JOURNÉES GÉOTECHNIQUE

Transcription

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2 Risque de renard hydraulique Modélisation des écoulements dans le corps de Digue Hichem TACHRIFT Hichem TACHRIFT Page 2/19

3 Introduction Contexte Plan Loire Grandeur Nature - Opérations de confortement des levées de la Loire - Actions menées par l AITL et les DDE Secteurs étudiés : - Digue de Saint Père sur Loire (45) - Digue de Onzain (41) - Digues de Nevers (58) Objectifs fixés au LRPC de Clermont - Ferrand : - Estimer le risque de renard hydraulique - Proposer des solutions de confortement pertinentes Hichem TACHRIFT Page 3/19

4 LES PLÉNIÈRES 2008 DU LCPC Introduction - Le Renard hydraulique L un des mécanismes les plus fréquents engendrant les ruptures, Évaluation du risque de renard complexe, source : cemagref Approche de Lane peu satisfaisante, 3H i= L Hichem TACHRIFT Page 4/19

5 Approche de Lane Comparer i à i critique Hichem TACHRIFT Page 5/19

6 Introduction : Principe de la démarche (1/2) Prendre en compte les gradients maximum aux points d émergence coté val, en prenant en compte l anisotropie des perméabilités Comparer ce gradient au gradient critique i e = max V Ks Ks = K h sin 2 KhKv α + K v cos 2 α H. JOSSEAUME P. LEBRETON Estimer le gradient d émergence par simulation numérique des en régime transitoire Hichem TACHRIFT Page 6/19

7 Introduction : Principe de la démarche (2/2) Avantages : Prise en compte de la nature et structure de la digue Simulation en régime transitoire : prise en compte du caractère temporaire de la mise en charge de la levée Permet d étudier l effet de certaines solutions de confortement Inconvénients : L approche repose toujours sur cette notion de «gradient critique» qui peut être discutée Pas de prise en compte des cheminements préférentiels sur interfaces «sensibles» Hichem TACHRIFT Page 7/19

8 Construction du modèle Définition du profil type : prise en compte des caractéristiques géométriques et de la structure des levées de la Loire Ouvrages anciens remontant souvent au moyen age Ouvrages rehaussés et renforcés au fil du temps Source : R. Dion Hichem TACHRIFT Page 8/19

9 Construction du modèle Définition du profil type : 1/ Visite de terrain 2/ Synthèse des données issues d études géotechniques (LR Autun et Blois) 3/ Estimation des caractéristiques hydrodynamiques des matériaux (kh, Kv; S) Nevers Saint Père Hichem TACHRIFT Page 9/19

10 Construction du modèle (2/4) 1/ Utilisation de Cesar LCPC (module NSAT) 2/ Construction du modèle selon la structure et les aménagements envisagés Hichem TACHRIFT Page 10/19

11 Les conditions limites (3/4) 1/ Coté Loire : Prise en compte du limnigramme type de la Loire (issue des études hydrauliques) Coté Loire limnigramme type Coté val / Coté val : niveau d eau pris constant durant tout l événement (nappe subaffleurante ou cote définie par un plan d eau) Hichem TACHRIFT Page 11/19

12 Le calage 1/ méconnaissance de nombreux paramètres hydrogéologiques (S, ω, paramètres de la zone non saturée) h 2/ méconnaissance du rapport d anisotropie (1, 10, 25, 100?) Le calage s avère nécessaire mais aucun élément historique disponible Approche retenue K = K Les paramètres peu sensibles sont définis en fonction de la nature des matériaux. Pour ce qui est de la perméabilité (paramètre clef), le choix a été fait de travailler sur des «fourchettes» de perméabilité. En l état initial, on retient au final le cas vraisemblable le plus défavorable. v Hichem TACHRIFT Page 12/19

13 Résultats (1/2) Les gradients maximums sont toujours observés au pic de crue ou en début de décrue Résultats de la simulation au pic de crue Visualisation des vecteurs vitesses Le cas le plus défavorable est un milieu homogène Perméabilité des alluvions (en m/s) Perméabilité du corps de digue (en Gradient maximum observé m/s) , , , ,15 Hichem TACHRIFT Page 13/19

14 Résultats (2/2) : influence du facteur d anisotropie en régime transitoire K K h v =10 K Kh h = 25 = 100 K Kv v Hichem TACHRIFT Page 14/19

15 Recherche de solutions de confortement par modélisation Le cas des digues de Nevers 1/ La pose d une palplanche à différentes profondeurs 2/ Le pose d un remblai peu perméable coté fleuve avec différentes pentes 3/ La pose d une géomembrane coté fleuve ancrée à différentes profondeurs Hichem TACHRIFT Page 15/19

16 Recherche de solutions de confortement Pose d une palplanche ancrée à différentes profondeurs palplanche battue à 10 m Visualisation de la surface piézométrique et des lignes de courant Profondeur de la palplanche (en m) gradient maximum simulé 6.5 0, La pose de palplanche permet d écarter le risque de renard sans être ancrée au substratum (gradient initial 0,18) Hichem TACHRIFT Page 16/19

17 Recherche de solutions de confortement Pose de remblais peu perméables (10-6 m/s) Pente du talus gradients maximums simulées Pente à 3 pour 1 (18 ) 0,07 Pente à 2 pour 1(26,5 ) 0,08 Pente à 3 pour 2 (33,7 ) 0,08 La pose du remblai permet de diviser par 2,5 le gradient maximum écartant ainsi le risque de renard hydraulique Hichem TACHRIFT Page 17/19

18 Recherche de solutions de confortement Pose d une géomembrane Membrane «ancrée» à 3 m Visualisation de la surface piézométrique et des lignes de courant Geomembrane ancrée à 0 Geomembrane ancrée à 1 Geomembrane ancrée à 3 m m m 0,12 0,11 0,09 La pose de la géomembrane écarte le risque de renard - L ancrage a 3 m n apporte pas un grand gain - La solution est moins efficace que le remblai Hichem TACHRIFT Page 18/19

19 Recherche de solutions de confortement Les solutions de confortement peuvent être hiérarchisées (Palplanche / Remblai peu perméable / Géomembrane) Selon le risque de renard initial, on peut plus ou moins opter pour les différentes solutions Hichem TACHRIFT Page 19/19

20 Conclusion Approche permettant d appréhender «au mieux» le risque de renard hydraulique Approche permettant de hiérarchiser et de comparer les différentes solutions de comportement de type «imperméabilisation coté fleuve» : permet une aide à la décision pour le maître d ouvrage Il existe beaucoup de limites : - Calage délicat voire impossible (on travaille alors sur des «fourchettes») - Notion de gradient critique - Approche numérique peut poser des problèmes de convergences Hichem TACHRIFT Page 20/19

21 Conclusion Ne permet pas d appréhender des solutions types «drainage coté val» qui sont économiquement les plus intéressantes Cas idéal dans le cas des levées de la Loire : traitement des terrains coté val permettant de les rendre cohérents et drainants Hichem TACHRIFT Page 21/19