoquéepar des opérations de reprofilage réalisées au droit dela section.

REVUE FRANçA|SE DE GEOTECHNTOUE NUMERO 12

Photo 2 Jeux de f ils et de rallonges entonnes

Valeur maximale

50 cm35 cm

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Fig. 39 Correspondance entre convergence, célérité sis-mique et composition minéralogique -à

4.2.3 Convergence de la galerie et recouvre-ment

Si on reporte les valeurs des convergences obtenuessur la base (2-4) un mois après I'ouverture dessections, sur le profil en long de la galerie (fig.38), ilapparaît clairement qu'il n'y a pas de relation directeentre I'amplitude de la convergence en un point dutunnel et la hauteur du recouvrement au droit de cepoint; on remarquera en particulier les valeurs faiblesobtenues sur le dernier kilomètre où la couverture estla plus forte.

4.2.4 Convergence et qualité des terrains

Pour quantifier la qualité des terrains traversés, on amesuré la célérité des ondes sismiques à I'aide d'undispositif de sismique-réfraction. Ces mesures furentexécutées à la paroi de la galerie à travers lerevêtement de béton définitif. Les dispositifs faisaient30 m de long et les impacts étaient espacés de 5 m. Decette façon, il fut possible de mesurer la célérité dumassif intact en dehors de la zone perturbée parI'excavation. Sur une section de I'ouvrage de 1 000 mde long avec de forts contrastes de convergence (entreles PM 4 500 et 5 500), on constate (fig. 39) que leszones à forte convergence correspondent à des zonesoù les célérités minimaies ont été obtenues; unecélérité inférieure à 4 900-5 000 m/s semble êtrereprésentative de zones où la convergence au coursdes cinq premiers jours fut supérieure à 50 mm.

REVUE FRANçA|SE DE GEOTECHNTOUE NUMERO 12

5æO

IOOO 4(nO

Fig. 38 Convergence à un mois

CELERITESISMIQUE

EN M/S

5500

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3000

lxm

6000 Pt (ml

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4500

73

CONVERGENCE ENTRE PIEDROIT

oprès ^ 5 jours

cn?cnmml I"roo I l%

snld puodgp ou socueôrenuoc sop uotlnlo^g,l 'alllelap luoJl np ocuonllu!,p ouoz Bl op sJoqap uo luau-e1er9u96 snld lo luouacue^e,l ap slgJJB soc lupJnO

xnaqcoJlÊseu np enil6oto?tu Juauouoduoc 9'e'?

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esudel ap sJnol slalueld sop slnoc np ]oalt^tlceu!,p sJnof slaruJap sop slnoc xnE ecuaôJo^uocap ossal!^ pl op sJnalp^ sol sogpodel luos 'll neolqel nV

, - Z aseg - alllet ap tuo4 np acuerylul t, '6!!

zL oHtnnN SnotNHctro=o ic 3stvôNVUJ 3nAJU

'alqBlocgp lsouotleqlnued alqôg; oun'ourelutol snld e; 'gIf uotlcasel lnod :g I I la 6I L suotlcos sol lnod gnb.reurxnaru lsa esudel op lollo,l 'ocuaôlenuoc op assolt^el op suotlepe^ sol '(eV '69) lupualuteru orQptsuoc uo !S'olqtsuas uoôe; ep sed 1rOe9l ou tu Sg p ognlts ar.uQtstoJlel !seqcold snld sol suollcos soJQrurald xnop sel Jnodagqrldeclad luouapau sQ.rl oJnqJnoc ap luauaôueqcun,p euôeduJoccp,s luotuocue^e,l op ostJdel Bl

'lV alnô[Bl Jns sogyodel luos luoJl np uI gg lo uJ 6Z 'tu gp luauonrlcedsel segnlts gtL llS lo gII llS '6!L l,TS'seqco.rd snld sol suotlcos stoJl sap ecueôJo^uocap soqJnoc sal : g'ggt g l ld np nall no e stnol.77 apJorluer{c op }9JJB un 'oldr.uexa Jed 'uotle^ecxo,p xnB^pJ}sap osrJde.r oun lo lgJle un luel.roduoc sapolJgd solluepued soglncgxa sornsau sap aple,l p oglpnlg oJlgnd e 'ecuoôJo^uoc op suotlpruJolgp sol o^tlec;11uôrsuoôe; ap snld ocuonllu!,u elllel op luoJl np ecuesgldpl allenbel op lryed p ocuelstp el 'luorl np aJQtrreuo ecueôlo^uoc op sluoua^nou sap .red olsoltueuos Inb lrssetu np oJqll!nbg,p suotltpuoc sap uoll-pclllporu oun enbonold luotuosnaJc np uotssaJôo.rd el

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'xnaqcoJ ltssBru npenbrOologql luotuolroduoc ne puodsolloc aJlne,l

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ARRETIIII

o ' '50 tOO t jours

Fig. 42 lnfluence de la proximité du front sur la vitessede convergence

REVUE FRANçA|SE DE GEOTECHNTOUE NUMERO 12

c- c eoSECTION PM. 4443

BASE 2 -4

t_t(60)

c-c6o= 26,3 los (l+d=

lo 50 roo t jours

Fig. 43 Evolution de la convergence. Ajustement d'uneloi logarithm ique

que du comportement rhéologique du massif; ellecorrespond aux déformations différées résu ltant del'évolution des terrains autour de I'excavation.

Pou r représenter simplement cette évolution de laconvergence C en fonction du temps t, on a recherchéu ne loi analytique; on constate ainsi que cetteévolution a lieu à vitesse régulièrement décroissanteet, compte tenu de la durée des mesures avant la miseen place du revêtement, il n'est pas possible de mettreen évidence de limite asymptotique. Un ajustementexpérimental remarquablement précis (à quelques1/10 mm près au maximum) avec une loi logarithmiqueest obtenu dans la plupart des cas, il est de laforme :

C-Croo)-Blog

où C représente la convergence au temps t, ou C16ey êstla convergence mesurée au moment où le front s'estéloigné de 60 m de la section de mesure et B, T sontdes constantes.

La figure 43 donne I'exemple d'un de ces ajustements(SM 98; PM 444) qu'on n'a pu vérifier évidemment quependant une durée limitée à 4 ou 5 mois en raison de lamise en place du revêtement définitif.

4.2.7 Prévision de la courbe de convergenceaprès /es premières mesures

Du point de vue de la surveillance et de I'adaptation dusoutènement (allongement limite des boulons), il estégalement important de pouvoir prévoir la conver-gence finale peu de temps après les premièresmesures. Là encore, oî a pu constater que pour unavancement normal et régulier du front, la conver-

gence obéissait à une loi du type C - A log (, *l) ou n- \ T/et T sont des constantes. En pratique, on étaitgénéralement capable de prévoir I'ordre de grandeurde la convqrgence finale après huit jours d'observation(sinon moins).

4.3 Les mesures de soulèvement de radier

Elles ont été faites par nivellement topographique : lesrésultats des zones les plus déformables sont indiquésà fa figure 44. Les soulèvements se sont réduits à trèspeu de chose après le bétonnage du béton de roulage.

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( O Dolr dr brtoa no f. complot du rodhr )

PI GOSO- 6200- 6560- GÛOO , Ôf ormqiion nulle

F ig. 44 Soulèvement du radier

4.4 Les mesures de convergence sur excavationrevêtue

Des bases de mesures de convergence sur revêtementont été mises'en place sur toute la partie française dutunnel. Au total, une trentaine de sections ont étééquipées dont 20 dans les schistes lustrés à fortecouverture. Les plots no= 2 et 3 ont été abaissés pourêtre placés juste sous la dalle du plafond. ll est encoretrop tôt pour en analyser les résultats pour les raisonssuivantes:

les phénomènes thermiques liés, dans un premiertemps, à l'échauffement de prise du béton (puis à sonretrait) et, dans un deuxième temps au refroidissementdu tunnel après percement sous I'effet de la ventilationnaturelle, masquent les effets de la déformation duterrain;

certains plots ont été endommagés au cours desopérations de chantier puis remis en place.

Cependant, on a d'ores et déià observé, malgré un netralentissement d'ensemble des déformations, uneconvergence de 5 mm en I mois à la section 122(PM 5205).

4.5 Les mesures d'expansion sur excavationnon revêtue

Ces mesures ont pour but de mettre en évidence etd'évaluer quantitativement la décompression duterrain qui suit I'excavation du tunnel. Dans le contextedu tunnel du Fréjus, le soutènement provisoire étantconstitué de boulons à ancrage ponctuel de 4,65 m delongueur, on a voulu principalement contrôler siI'expansion des terrains était compatible avec lescapacités d'allongement de I'ensemble boulon-plaques de répartition.

4.5.1 Les appareils de mesure

Trois dispositifs de mesure ont été successivement etsimultanément utilisés.

(l) L'appareil-tritigeLe mouvement d'un point à I'intérieur du massif est

REVUE FRANçA|SE DE GEOTECHNTOUE NUMERO 12 76

transmis à la surface par I'intermédiaire d'une tiged'acier scellée au fond d'un forage.

La mesure du déplacement relatif de I'extrémité de latige et d'une plaque solidaire de la surface se fait àI'aide d'un comparateur (fig. 45).

Le système est dit tritige car, on exécute trois trousparallèles de profondeurs différentes et on mesure lesdéplacements par rapport à une même plaque deréférence, scellée au parement; les distances surlesquelles on a mesuré I'expansion étaient de2 m, 4 met 6 m ou de 2 m, 5 m et 10 m.

Fig. 45 Dilatomètre de toit ST 60

(ll) Appareil Distofor (TÉLÉMAC)Cet appareil décrit par ailleurs, permet en n'utilisantqu'un seul forage, de mesurer I'expansion des terrainsà plusieurs profondeurs et de faire cette mesure àdistance, ce qui constitue un avantage pratique certaindans le cas d'un tunnel à grande section.(lll) Mesure de convergence différentielle

Comme pour I'appareil tritige, le mouvement du pointsitué en profondeur est ramené à la surface parI'intermédiaire d'une tige d'acier scellée en fond deforage à I'extrémité libre de laquelle on fixe un plot demesure de convergence, un autre plot étant scellé ensurface à proximité du premier, il suffit de faire ladifférence entre les convergences mesurées parrapport au point diamétralement opposé pour obtenirle mouvement relatif du point profond par rapport à lasu rface, c'est-à-di re l'expansion recherchée.

L'intérêt de ce dispositif de mesure réside dans le faitqu'il ne nécessite pas d'autre appareillage que celuiqui est utilisé pour la mesure de la convergence.

4.5.2 Résultats des mesures

Ces mesures ont été effectuées aux points métriquessuivants :

1976 tritiges2295 tritiges et Distofor2954 tritiges et Distofor4682 convergence différentielle.

5000 à 6000 : une mesure a été faite environ tous les100 m par la méthode des convergences différentielles.Les premières sections de mesures étaient conçuespour mettre en évidence I'expansion parallèlement etperpendiculairement à la schistosité : cinq appareilsétaient implantés en éventail au PM 1976 et troisappareils auscultant la voûte dans la section 10 h-2 hétaient implantés au PM 2295.

Ces mesures ont montré une dissymétrie importantedes expansions, l'expansion dans la direction perpen-diculaire à la schistosité étant très supérieure àI'expansion dans la direction parallèle à la schistosité.Ces expansions étaient dans un rapport de 15 à 1 auPM 1 976 et de 100 à 1 au PM 2295 (fig. 46 et 47).

Pour les sections suivantes, la mesure n'a été effectuéeque dans la direction perpendiculaire à la schistosité;pour cette direction, I'examen des courbes (fig. 47 et48) montre que la détente affecte principalement les5 premiers mètres de la roche; si on considère en effetfes 10 m auscultés au PM 2295 (1i9.471, on constatequ'entre 5 et 10 m de profondeur, I'expansion nereprésente que 15 "/" de I'expansion totale entre 0 et10 m. L'évolution de cette expansion se fait à vitessedécroissante et .peut comme la convergence, êtredécrite avec précision par une loi logarithmique tantque le revêtement définitif n'est pas mis en place.

4.5.3 Etfet de I'expansion sur ,es boulons dusoutènement provisoi re

Les mesures d'expansion ont montré que la mise entension des boulons intervenait dans les premiers joursqui suivaient leur pose; pratiquement, au bout d'unmois, ils avaient subi près de 80 % de l'allongementqu'ils ont au moment où est posé le revêtementdéfinitif, c'est-à-dire 3 à 4 mois après leur pose.

Le tableau ci-contre indiquant les expansions mesu-rées sur 4,5 m perpendiculairement à la schistosité aubout de 1 à 2 mois, met bien en évidence la réduction

REVUE FRANçAISE DE GEorEcHNrouE NUMERo r2 77

Exponsion en mm

Fig. 46 PM 2295 - Expansion mesurée parallèlement àla æh istositéExponcion rn mm

r20

lloloo90

80

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5m

o roo 200 300 400 500

F ig. 47 PM 2295 Expansion mesurée perpendiculai-rement à la æhistositéErponrion rn mm

100

90

80

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30

20

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oto2030cp_5060Fig. 48 PM | 976 Expansionrement à la æhistosité

70 80 90 roo l]o

mesu rée perpendiculai-

Expansion à 2 moisen mm

1 9762295'29544 68150425 130520452795 3855 46255225 66957425 8685927

809811

38139

1337888

10383834528

o

Expansionà1mois:en mm

7589

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11813

324828878784925122

'so?cedse sQ.tl la sou U luossoJnssll sal Qo oluBlslsgJ euoz oun suBp lueuaulPuoclsa l!, nb lo a?r nss4 auoz el op Plop-ne 9nl!salnop sues lsa u gg't p lsa tnb suolnoq sop olllnbocp eôercue,l enb JoUtJg^ op leuled snou BloC 'tu 09'top rnapuolord oun p to ou!l luel? agruosqo aJ?!uroppl 'luecedso,s la luostnuotue,s soJnss4 sal 'Plap-nv'suorlcaJlp srnelsn;d lue^tns la wc Z no t p,nbsnllupllB saJnsstl sap .red Jnepuolo.rd op uI 0t'I ç,nbsnlagslueôrosgp luourelqlduoc tsa oqcoJ Pl onb eletsuocuO'ruc 0t ap ecuaôJa^uoc oun Jtqns op lteua^ !nb euozoun suep g^olal op e;duexe un oJluotu tg e.rnôl; e-l

'sduat ol co^e uotlnlo^g uos lo 'Jnopuo;otdBl op uollcuol uo'otlcoJ Pl ap uollPJnssu ap no uoll-BJnlcpll ap lelg,l Jounuexo P luateruos slt :gllsolslLlcsop ueld nB soJ tplnctpuod.red luaualelgugô xnPlpBJsnorl sop supp luouarQ;lnôgl soltel ?lg luo (ut O Iç,nbsn[ ]ueuallouuot]decxo ]o) rnopuolo.td op tu Ip,nbsnI rellB ]ue^nod adocsopuo,l P suo!]Bruosqo sog

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ETAT DU TERRAIN

TERRATN COTT|PACT

PAROIS STRIEES

banc de cahite

TERRAIN CO}IPACT

f issure

TRR_AET{EMÊNTtx PAROTS

TERRAIN COMPACT

ARRACHEMENTDE PAROIS

i.'.',..:.:, .

DESORGANISAT TOi{

PAR FRAGMENTATION

O,1 M PO

Fig. 52 Efforts exercés par le soutènement

C'est alors qu'on se mit à constater :

un grand nombre de boulons en charge (plaquesdéformées), dont certains se rompaient;

quelques écaillages en piédroits.

Les mesures de convergence effectuées dans cettezone montraient des déformations assez importantes.

C'est sur la base de ces premières observations que futmis au point le mode de soutènement dans les schisteslustrés déformables, en adaptant le boulonnagesuivant les principes que nous allons rappeler et quiont fait leurs preuves, depuis de nombreuses années,dans les mines métalliques (masses rocheuses relative-ment résistantes).

5.1 Rappel du principe de soutènement dans lesroches

Lorsque le front d'une excavation avance, les contrain-tes tangentielles de la roche en périphérie deI'excavation augmentent jusqu'à atteindre environ ledouble de la pression moyenne du terrain avantexcavation.

Si ces contraintes restent inférieures à la résistance àrupture de la roche, le soutènement peut se réduire àun boulonnage de précaution pour éviter les chutes deblocs éventuellement découpés par la fissurationnaturelle ou par les ébranlements dûs aux tirs. Unef ongueu r de boulons égale à 1 /3 du diamètre del'excavation suffit amplement et tout type d'acier peutconvenir, notamment I'acier dur qui permet de réduirele diamètre et le poids des boulons pour une mêmerésistance.

Si les contraintes en périphérie dépassent la résistanceà rupture de la roche, on voit se former avecI'avancement du f ront et avec le temps, une zonefracturée de plus en plus épaisse sur tout le pourtourou sur une partie de I'excavation. Dans cette zonefracturée, le volume de la roche augmente et I'onobserve une déformation radiale plus ou moinsimportante de I'excavation.

F ig. 5l Observations à l'endoæope

L'observation de l'évolution dans le temps est possibledans les zones peu déformables, ce qui n'est pas trèsintéressant; elle est généralement impossible dans leszones à grandes déformations qui s'accompagnentd'un glissement des bancs les uns par rapport auxautres ce qui a poureffet d'obturer le trou; on est doncobligé de repercer un trou dans la même zone, àchaque observation.

5 Mise au point du soutènement provisoiredans les schistes lustrés

Dans la zone des schistes lustrés rencontrée avant lePM 1710, c'est-à-dire entre les PM 500 et 1 480environ, le soutènement était constitué de boulons àancrage ponctuel (coquilles d'expansion) de 3 à 4 m defongueur, tige de 18 mm de diamètre, en acier ATo-2(charge de rupture 190 à 200 KN, limite élastique 110 à120 KN).

Ces bou lons avaient une capacité d'allongementpratique de 3 à 4 o/o. lls étaient en fait utilisés pourassurer la sécurité du personnel vis-à-vis des chutes deblocs isolés plutôt que pour assurer la stabilitéd'ensemble de I'excavation; il est vrai que la couvertureétait faible (400 à 700 m) que la résistance du schisteétait largement supérieure à la pression des terrainssusjacents et que la plupart des boulons paraissaientpeu sollicités (pas de déformation des plaques derépartition).

Après le passage d'anhydrite saine du pM 1 480 à1710 m (qui ne demandait presqu'aucun soutène-ment), lorsque I'excavation retrouva les schisteslustrés on remit tout naturellement le soutènement quiavait donné satisfaction dans les zones précédentes.

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Suivant la théorie classique de la butée, I'applicationd'une contrainte de compression de 0,1 à 0,2 MPa surfes faces ab et cd d'un élément de roche abcd (fig. 52)lui permet de résister à une contrainte de compressionde 2 à 4 MPa sur les faces ac et bd.

On voit donc que si, à I'aide d'un soutènement, oharrive à .. maintenir en l'état " et à confiner avec unecontrainte de I'ordre de 0,1 Mpa le pourtour deI'excavation, oh va créer une sorte d'anneau résistantet déformable en roche fissurée, capable de résister àune charge beaucoup plus élevée que 0,1 MPa.L'augmentation de l'épaisseur de la zone fracturée etI'augmentation de volume qui en résulte crée, dans cetan neau, des contraintes radiales suff isantes pou rempêcher la fracturation de la roche située au-delà.Pour arriver à cet état d'équilibre, le problème estd'avoir un soutènement qui maintienne un confine-ment de 0,1 MPa malgré la dislocation croissante de laroche de su rface et malg ré la déformation de lapériphérie.

Si on utilise des bou lons àréaliser le soutènement ilsconditions suivantes :

avoir un ancrage solidelongueur de boulon telle quela roche saine au-delà dedisloquée;

S'allonger SanS Se casser malgré les déformationsinéluctables de la zone fracturée; cela suppose unelongueur de tige suffisante jointe à une qualité d'aciersuffisamment déformable.

Par ailleurs, il faut que la roche fracturée ne puisses'échapper entre les boulons; cela est obtenu endisposant de larges plaques de répartition sous lestêtes de boulons et un grillage résistant.

Enfin, il faut un diamètre de tige et une densité deboulons suffisants pour appliquer un confinement de0,1 à 0,2 MPa. Dès I'instant que I'ancrage est au-delàde la zone fissurée, I'explqsion des terrains met lesboulons en tension; pour Wtiter la déformation on atoutefois intérêt à mettre en place les boulons le plustôt possible.

5.2 Choix du soutènement adapté aux schisteslustrés déformables

5.2.1 Récapitulation des observations faites sur/es 200 premiers mètres de schisf es déformables

L'observation des 200 premiers mètres de schisteslustrés déformables et soutenus avec des bou lonscourts en acier dur avait donné les résultats suivants :

il y avait formation d'une zone fracturée surtoutautour de 13 h où le plan de schistosité tangente lavoûte, cette zone s'étendant jusque dans le piédroitOuest (côté droit);

l'épaisseur des bancs était relativement faible (5 à15 cm);

les mesures de convergence donnaient des défor-mations importantes su rtout dans la direction 2-4transversale au plan de schistosité : 270 mm au boutd'un mois pour la déformation maximale qui devaitatteindre 330 mm au bout de 4 mois (soit 3 "/" dediamètre de I'excavation); les courbes de déformationsse stabilisaient normalement bien que lentement avecle temps;

les examens endoscopiques pratiqués à 13 h dans

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des trous perpendiculaires à la schistosité révélaientune zone fracturée et même disloquée de 1,5 m allantjusqu'à 2,5 m (soit 20 o/" du diamètre de I'excavation);au-delà, les bancs intacts présentaient quelquesdécollements s'atténuant jusqu'à 3,8 m de profondeur;

- la résistance de la roche en profondeur permettaitI'emploi d'ancrages ponctuels comme le démontraientles ruptures assez nombreuses des boulons auvoisinage de l'intrados et comme devaient le confirmerles essais d'arrachement.

5.2.2 Choix du soutènement à ancrage ponctuel

Toutes ces observations ont conduit à penser que le

soutènement le mieux adapté demeurait le soutène-ment par boulons à ancrage ponctuel, les pluscommodes et les plus rapides à mettre en place avec lematériel présent sur le chantier, à condition de lesadapter à la situation constatée :

- Longueur:

La longueur des trous susceptibles d'être forés sansreprise par des glissières inscriptibles dans la section,conduisait à des boulons de 4,65 m, ce qui permettaitde placer les ancrages dans la roche saine ou à tout lemoins à fissures fines et espacées.

- Qualité d'acier :

En remplaçant I'acier A70-2 par I'acier Wemat (limiteéf astique 450 MPa rupture : 650 à 800 MPa, A:23 %)on pouvait espérer un allongement pratique de 5 à 6 %sur boulon à rupture soit 250 mm environ. En ajoutantune plaque de répartition et une plaque à rotule dont ladéformation après écrasement était de 100 mm, onobtenait une capacité globale de déformation de350 mm.

Cela paraissait largement suffisant puisque la conver-gence maximale mesurée était de 330 mm et queI'expansion du point 2 sur les 4,65 premiers mètresn'est qu'une partie de la convergence globale sur lediamètre 2-4 (il faut en retirer le mouvement faible maisnon nul du point 4 et la déformation des couchessituées au-delà de 4,65 m dans la direction du point 2).

- Densité de boulonnage :

Dans la zone la plus sensible, la densité de boulonnageatteignait 1,2 boulons par m'. Le diamètre étant passéde 18 à 20 mm pour compenser I'adoucissement deI'acier. cela conduisait à un confinement de 0,18 MPa àla limite élastique, montant jusqu'à plus de 0,25 MPa sil'on devait se rapprocher de la limite de rupture desboulons.

Notons que la tige de boulon atteint sa limite élastiquedès qu'on I'allonge de 2.10-3 soit 1cm ce qui seproduit très peu de temps après mise en place dusoutènement.

- Plaques :

Après utilisation temporaire de plaques d'envol3000 x 400 x 3 mm, on utilisa assez rapidement desplaques de répartition 650 x 450 x 5 mm. Les plaques àrotules avaient des dimensions de 200 x 200 x 6 mm.

- Grillage:Pour permettre un confinement au cas où la rochefracturée s'échapperait entre plaques, ainsi que pourrésister aux tirs, en étant mis à front, on choisit ungrillage à fil de 5 mm et mailles de 10 cm; de toutefaçon, ce grillage servait aussi de filet de protectionindispensable en raison de la hauteur de la section.

ancrage ponctuel pou rdoivent répondre aux

ce qui suppose uneI'ancrage soit situé dansla zone f ractu rée et

80

5.3 Adaptation du soutènement sur le reste dutunnel

Après la mise au point précédente, on constata uneamélioration nette :

disparition des ruptures des boulons;

diminution des convergences.

Cependant après 2 500 m d'avancement, on arriva dansune zone plus fracturée, plus riche en graphite et plusdéformable. C'est ainsi qu'on atteignit, à la section114,370 mm à un mois, 463 mm à 3 mois et 500 mm à4 mois.

Dans cette zone on nota à nouveau quelques rupturesde bou lons (sans dépasser 2 bou lons par 10 m detunnel).

En prévision d'une aggravation de la situation onmodifia le soutènement de la façon suivante :

changement de qualité d'acier : acier A 50 (E -280 MPa; R - 500 MPa);

augmentation du diamètre : 24 mm au lieu de 20pour compenser I'adoucissement de I'acier et augmen-ter le confinement (jusqu'à 0,3 MPa) car on ne peutaugmenter exagérément la densité de bou lon nagesans affaiblir le terrain.

On fut amené à utiliser également par endroits :

des boulons e25 mm de 5,30 m en acier Alph a 4;

la technique du reboulonnage dans les zones trèsdéformables.

On approvisionna des cales de bois à disposer entre lapetite et la grande plaque pour absorber quelquescentimètres supplémentaires de déformation mais onn'eut pas finalement à les utiliser.

Enfin, il faut noter que dans quelques zones trèsfaillées, oo fut amené à avoir des doutes sur la tenuedes ancrages (essais au vérin) et on compléta lesoutènement en boulons, par des anneaux en béton,cintrés par des HEB 200 incorporés.

Les observations faites sur le comportement de ceszones de longueur très limitée (trois tronçons d'unedtzaine de mètres chacun entre les PM 5100 et 5410)ont confirmé, par ailleurs, que des anneaux bétonnésrigides ne sont pas aptes à supporter les déformationsinitiales des schistes lustrés du Fréjus.

5.4 Durée de mise en place du soutènement

Le soutènement par boulons étant mis en place à frontet donc dans le cycle, il est intéressant de noter ladurée des opérations. Pour une longueur de volée de4,5 m en pleine section, on compte environ 90 à100 bou lons avec leu rs plaques à rotules, 60 à80 grandes plaques de répartition et 2 rouleaux (ou 3)de grillage de 2,2 m x 18 m.

La durée moyenne d'un cycle étant de 11 h 15, oncompte environ 2 h 15 à 2 h 30 pour le boulonnage et0 h 40 à t h pour la mise en place du grillage. Cesoutènement était exécuté à I'aide de 2 jumbosMontabert comportant chacun 3 bras et une nacelle etpouvant être mis côte à côte. La durée de mise en placedu soutènement représente donc un peu moins du tiersde la durée du cycle.

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6 Revêtement définitif

6.1 ÉtuOe de I'avant-projet

L'étude de I'avant-proiet' f ut faite de façon trèspragmatique. Le tunnel ferroviaire voisin, âgé de100 ans a un revêtement en maçonnerie, qui a, dansI'ensemble, convenablement tenu. Des mesures decontraintes au vérin faites par le laboratoire de l'ÉcolePolytechnique de Paris et la S. E. l. L mirent enévidence des contraintes assez élevées; cependant uneextrapolation de ces résultats conduisit à uneépaisseur minimale de 0,35 m pour le revêtement enbéton du tunnel routier du Fréjus, malgré toutes lesincertitudes qui résultent de constatations faites sur untunnel qui a été réalisé en 7 phases successivesd'excavation et de revêtement.

6.2 Étude du projet

Une autre approche a été tentée pour le projet enutilisant une méthode de calcul aux éléments finis dansle domaine élastoplastique avec le programme ROSA-LIE du L. C. P. C.

Partant de la constatation que la déformation de lagalerie était stabilisée par le soutènement provisoire,on a déterminé la voûte nécessaire pour porter la zonetenue par les boulons après corrosion de ces derniers;on a ainsi appliqué le poids d'une cloche de 4 md'épaisseu r.

On a pu démontrer qu'un revêtement de 0,35 m debéton équilibrait facilement une cloche de 4 m(contrainte de compression inférieure à 3,5 MPa) etmême de 6 m (5 MPa) et plus.

6.3 Exécution

A I'exécution, oh a constaté que I'effet des déforma-tions de la zone de roche fracturée à soutenir estprépondérant par rapport à son poids bien que lecomportement de la voûte, en déformations imposées,soit théoriquement indépendant de son épaisseur.

On s'est donc efforcé de .mettre le revêtement aprèsque les déformations se soient stabilisées le pluslonguement possible.

L'organisation de chantier y conduisait naturellement,néanmoins on a souvent été amené à bétonner lerevêtement.à une période où la convergence étaitsituée entre 0,1 à 0,5 mm/iour.On a mis en place les moyens d'observer lesdéformations du revêtement mais il est encore trop tôtpour pouvoir tirer des conclusions sur le comporte-ment de la voûte revêtue.

7 Conclusion

sur ce chantier, un effort important a été fait pourdéterminer le comportement du schiste, de I'excava-tion et du soutènement (l'exploitation théorique desmesures accumulées doit d'ailleurs se poursuivre). Cet

)

effort s'est étendu à la surveillance de la stabilité deI'excavation non revêtue et à la mise au pointd'indicateurs fiables d'alerte. Les importantes dépen-ses engagées à cet effet ont eu au moins lescontreparties suivantes :

jamais le soutènement provisoire n'a été pris endéfaut tout au long des 4,5 km d'excavation dans lesschistes lustrés déformables et on a toujours puintervenir à temps pou r compléter le soutènement ou lemodifier en cas de besoin, tout en réduisant à unefaible longueur les zones à soutènement spécial;

la 'con naissance des phénomènes due à cette

surveillance Serrée et permanente, la confiance qui enrésu ltait dans les soutènements mis en place, ontpermis d'adopter, sans perte de temps, les mesuresappropriées dans les zones les plus déformables et demaintenir une cadence d'avancement exceptionnelle-ment élevée et régulière sur I'ensemble du chantierd'excavation.

Tous les partenaires de ce chantier en retirentf impression que les économies ainsi rêalisées com-pensent largement les dépenses engagées pour lesmesures géotechniques dont il faut rappeler, malgrétout, que leur objectif essentiel était d'assurer sur lechantier une sécurité maximale des personnels.

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