Code_Aster
Titre :
Comment creuser un tunnel : méthodologie d’excavat[...]
Responsable :
Sylvie GRANET
Version 12
Date :
23/10/2015
Page :
15/24
Clé :
U2.04.06
Révision :
13998
5 Exemples de fichiers de commandes
Cette partie présente des exemples de structures de fichier de commandes Code_Aster concernant une excavation circulaire en milieu infini et élastique linéaire, dans le cadre d’une étude purement mécanique (pas de couplage THM). Les cas présentés ici font l'objet des cas test de validation
SSLP105A, SSLP105B et SSLP105C.
Trois cas de calcul sont présentés dans cette partie :
1.une excavation sans soutènement avec initialisation par un calcul portant sur un matériau fictif pour obtenir le champ de contraintes souhaité (méthode
I
) ;
2.une excavation avec soutènement, initialisation des contraintes par un appel à CREA_CHAMP et suivi de la méthode
A
pour le déconfinement et la pose des voussoirs (méthodes
II A
) ;
3.une excavation avec soutènement, initialisation des contraintes par un appel à CREA_CHAMP et suivi de la méthode
B
pour le déconfinement et la pose des voussoirs (méthodes
II B
).
Pour les cas 2 et 3, le scénario de creusement est le suivant : excavation, déconfinement à 50% (
=
0.5
), pose des voussoirs de
30 cm
d’épaisseur et fin du déconfinement.
5.1
Le problème traité
La géométrie du maillage est rappelé au paragraphe [§4.1]. Il contient 8477 nœuds et 3304 éléments.
Le rayon de la galerie est de
1,50 m
, l’épaisseur de béton est
0,30 m
et le maillage est un carré de
20 m
de coté. Les autres données sont résumées dans le tableau suivant.
Matériau
Roche
Béton
Paramètre
K
0
v
=
h
E
E
Valeur
1
5 MPa
4 GPa
0,3
20 GPa
0,2
Tableau 5.1-1 :Données des cas tests proposés
Les conditions aux limites et le chargement sont illustrés par la figure suivante :
Manuel d'utilisation Fascicule u2.04 : Mécanique non linéaire
Copyright 2015 EDF R&D - Document diffusé sous licence GNU FDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html)
Code_Aster
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Sylvie GRANET
Pression des terrains sus jacents (5 MPa)
Version 12
Date :
23/10/2015
Page :
16/24
Clé :
U2.04.06
Révision :
13998
Ux = 0 Ux = 0
Déconfinement
Uy = 0
Figure 5.1-a : Conditions aux limites et chargement imposés
à la fin du processus de déconfinement,
=
2. G
0
. R
. U
R
=
0, 69
.
5.2
Cas n° 1 : excavation sans soutènement avec initialisation des contraintes par un calcul et « ramollissement » des éléments
« excavés »
Cet exemple est relativement simple : il s’agit de simuler une excavation sans pose du soutènement, avec déconfinement total au bord de la galerie. On n’utilise donc qu’un seul modèle pour tout le calcul.
L’état initial est engendré par un calcul (STAT_NON_LINE) qui porte sur l’ensemble du maillage. Les propriétés des éléments sont affectées en fonction de l’état de contraintes que l’on veut atteindre (ici
K
0
=
1
donc
=
0,4999
, la valeur de
0,5
signifiant l’incompressibilité de la roche ne pouvant être utilisée).
Le calcul suivant concerne les réactions nodales au bord de la future galerie. Il est initialisé à partir des contraintes issues du premier appel à STAT_NON_LINE.
Le dernier appel à STAT_NON_LINE sert à réinjecter les réactions nodales dans un modèle où les propriétés mécaniques des éléments excavés ont été très fortement affaiblies (
E
tend vers
0.
). On déconfine alors complètement le terrain en faisant tendre ces réactions vers
0
.
Le fichier de commande correspond au cas test SSLP105C.
5.3
Cas n°2 : excavation avec soutènement avec initialisation des contraintes par appel à CREA_CHAMP et déconfinement suivant la méthode A
On suit le scénario d’excavation décrit plus haut. On utilise qu’un seul modèle pour tout le calcul. Une commande STAT_NON_LINE supplémentaire permet d’introduire les voussoirs avec une rigidité réaliste après un déconfinement de 50%.
Le fichier de commande correspond au cas test SSLP105B.
Manuel d'utilisation Fascicule u2.04 : Mécanique non linéaire
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Révision :
13998
5.4
Cas n°3 : excavation avec soutènement avec initialisation des contraintes par appel à CREA_CHAMP et déconfinement suivant la méthode B
On suit toujours le scénario d’excavation décrit plus haut. Cette fois, trois modèles sont utilisés et un calcul intermédiaire (sans réalité physique, appelé « bidon ») est nécessaire pour transférer les champs de variables d’un modèle à l’autre au moment de la mise en place des voussoirs après déconfinement de 50%.
Le fichier de commande correspond au cas test SSLP105A.
Manuel d'utilisation Fascicule u2.04 : Mécanique non linéaire
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