Des spécialistes russes ont trouvé un moyen de prévenir l'écroulement des tunnels de métro

Des spécialistes de l'Université nationale de science et de technologie MISiS ont identifié les facteurs qui entraînaient l'effondrement des structures porteuses des tunnels souterrains, ce qui permettra de mettre au point des mesures de prévention et de réduire le coût de l'exploitation et de la construction du métro et d'autres édifices souterrains. Les résultats de leurs travaux ont été publiés dans la revue IOP Conference Series: Materials Science and Engineering.

Les défauts des structures porteuses des constructions souterraines pourraient entraîner des accidents et des réparations coûteuses, dont le montant serait compris entre 25% et 100% du coût de la construction. Rendre le revêtement plus durable est donc une tâche prioritaire dans le secteur de la planification des structures souterraines.

La qualité de la construction, la durée de vie et les dépenses capitales dépendent du type de revêtement et de sa technologie, explique Elena Koulikova, professeure à la chaire de la construction des édifices souterrains et des entreprises minières à la MISiS.

«La découverte du mécanisme de formation de défauts dans le garnissage intérieur (du revêtement) permet de mettre au point des mesures visant à prévenir leur apparition et à réduire le coût de l'exploitation et de la construction des édifices souterrains», précise-t-elle.

Les études ont montré que les défauts dans les structures souterraines survenaient essentiellement à cause du flux de filtration.

«Dans les tunnels profonds, les zones de filtration d'eau sont concentrées sur les parties latérales des tunnels; dans les tunnels peu profonds — pratiquement au niveau de la rigole du tunnel et près de la fermeture. Les zones de filtration se trouvent donc près de la jonction entre l'isolation et le joint de bétonnage», poursuit Elena Koulikova.

D'après les chercheurs, les principaux facteurs entraînant la destruction d'un tunnel sont l'usure hydro-abrasive de la rigole, le délavage de la chaux libre du béton sous l'impact des eaux extérieures, ainsi que la corrosion gazière et chimique provoquée par les liquides agressifs coulant dans les tunnels.

Ces facteurs, ensemble ou séparément, dégradent le revêtement des tunnels jusqu'à un état accidenté, ou le mettent hors service pendant une longue période.

Selon les spécialistes, lors de la planification et de l'installation des structures porteuses des installations souterraines il convient d'accorder une attention particulière au choix des matériaux de la structure et de l'hydro-isolation, ainsi qu'aux méthodes technologiques de mise en place de jointures imperméables entre les blocs de bétonnage.

Afin d'analyser les processus géomécaniques et de filtration, les chercheurs ont fait appel aux méthodes de mécanique classique d'un corps solide, aux lois du flux des liquides et à la théorie du risque d'urgence. Ils ont également traité statistiquement les données expérimentales obtenues lors de l'analyse de plus de 10 types de tunnels de canalisation d'une longueur totale de 67 km, et de plus de 70 tunnels avec un revêtement basé sur des structures en béton armé préfabriquées.