FR3012513A1 - DEVICE AND SYSTEM FOR DAMPING THE CONVERGENCE OF A FIELD, METHODS OF MANUFACTURING SUCH DEVICE AND SYSTEM - Google Patents
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Abstract
Système d'amortissement de la convergence d'un terrain (2), le système comprenant un revêtement (3) recouvrant au moins en partie une paroi externe (11) d'un tunnel (4) formé par des voussoirs (12) et situé à l'intérieur d'une cavité (13) creusée dans le terrain (2), le revêtement (3) comprenant une pluralité de dispositifs (1) comportant, chacun, un corps en céramique délimitant au moins une cavité fermée.A system for damping the convergence of a field (2), the system comprising a coating (3) covering at least partly an outer wall (11) of a tunnel (4) formed by voussoirs (12) and located inside a cavity (13) dug in the ground (2), the coating (3) comprising a plurality of devices (1) each comprising a ceramic body delimiting at least one closed cavity.
Description
Dispositif et système d'amortissement de la convergence d'un terrain, procédés de fabrication de tels dispositif et système Domaine technique de l'invention L'invention concerne l'amortissement de la convergence d'un terrain, et s'applique particulièrement aux tunnels souterrains. État de la technique Dans le domaine des tunnels, une cavité est, en général, creusée sous terre, puis un tunnel est formé dans cette cavité en utilisant des voussoirs. Les 15 voussoirs correspondent à des éléments constitutifs d'une voûte une fois assemblés entre eux. Lorsqu'on creuse la cavité dans le terrain, on modifie l'équilibre du terrain et celui-ci exerce des poussées plus ou moins intenses qui tendent à fermer la cavité ainsi créée, on appelle ce phénomène « la convergence du terrain ». 20 On peut dimensionner les voussoirs du tunnel de façon à empêcher l'affaissement du tunnel sous la poussée du terrain, mais lorsqu'on réalise le tunnel à une grande profondeur, l'épaisseur des voussoirs augmente considérablement. On peut également renforcer les voussoirs à l'aide d'étais 25 reposant sur le fond du tunnel, mais ces systèmes sont difficiles à mettre en place et peuvent encombrer l'intérieur du tunnel. On peut encore recouvrir la paroi externe du tunnel par l'injection d'un produit tel du béton, ou à l'aide d'anneaux métalliques. Mais ces produits sont rigides et ne permettent pas d'absorber efficacement la convergence du terrain. 10 30 On peut citer la demande de brevet français FR1200989, qui divulgue un système d'amortissement de la convergence d'un terrain comprenant un revêtement recouvrant une paroi externe d'un tunnel et qui comprend des dispositifs munis chacun d'un trou débouchant. Mais certains éléments du terrain, telles que des pierres, peuvent s'insérer à l'intérieur des trous débouchant, ce qui augmente la résistance à la rupture des dispositifs et diminue l'amortissement de la convergence du terrain. Par ailleurs, les dispositifs situés à la base du tunnel peuvent se briser sous le poids du tunnel, et provoquer un affaissement de celui-ci. Ces dispositifs ne permettent pas de renforcer la base du tunnel. En outre, pour réaliser le revêtement, on doit injecter les dispositifs dans un espace délimité entre la paroi externe du tunnel et la paroi interne du terrain, en déplaçant les dispositifs par aspiration venturi. Cependant, lors de la construction du tunnel, des éléments du terrain peuvent s'agglutiner dans l'espace délimité et faire obstacle à l'injection des dispositifs, ce qui peut empêcher de disposer les dispositifs de façon homogène autour de la paroi externe du tunnel. En outre, les dispositifs peuvent aussi s'agglutiner entre eux et boucher l'espace entre la paroi externe du tunnel et un obstacle dans l'espace délimité, en formant un amas qui empêche de former le revêtement sur une partie de la paroi externe du tunnel située au-delà de l'amas. Objet de l'invention Un objet de l'invention consiste à fournir un moyen pour amortir la convergence d'un terrain exercée sur un tunnel qui permette de palier les inconvénients cités ci-avant, et en particulier de fournir un moyen pour améliorer l'amortissement de la convergence du terrain. Selon un aspect, il est proposé un dispositif d'amortissement de la convergence d'un terrain, destiné à être intégré dans un revêtement d'un tunnel.FIELD OF THE INVENTION The invention relates to the damping of the convergence of a terrain, and is particularly applicable to tunnels. underground. State of the art In the field of tunnels, a cavity is, in general, dug underground, then a tunnel is formed in this cavity using voussoirs. The 15 voussoirs correspond to elements constituting a vault once assembled between them. When one digs the cavity in the ground, one modifies the balance of the ground and this one exerts more or less intense thrusts which tend to close the cavity thus created, one calls this phenomenon "the convergence of the ground". The tunnel segments can be sized to prevent the tunnel from collapsing under the thrust of the ground, but when the tunnel is made to a great depth, the thickness of the segments increases considerably. The voussoirs can also be reinforced with struts resting on the bottom of the tunnel, but these systems are difficult to put in place and can encumber the interior of the tunnel. The outer wall of the tunnel can also be covered by the injection of a product such as concrete, or by means of metal rings. But these products are rigid and do not effectively absorb the convergence of the field. French patent application FR1200989, which discloses a field convergence damping system comprising a coating covering an outer wall of a tunnel and which comprises devices each provided with a through hole. But some elements of the ground, such as stones, can be inserted inside the opening holes, which increases the breaking strength of the devices and decreases the damping of the convergence of the ground. Furthermore, the devices at the base of the tunnel can break under the weight of the tunnel, and cause a collapse thereof. These devices do not make it possible to strengthen the base of the tunnel. In addition, to achieve the coating, the devices must be injected in a space defined between the outer wall of the tunnel and the inner wall of the ground, by moving the devices by venturi suction. However, during the construction of the tunnel, elements of the ground can agglutinate in the defined space and obstruct the injection of the devices, which can prevent the devices from being arranged homogeneously around the outer wall of the tunnel . In addition, the devices can also agglutinate with each other and plug the gap between the outer wall of the tunnel and an obstacle in the defined space, forming a cluster which prevents the coating from forming on a part of the outer wall of the tunnel. tunnel beyond the cluster. OBJECT OF THE INVENTION An object of the invention is to provide a means for damping the convergence of a terrain exerted on a tunnel which makes it possible to overcome the drawbacks mentioned above, and in particular to provide a means for improving the amortization of land convergence. According to one aspect, it is proposed a device for damping the convergence of a terrain, intended to be integrated in a coating of a tunnel.
Le dispositif comporte un corps en céramique délimitant au moins une cavité fermée. Ainsi, on fournit un dispositif qui améliore l'amortissement de la convergence d'un terrain car la cavité fermée empêche une augmentation de la résistance à la rupture du dispositif. En effet, la cavité fermée empêche des éléments solides de s'introduire à l'intérieur du dispositif. En outre, ces éléments solides peuvent avoir une résistance à la rupture variable, ce qui peut entraîner une répartition hétérogène de l'amortissement autour de la paroi externe du tunnel. Le corps peut s'étendre selon un axe longitudinal du dispositif et comporte deux extrémités fermées.The device comprises a ceramic body delimiting at least one closed cavity. Thus, there is provided a device that improves the damping of the convergence of a terrain because the closed cavity prevents an increase in the breaking strength of the device. Indeed, the closed cavity prevents solid elements from being introduced inside the device. In addition, these solid elements can have a variable breaking strength, which can cause a heterogeneous distribution of damping around the outer wall of the tunnel. The body may extend along a longitudinal axis of the device and has two closed ends.
Les extrémités fermées peuvent avoir chacune une forme linéaire. Le corps peut avoir une forme cylindrique. Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un système d'amortissement de la convergence d'un terrain, le système comprenant un revêtement recouvrant au moins en partie une paroi externe d'un tunnel formé par des voussoirs et situé à l'intérieur d'une cavité creusée dans le terrain.The closed ends may each have a linear shape. The body can have a cylindrical shape. According to another aspect of the invention, there is provided a system for damping the convergence of a terrain, the system comprising a coating covering at least partly an outer wall of a tunnel formed by voussoirs and located at inside a cavity dug in the ground.
Le revêtement comporte une pluralité de dispositifs définis ci-avant. Ainsi, on fournit un revêtement ayant des dispositifs en céramique délimitant une cavité fermée, de façon à garantir un espace libre au sein du revêtement, noté volume résiduel, qui participe, notamment, à l'amortissement de la convergence du terrain. En particulier, la poussée du terrain a tendance à exercer une pression sur les dispositifs qui ont la capacité de se briser pour amortir la poussée. Grâce à de tels dispositifs, on offre un système qui permet de maintenir le tunnel en position par rapport à un axe longitudinal sensiblement centré du tunnel.The coating comprises a plurality of devices defined above. Thus, there is provided a coating having ceramic devices defining a closed cavity, so as to ensure a free space within the coating, noted residual volume, which participates, in particular, the damping of the terrain convergence. In particular, the ground thrust tends to exert pressure on devices that have the ability to break down to dampen the thrust. With such devices, there is provided a system that keeps the tunnel in position relative to a substantially centered longitudinal axis of the tunnel.
Le revêtement peut comprendre une pâte comportant un liquide dans lequel sont noyés les dispositifs. Grâce à une pâte, on peut injecter les dispositifs sous pression, pour notamment, contourner les obstacles dans l'espace délimité, empêcher un agglutinement des dispositifs, et ainsi améliorer le recouvrement de la paroi externe. En outre, le revêtement ainsi utilisé conserve des espaces libres, obtenus par les cavités fermées, pour garantir l'amortissement de la convergence du terrain.The coating may comprise a paste comprising a liquid in which the devices are embedded. With a paste, the devices can be injected under pressure, in particular to circumvent the obstacles in the defined space, prevent clumping devices, and thus improve the recovery of the outer wall. In addition, the coating thus used keeps free spaces, obtained by the closed cavities, to ensure the damping of the convergence of the ground.
Le liquide peut être durcissable. Grâce à un liquide durcissable, on peut fournir un renfort à la base du tunnel pour empêcher sont affaissement. En particulier, le liquide peut durcir jusqu'à devenir solide pour améliorer le renfort. Dans ce cas certains dispositifs peuvent se briser lors du durcissement, et d'autres dispositifs conservent leur cavité fermée pour amortir la convergence du terrain. Selon encore un autre aspect de l'invention, il est proposé un procédé de fabrication d'un dispositif d'amortissement de la convergence d'un terrain, comprenant une étape d'élaboration d'un cylindre creux en céramique malléable. Le procédé comporte une étape de fermeture des extrémités du cylindre creux de manière à obtenir un corps du dispositif délimitant au moins une cavité fermée, et une étape de cuisson du dispositif.The liquid can be hardenable. With a curable liquid, a reinforcement can be provided at the base of the tunnel to prevent sagging. In particular, the liquid can harden to solidity to improve the reinforcement. In this case some devices may break during curing, and other devices retain their closed cavity to dampen the convergence of the ground. According to yet another aspect of the invention, there is provided a method of manufacturing a device for damping the convergence of a field, comprising a step of producing a malleable ceramic hollow cylinder. The method comprises a step of closing the ends of the hollow cylinder so as to obtain a body of the device defining at least one closed cavity, and a cooking step of the device.
Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un procédé de fabrication d'un revêtement d'amortissement de la convergence d'un terrain, comprenant les étapes suivantes : former une cavité dans le terrain ; et former un tunnel dans la cavité à l'aide de voussoirs de façon à conserver un espace délimité entre une paroi externe du tunnel et une paroi interne de la cavité. Le procédé comprend en outre : une étape d'élaboration d'une pâte à partir d'un mélange d'un liquide avec plusieurs dispositifs comportant, chacun, un corps en céramique délimitant au moins une cavité fermée ; et une étape d'injection de la pâte dans l'espace délimité.According to another aspect of the invention, there is provided a method for manufacturing a damping coating of the convergence of a terrain, comprising the following steps: forming a cavity in the ground; and forming a tunnel in the cavity using voussoirs so as to maintain a defined space between an outer wall of the tunnel and an inner wall of the cavity. The method further comprises: a step of producing a paste from a mixture of a liquid with a plurality of devices each having a ceramic body defining at least one closed cavity; and a step of injecting the paste into the defined space.
Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation et de mise en oeuvre de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1, illustre schématiquement une vue en perspective d'un mode de réalisation d'un dispositif d'amortissement selon l'invention ; la figure 2, illustre schématiquement une vue en coupe du dispositif de la figure 1 ; la figure 3, illustre schématiquement une vue antérieure gauche du dispositif de la figure 1 ; la figure 4, illustre schématiquement une vue en perspective d'un autre mode de réalisation d'un dispositif d'amortissement selon l'invention ; la figure 5, illustre schématiquement une vue en coupe du dispositif de la figure 4 ; la figure 6, illustre schématiquement une vue postérieure droite du dispositif de la figure 4 ; la figure 7, illustre schématiquement une vue en coupe d'un mode de réalisation d'un système d'amortissement selon l'invention ; la figure 8, illustre schématiquement un état initial du système d'amortissement ; la figure 9, illustre schématiquement un état d'équilibre du système d'amortissement lorsque le terrain converge en direction du tunnel ; la figure 10, illustre de façon schématique une vue en coupe d'un tunnelier réalisant un tunnel souterrain ; la figure 11, illustre schématiquement un agrandissement local de la figure 10 au niveau des moyens d'injection des dispositifs d'amortissement ; la figure 12, illustre schématiquement un autre procédé d'injection des dispositifs d'amortissement ; la figure 13, illustre schématiquement un agrandissement local de la figure 12 au niveau des moyens d'injection des dispositifs d'amortissement ; et la figure 14, illustre schématiquement les principales étapes d'un procédé de fabrication d'un dispositif d'amortissement. Description détaillée De manière générale, bien que la présente invention procure des avantages particuliers dans le domaine des tunnels, elle est aussi applicable à tout élément qui est réalisé dans une cavité souterraine et qui est configuré pour résister à la convergence du terrain, par exemple des réceptacles ou cuves partiellement ou totalement enterrés.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other advantages and features will emerge more clearly from the following description of particular embodiments and implementations of the invention given as non-restrictive examples and represented in the accompanying drawings, in which: Figure 1 schematically illustrates a perspective view of an embodiment of a damping device according to the invention; Figure 2 schematically illustrates a sectional view of the device of Figure 1; Figure 3 schematically illustrates a left front view of the device of Figure 1; FIG. 4 schematically illustrates a perspective view of another embodiment of a damping device according to the invention; Figure 5 schematically illustrates a sectional view of the device of Figure 4; Figure 6 schematically illustrates a rear right view of the device of Figure 4; Figure 7 schematically illustrates a sectional view of an embodiment of a damping system according to the invention; Figure 8 schematically illustrates an initial state of the damping system; FIG. 9 schematically illustrates an equilibrium state of the damping system when the ground converges towards the tunnel; FIG. 10 schematically illustrates a cross-sectional view of a tunnel boring machine performing an underground tunnel; FIG. 11 schematically illustrates a local enlargement of FIG. 10 at the injection means of the damping devices; Figure 12 schematically illustrates another method of injecting the damping devices; FIG. 13 schematically illustrates a local enlargement of FIG. 12 at the injection means of the damping devices; and Figure 14 schematically illustrates the main steps of a method of manufacturing a damping device. DETAILED DESCRIPTION In general, although the present invention provides particular advantages in the field of tunnels, it is also applicable to any element which is made in an underground cavity and which is configured to resist the convergence of the ground, for example receptacles or vats partially or totally buried.
Les figures 1 à 3 illustrent un premier mode de réalisation d'un dispositif 1 d'amortissement de la convergence d'un terrain. Un tel dispositif 1 est particulièrement adapté pour être intégré au sein d'un revêtement 3 d'un tunnel 4, décrit ultérieurement aux figures 7 à 13. Le dispositif 1 a un corps 5 en céramique délimitant au moins une cavité fermée 6. La céramique est adaptée pour réaliser ces dispositifs, car elle est malléable avant une étape de cuisson de manière à pouvoir former une cavité fermée au sein du dispositif, et car elle devient solide après la cuisson. On entend par cavité fermée 6, un espace libre enfermé à l'intérieur du dispositif. Cet espace libre est en particulier étanche aux liquides. Par exemple, le corps 5 du dispositif 1 s'étend selon un axe longitudinal A du dispositif 1 et comporte deux extrémités fermées 7, 8. Les extrémités fermées 7, 8 peuvent avoir, chacune, une forme linéaire. Dans ce premier mode de réalisation, les extrémités 7, 8 sont parallèles entre elles. Par exemple, le corps 5 du dispositif 1 a une forme cylindrique. On entend ici par cylindre, un solide limité par une surface cylindrique engendrée par une droite, notée génératrice, parcourant une courbe plane fermée, notée directrice, et deux plans parallèles coupant les génératrices. En particulier, le corps 5 peut avoir une forme d'un tube. Le dispositif 1 peut également comprendre plusieurs cavités, communicant entre elles ou non. Avantageusement, les cavités fermées 6 des dispositifs 1 les empêchent de s'imbriquer les uns dans les autres, quelle que soit leur taille et leur forme. Sur les figures 4 à 6, on a représenté un deuxième mode de réalisation d'un dispositif 1 d'amortissement de la convergence d'un terrain. Dans ce deuxième mode de réalisation, les extrémités 7, 8 sont perpendiculaires entre elles. Sur la figure 7, on a représenté un système d'amortissement 10 de la convergence d'un terrain 2. Le système d'amortissement 10 comprend un revêtement 3 recouvrant au moins en partie, ou entièrement, une paroi externe 11 d'un tunnel 4 formé par des voussoirs 12 et situé à l'intérieur d'une cavité 13 creusée dans le terrain 2. Le tunnel 4 peut être ouvert et avoir une forme de U renversé, il peut également être fermé et avoir une forme ovoïde, ou tout autre forme. Préférentiellement, le tunnel 4 a une forme tubulaire. Le revêtement 3 comporte une pluralité de dispositifs 1, tels que définis ci-avant, et comporte une épaisseur référencée E. Une limite externe 14 du revêtement 3 est représentée par un trait en pointillés. Le revêtement 3 peut couvrir en partie la paroi externe 11 du tunnel 4, et préférentiellement le revêtement 3 recouvre entièrement le tunnel 4 de manière à obtenir une convergence isotrope du terrain 2 vers la paroi externe 11 du tunnel 4. On a également représenté un axe longitudinal centré L du tunnel 4. En outre, le revêtement 3 peut comprendre une pâte 15 comportant un liquide 16 dans lequel sont noyés les dispositifs 1. On entend par pâte, un mélange d'un liquide avec des éléments solides, qui peut prendre la forme du récipient qui le contient. Le liquide 16 peut être durcissable, c'est-à-dire qu'il est apte à se solidifier. Par exemple le liquide durcissable peut être un mortier, ou un béton, qui durcit par réactions chimiques des composants du mortier ou du béton. De manière générale, le mortier comprend du ciment, du sable et de l'eau. Le béton comprend, quant à lui, du ciment, du sable, du gravier et de l'eau. Lorsque la pâte 15 est réalisée à partir du mélange entre un liquide durcissable 16 et plusieurs dispositifs d'amortissement 1, elle devient une pâte durcissable 15. Une telle pâte 15 est particulièrement adaptée pour être injectée à la base du tunnel 4, lorsqu'on souhaite renforcer ce dernier et empêcher son affaissement. En variante, le liquide 16 peut être non durcissable, par exemple le liquide 16 peut être de la bentonite, c'est-à-dire un argile à fort pouvoir absorbant. En outre, la bentonite a une forte capacité de rétention d'eau. Lorsque la pâte 15 est réalisée à partir du mélange entre un liquide non durcissable 16 et plusieurs dispositifs d'amortissement 1, elle devient une pâte non durcissable 15. Une telle pâte est particulièrement adaptée lorsqu'on souhaite répartir de façon homogène les dispositifs d'amortissement 1 autour du tunnel 4.Figures 1 to 3 illustrate a first embodiment of a device 1 for damping the convergence of a field. Such a device 1 is particularly adapted to be integrated within a coating 3 of a tunnel 4, described later in FIGS. 7 to 13. The device 1 has a ceramic body 5 delimiting at least one closed cavity 6. The ceramic is adapted to achieve these devices because it is malleable before a cooking step so as to form a closed cavity within the device, and because it becomes solid after cooking. By closed cavity 6 is meant a free space enclosed inside the device. This free space is particularly liquid-tight. For example, the body 5 of the device 1 extends along a longitudinal axis A of the device 1 and has two closed ends 7, 8. The closed ends 7, 8 may each have a linear shape. In this first embodiment, the ends 7, 8 are parallel to each other. For example, the body 5 of the device 1 has a cylindrical shape. Here, the term "cylinder" means a solid bounded by a cylindrical surface generated by a straight line, denoted generatrix, traversing a closed planar curve, denoted as a director, and two parallel planes intersecting the generatrices. In particular, the body 5 may have a shape of a tube. The device 1 may also comprise several cavities, communicating with each other or not. Advantageously, the closed cavities 6 of the devices 1 prevent them from interlocking into each other, whatever their size and shape. FIGS. 4 to 6 show a second embodiment of a device 1 for damping the convergence of a terrain. In this second embodiment, the ends 7, 8 are perpendicular to each other. FIG. 7 shows a damping system 10 for the convergence of a terrain 2. The damping system 10 comprises a coating 3 covering at least partially, or entirely, an outer wall 11 of a tunnel 4 formed by voussoirs 12 and located inside a cavity 13 dug in the ground 2. The tunnel 4 can be open and have an inverted U shape, it can also be closed and have an ovoid shape, or any other form. Preferentially, the tunnel 4 has a tubular shape. The coating 3 comprises a plurality of devices 1, as defined above, and has a thickness referenced E. An outer limit 14 of the coating 3 is represented by a dashed line. The coating 3 may partially cover the outer wall 11 of the tunnel 4, and preferably the coating 3 completely covers the tunnel 4 so as to obtain an isotropic convergence of the ground 2 to the outer wall 11 of the tunnel 4. An axis has also been shown. In addition, the coating 3 may comprise a paste 15 comprising a liquid 16 in which the devices 1 are embedded. A paste, a mixture of a liquid with solid elements, which can take the shape of the container that contains it. The liquid 16 can be curable, that is to say it is able to solidify. For example the curable liquid may be a mortar, or concrete, which hardens by chemical reactions of the mortar or concrete components. In general, the mortar includes cement, sand and water. Concrete includes cement, sand, gravel and water. When the paste 15 is made from the mixture between a curable liquid 16 and several damping devices 1, it becomes a curable paste 15. Such a paste 15 is particularly suitable for being injected at the base of the tunnel 4, when wants to strengthen the latter and prevent its subsidence. Alternatively, the liquid 16 may be non-curable, for example the liquid 16 may be bentonite, i.e. a high absorbency clay. In addition, bentonite has a high water retention capacity. When the paste is made from the mixture between a non-hardenable liquid 16 and several damping devices 1, it becomes a non-hardenable paste 15. Such a paste is particularly suitable when it is desired to distribute the devices in a homogeneous manner. depreciation 1 around the tunnel 4.
Par ailleurs, une pâte 15, dans laquelle sont noyés les dispositifs d'amortissement 1, permet d'injecter ces derniers sous haute pression, par rapport à une injection directe des dispositifs seuls comme indiquée dans l'art antérieur. Une telle injection sous pression permet, notamment de disposer les dispositifs d'amortissement 1 en évitant des agglutinements de dispositifs 1 en amas intempestifs. On répartis ainsi mieux le revêtement autour de la paroi externe 11 du tunnel 4. Sur la figure 8, on a représenté schématiquement un état initial du système d'amortissement 10. Lorsqu'on réalise le tunnel 4 au sein de la cavité 13 souterraine, on dispose les voussoirs 12 de manière à former la voûte du tunnel 4. Par ailleurs, on injecte entre la paroi externe 11 du tunnel 4 et le terrain 2, une pluralité de dispositifs d'amortissement 1 tels que définis ci-avant, de manière à former le revêtement 3. On peut injecter les dispositifs d'amortissement 1 seuls, ou injecter la pâte 15 dans laquelle les dispositifs 1 sont noyés. Le revêtement 3 est alors disposé entre le terrain 2 et la paroi externe 11 du tunnel 4. Dans l'état initial, le revêtement 3 a une épaisseur générale E, qui est préférentiellement sensiblement constante le long de la paroi externe 11, et le terrain 2 présente une paroi interne 14, correspondant à la paroi interne de la cavité 13, qui repose en appui sur le revêtement 3, et qui est confondue avec la limite externe 14 du revêtement 3. De manière générale, les dispositifs d'amortissement 1 sont disposés au sein du revêtement 3 de manière aléatoire. Par « disposés de manière aléatoire», on entend que la disposition des dispositifs 1 n'est pas ordonnée, autrement dit les dispositifs 1 peuvent être désalignés, non coaxiaux, etc. Les dispositifs 1 occupent un volume, noté volume d'occupation, au sein du revêtement 3, et garantissent un volume inoccupé, noté volume résiduel, correspondant à la somme des volumes des cavités fermées 6.Furthermore, a paste 15, in which the damping devices 1 are embedded, makes it possible to inject the latter under high pressure, with respect to direct injection of the devices alone as indicated in the prior art. Such injection under pressure makes it possible, in particular to arrange the damping devices 1 avoiding clumping of devices 1 in untimely clusters. The coating is thus better distributed around the outer wall 11 of the tunnel 4. FIG. 8 schematically shows an initial state of the damping system 10. When the tunnel 4 is made in the underground cavity 13, the voussoirs 12 are arranged in such a way as to form the arch of the tunnel 4. Furthermore, a plurality of damping devices 1 as defined above are injected between the outer wall 11 of the tunnel 4 and the ground 2 in such a way that to form the coating 3. It is possible to inject the damping devices 1 alone, or to inject the paste 15 in which the devices 1 are embedded. The coating 3 is then disposed between the ground 2 and the outer wall 11 of the tunnel 4. In the initial state, the coating 3 has a general thickness E, which is preferably substantially constant along the outer wall 11, and the ground 2 has an inner wall 14, corresponding to the inner wall of the cavity 13, which rests on the lining 3, and which coincides with the outer limit 14 of the lining 3. In general, the damping devices 1 are disposed within the coating 3 in a random manner. By "randomly arranged" is meant that the arrangement of the devices 1 is not ordered, ie the devices 1 may be misaligned, non-coaxial, etc. The devices 1 occupy a volume, denoted volume of occupation, within the coating 3, and guarantee an unoccupied volume, noted residual volume, corresponding to the sum of the volumes of the closed cavities 6.
De manière générale, le volume résiduel va permettre, notamment, d'amortir la convergence du terrain 2. En effet, dans l'état initial, le terrain 2 exerce une pression de convergence initiale sur le revêtement 3 et en direction de la paroi externe 11 du tunnel 4. Par pression de convergence du terrain 2, on entend les forces mises en oeuvre dans les mouvements d'un terrain au cours du temps. Du fait des mouvements du terrain 2, celui-ci va avoir tendance à converger vers la paroi externe 11 du tunnel 4. Ainsi, le revêtement 3 va permettre un rapprochement progressif de la paroi interne 14 du terrain 2 vers la paroi externe 11 du tunnel 4, jusqu'à ce que le terrain 2 occupe un état d'équilibre. Dans l'état d'équilibre, la pression de convergence est inférieure à la pression initiale. Le système d'amortissement 10 permet donc d'amortir la convergence du terrain jusqu'à un état d'équilibre pour lequel la pression de convergence est supportée par les voussoirs 12. En d'autres termes, en l'absence d'un système d'amortissement 10, il faut conformer les voussoirs 6 pour résister à la pression de convergence initiale du terrain. Le système d'amortissement 10 permet, notamment, de diminuer l'épaisseur des voussoirs 12 pour la réalisation des tunnels souterrains 4, et évite un endommagement des voussoirs 12. Selon le degré d'amortissement que l'on souhaite, on adapte l'épaisseur des parois des dispositifs d'amortissement 1 en fonction de la pression de convergence du terrain 2. Plus particulièrement, l'épaisseur des parois est choisie pour que la pression de convergence du terrain soit supérieure à la résistance de rupture des dispositifs 1 et pour que les dispositifs 1 puissent se briser sous la pression de convergence, libérant un espace pour le terrain 2.In general, the residual volume will allow, in particular, to dampen the convergence of the terrain 2. In fact, in the initial state, the terrain 2 exerts an initial convergence pressure on the coating 3 and towards the outer wall 11 of the tunnel 4. By convergence pressure of the terrain 2, we mean the forces used in the movements of a terrain over time. Due to the movements of the terrain 2, it will tend to converge towards the outer wall 11 of the tunnel 4. Thus, the coating 3 will allow a progressive approximation of the inner wall 14 of the ground 2 to the outer wall 11 of the tunnel 4, until the terrain 2 is in a state of equilibrium. In the equilibrium state, the convergence pressure is lower than the initial pressure. The damping system 10 thus makes it possible to damp the convergence of the terrain to a state of equilibrium for which the convergence pressure is supported by the voussoirs 12. In other words, in the absence of a system 10 damping, it is necessary to conform the voussoirs 6 to resist the initial convergence pressure of the ground. The damping system 10 makes it possible, in particular, to reduce the thickness of the voussoirs 12 for the realization of the underground tunnels 4, and avoids damage to the voussoirs 12. Depending on the degree of damping that one wishes, one adapts the thickness of the walls of the damping devices 1 as a function of the land convergence pressure 2. More particularly, the thickness of the walls is chosen so that the convergence pressure of the ground is greater than the breaking strength of the devices 1 and for that the devices 1 can break under the convergence pressure, freeing up space for the ground 2.
Lorsque le terrain 2 flue vers le revêtement, le terrain 2 a tendance à briser les dispositifs 1, jusqu'à atteindre un état d'équilibre dans lequel le terrain 2 est à une distance F inférieure à l'épaisseur du revêtement E initiale. La résistance à la rupture des dispositifs 1 est inférieure à la pression de convergence du terrain de façon à permettre l'écrasement des dispositifs. On a représenté par la référence 19 des dispositifs brisé. Autrement dit, les 301 2 5 1 3 11 dispositifs 1 peuvent comprendre, tous ou certains d'entre eux, un état dans lequel ils sont brisés. Ceci permet d'absorber les déplacements du terrain sans endommager le tunnel 4. 5 Un tel système d'amortissement 1 peut être réalisé en utilisant un tunnelier 20. Le tunnelier 20 permet de forer la roche sous terre pour former la cavité 13, pour installer les voussoirs 12, puis disposer les dispositifs d'amortissement 1, comme décrits ci-avant, entre les voussoirs 12 et la paroi interne 14 du terrain 2. Les dispositifs 1 peuvent être injectés entre la paroi 10 externe 11 formée par les voussoirs 12 et la paroi interne 14, par une injection sous pression à l'aide d'une pompe. Les figures 10 et 11 illustrent schématiquement un tunnelier 20 en train de creuser une cavité 13 dans un terrain 2 selon la direction F1. L'avant du 15 tunnelier 20 est équipé de moyens 21 assurant l'abattage de la roche du terrain 2. Ces moyens d'abattage 21 situés sur une extrémité du tunnelier 20, à la gauche des figures 10 et 11, peuvent comporter des têtes de forage. Bien que cela ne soit pas représenté, l'avant du tunnelier 20, équipé des moyens d'abattage 21, coopère avec des moyens d'extraction de la roche 20 par exemple comme le marinage ou des convoyeurs (bande transporteuse). Une partie du tunnelier 20 assure la mise en place des voussoirs 12 au fur et à mesure de l'avancement du tunnelier 20 selon la direction F1. En outre, le tunnelier 20 comporte des moyens d'injection 22 pour injecter les dispositifs d'amortissement 1, pour combler un espace d'épaisseur E délimité entre les 25 voussoirs 12 et la paroi interne 14 de la cavité 13 formée par l'avancement du tunnelier 20. Dans le mode de mise en oeuvre illustré aux figures 10 et 11, les moyens d'injection 22 sont intégrés au tunnelier 20, c'est-à-dire que le tunnelier 20 30 comporte une partie arrière (aussi appelée bouclier du tunnelier) située entre les voussoirs 12 et la paroi interne 14 du terrain 2. Cette partie arrière comporte un tube 23 d'injection des dispositifs 1. Le tube 23 étant solidaire du tunnelier 20, il avance au fur et à mesure du déplacement de façon à combler l'espace délimité entre les voussoirs 12 et la paroi interne 14 du terrain 2 au cours de la formation de la cavité 13. La flèche F2 de la figure 11 indique le chemin emprunté par les dispositifs 1 lors de leur injection. Dans un autre mode de réalisation, illustré aux figures 12 et 13, les moyens d'injection 22 sont formés par des ouvertures pratiquées dans les voussoirs 12 de façon à coopérer avec un système d'injection des dispositifs d'amortissement 1. Une fois que l'espace délimité est comblé par les dispositifs 1 jusqu'à une ouverture des voussoirs 12, ladite ouverture est colmatée, et le système de convoyage est déplacé au niveau d'une autre ouverture située en direction des moyens d'abattage 21 du tunnelier 20.When the ground 2 flows towards the coating, the ground 2 has a tendency to break the devices 1, until reaching a state of equilibrium in which the ground 2 is at a distance F lower than the thickness of the initial coating E. The breaking strength of the devices 1 is less than the convergence pressure of the ground so as to allow the crushing of the devices. There is shown by reference 19 broken devices. In other words, the devices 1 may comprise all or some of them in a state in which they are broken. This makes it possible to absorb the displacements of the ground without damaging the tunnel 4. 5 Such a damping system 1 can be achieved by using a tunnel boring machine 20. The tunnel boring machine 20 makes it possible to drill the rock underground to form the cavity 13, to install the voussoirs 12, then have the damping devices 1, as described above, between the voussoirs 12 and the inner wall 14 of the ground 2. The devices 1 can be injected between the outer wall 11 formed by the voussoirs 12 and the inner wall 14, by injection under pressure using a pump. Figures 10 and 11 schematically illustrate a tunnel boring machine 20 digging a cavity 13 in a field 2 in the direction F1. The front of the tunnel boring machine 20 is equipped with means 21 for felling the rock of the ground 2. These felling means 21 located on one end of the tunnel boring machine 20 to the left of FIGS. 10 and 11 may comprise heads drilling. Although this is not shown, the front of the tunnel boring machine 20, equipped with the slaughter means 21, cooperates with means for extracting the rock 20, for example as pickling or conveyors (conveyor belt). Part of the TBM 20 ensures the establishment of the voussoirs 12 as the progress of the TBM 20 according to the direction F1. In addition, the tunneling machine 20 comprises injection means 22 for injecting the damping devices 1, to fill a space of thickness E delimited between the voussoirs 12 and the inner wall 14 of the cavity 13 formed by the advancement of the tunnel boring machine 20. In the embodiment illustrated in FIGS. 10 and 11, the injection means 22 are integrated into the tunnel boring machine 20, that is to say that the tunnel boring machine 20 comprises a rear part (also called a shield of the tunneling machine) situated between the voussoirs 12 and the inner wall 14 of the ground 2. This rear part comprises a tube 23 for injecting the devices 1. The tube 23 being integral with the tunneling machine 20, it advances as the displacement of to fill the space defined between the voussoirs 12 and the inner wall 14 of the ground 2 during the formation of the cavity 13. The arrow F2 of Figure 11 indicates the path taken by the devices 1 during their injection. In another embodiment, illustrated in Figures 12 and 13, the injection means 22 are formed by openings in the voussoirs 12 so as to cooperate with an injection system damping devices 1. Once the defined space is filled by the devices 1 until an opening of the voussoirs 12, said opening is clogged, and the conveying system is moved to another opening located towards the slaughtering means 21 of the TBM 20 .
De manière générale, un procédé de fabrication d'un revêtement d'amortissement de la convergence d'un terrain 2 comprend les étapes suivantes : former une cavité 13 dans le terrain 2, par exemple à l'aide d'un tunnelier 20 ; former un tunnel 4 dans la cavité 13 à l'aide de voussoirs 6, par exemple au fur et à mesure de l'avancement du tunnelier 20, de façon à conserver un espace délimité entre une paroi externe 11 du tunnel 4 et une paroi interne 14 de la cavité 13 ; élaborer une pâte à partir d'un mélange d'un liquide avec plusieurs dispositifs d'amortissement 1 comportant, chacun, un corps en céramique délimitant au moins une cavité fermée ; et injecter la pâte dans l'espace délimité. L'injection des dispositifs permet, notamment, de maintenir le tunnel fixe selon l'axe longitudinal initial. Le maintien du tunnel peut être avantageusement amélioré du fait que l'espace à combler entoure le tunnel.In general, a method of manufacturing a damping coating for the convergence of a terrain 2 comprises the following steps: forming a cavity 13 in the ground 2, for example using a tunnel boring machine 20; forming a tunnel 4 in the cavity 13 with the help of voussoirs 6, for example as the tunneling machine 20 progresses, so as to maintain a space delimited between an outer wall 11 of the tunnel 4 and an inner wall 14 of the cavity 13; developing a paste from a mixture of a liquid with a plurality of damping devices 1 each having a ceramic body defining at least one closed cavity; and inject the paste into the defined space. The injection of the devices makes it possible, in particular, to maintain the fixed tunnel along the initial longitudinal axis. The maintenance of the tunnel can be advantageously improved because the space to be filled surrounds the tunnel.
Le fait d'entourer le tunnel de dispositifs permet d'une part de faire reposer le tunnel sur un lit de dispositifs et d'autre par d'obtenir une convergence isotrope du terrain dans lequel est disposé le tunnel.The fact of surrounding the tunnel of devices makes it possible, on the one hand, to rest the tunnel on a bed of devices and, on the other hand, to obtain an isotropic convergence of the terrain in which the tunnel is located.
Sur la figure 14, on a représenté les principales étapes d'un procédé de fabrication d'un dispositif d'amortissement 1. Le procédé de fabrication du dispositif d'amortissement comporte les étapes successives suivantes : élaborer S1 un cylindre creux en céramique malléable; fermer S2 des extrémités du cylindres creux de manière à obtenir un corps d'un dispositif délimitant au moins une cavité fermée ; et cuire le dispositif S3.FIG. 14 shows the main steps of a method of manufacturing a damping device 1. The manufacturing method of the damping device comprises the following successive steps: developing S1 a malleable ceramic hollow cylinder; closing S2 of the ends of the hollow cylinders so as to obtain a body of a device delimiting at least one closed cavity; and bake the device S3.
Le cylindre creux malléable peut avoir une forme tubulaire. Lors de l'étape de fermeture des extrémités, on peut utiliser une pince 30 pour pincer chaque extrémité du corps 5 afin de créer la cavité fermée 6. L'étape de cuisson S3 peut être mise en oeuvre en utilisant un four, par exemple en chauffant le dispositif à une température supérieure à 900°C, en particulier à 1050°C, pendant une période de vingt à trente-six heures, afin de solidifier le dispositif.The malleable hollow cylinder may be tubular in shape. During the closing step of the ends, it is possible to use a clamp 30 to pinch each end of the body 5 in order to create the closed cavity 6. The cooking step S3 can be carried out using an oven, for example made of heating the device to a temperature above 900 ° C, in particular at 1050 ° C, for a period of twenty to thirty-six hours, in order to solidify the device.
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