• Langue : Français
• Discipline : Génie civil
• Identifiant : 2025ULILN050
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 10/12/2025

Résumé en langue originale

Le creusement de tunnels en milieu urbain, à proximité de fondations profondes, pose des enjeux critiques liés aux déplacements du sol et à la stabilité des ouvrages. Ces projets sont aujourd'hui réalisés en grande majorité à l'aide de tunneliers pressurisés. Le processus de creusement est complexe et sa prise en compte reste difficile dans les approches de modélisation existantes, ce qui réduit la fiabilité des prévisions numériques et entraîne une dispersion importante des résultats.Pour répondre à cette difficulté, une approche numérique innovante est proposée afin de représenter de manière simplifiée mais mécaniquement cohérente l'effet global du tunnelier. Son originalité réside dans l'utilisation d'un champ de contraintes de référence pour traduire les effets combinés du déconfinement et de l'injection, ce qui permet de relier explicitement certains paramètres de pilotage du tunnelier aux sollicitations appliquées au sol et aux pieux. Cette approche est implémentée dans le code éléments finis CESAR et intégrée dans un environnement tridimensionnel automatisé, basé sur le Pilote de CESAR et l'API Python de GMSH, qui assure la définition géométrique, le maillage et le phasage d'avancement.La validation de l'approche proposée constitue un premier axe de ce travail. Des comparaisons avec la méthode classique de déconfinement et des cas issus de la littérature ont confirmé sa capacité à représenter les mécanismes attendus. Un second axe a porté sur sa mise en œuvre dans un cadre tridimensionnel et son application au projet expérimental TULIP, avec une confrontation directe aux mesures in situ (tassements, déplacements horizontaux, efforts internes dans les pieux, pressions interstitielles). Les résultats mettent en évidence une concordance satisfaisante entre calculs et observations.Enfin, des analyses paramétriques étendent l'utilisation de la méthode en intégrant des aspects souvent négligés mais essentiels, tels que l'influence de la rhéologie du mortier, l'effet de la vitesse d'avancement, la modélisation en conditions non drainées et les interfaces sol-pieu frottantes. L'ensemble de ces résultats montre que la méthode proposée constitue un outil robuste, cohérent et automatisable, capable de fournir des prévisions fiables et adaptées aux besoins de l'ingénierie de projet.

Résumé traduit

The excavation of tunnels in urban areas, in the vicinity of deep foundations, raises critical challenges related to ground displacements and the stability of existing structures. These projects are nowadays carried out mainly using pressurised tunnel boring machines (TBMs). The excavation process is complex and remains difficult to integrate in the existing modeling approaches, which reduces the reliability of numerical predictions and leads to significant dispersion of results.To address this difficulty, an innovative numerical approach is proposed to provide a simplified yet mechanically consistent representation of the global effect of the TBM. Its originality lies in the introduction of a reference stress field applied in a zone adjacent to the tunnel, enabling the combined effects of excavation-induced stress release and grouting pressure to be represented. The approach has been implemented in the finite element code CESAR and integrated into an automated three-dimensional framework, based on CESAR's Pilote and the Gmsh Python API, which manages geometry definition, mesh generation, and excavation phasing.The validation of the proposed approach forms a first axis of this work. Comparisons with the conventional stress-relaxation method and with case studies from the literature confirmed its ability to represent the expected mechanisms. A second axis focused on its implementation in a three-dimensional framework and its application to the experimental project TULIP, involving direct comparison with in situ measurements (surface settlements, horizontal displacements, internal forces in piles, pore water pressures). The results highlight a satisfactory agreement between calculations and observations.Finally, parametric analyses broaden the use of the approach by incorporating aspects often overlooked yet essential, such as grout rheology, excavation rate, undrained conditions, and soil-pile interface behaviour. Overall, these results demonstrate that the proposed method is a robust, consistent, and automatable tool, capable of delivering reliable predictions suited to the requirements of engineering practice.