Transcription

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2 Présentation Justification des digues Particularités des remblais routiers 2 Contenu de normes d'essais et de travaux 2

3 Les mécanismes de ruine d une digue l état-limite ultime de stabilité d ensemble (glissement) ; l état-limite ultime de soulèvement hydraulique au pied aval ; l état-limite ultime de défaut de portance (poinçonnement de la fondation) ; l'état-limite ultime d'affouillement en pied amont ; les états-limites deboulance, résistance à l érosion interne résistance à l érosion externe ; 3 Contenu de normes d'essais et de travaux 3

4 Les situations de calcul Situation normale d exploitation Situation transitoire Situations de crues : rares exceptionnelles extrêmes Situations sismiques Défaillance d un composant 4 Contenu de normes d'essais et de travaux 4

5 Stabilité d ensemble Calcul par méthodes des tranches : (Bishop, perturbations, Morgenstern ) 5 Contenu de normes d'essais et de travaux 5

6 Différentes phases de l érosion interne 1.initiation 2. non-filtration 3. progression 4. rupture : 6 Contenu de normes d'essais et de travaux 6

7 Stabilité d ensemble : hydraulique souterraine 1/ régime permanent approche simple, très défavorable 2/ régime transitoire prise en compte de l hydrogramme de crue => modèles numérique (MDF, MEF) 7 Contenu de normes d'essais et de travaux 7

8 Soulèvement de pied aval - Portance PORTANCE q u = c u N c (γ # 1,68) Nc = ( π+2) si B>D : formule Mandel => 4 + 0,5B/D SOULEVEMENT DU PIED AVAL Sous pressions sous couche imperméable claquage et uplift (γ # 1,33) BOULANCE 8 Contenu de normes d'essais et de travaux 8

9 AFFOUILLEMENT Érosion externe locaux généralisés SURVERSE Phénomènes régressifs 9 Contenu de normes d'essais et de travaux 9

10 Érosion interne l érosion régressive: sous l action du gradient hydraulique aval les particules sont entraînées créant un conduit qui progresse alors vers l amont, l érosion de contact: l écoulement à travers un sol grossier érode les particules d un sol fin et les transporte dans la matrice du sol grossier, l érosion de conduit: l eau qui circule dans un conduit (défaut initial de type terrier ou racine) érode les particules qui constituent les parois du conduit la suffusion: dans un sol à granulométrie étalée ou discontinue l écoulement transporte les particules les plus fines au travers de la matrice du sol (capacité d autofiltration). 1 0 Contenu de normes d'essais et de travaux 10

11 Différentes phases de l érosion interne 1. initiation : un mécanisme d érosion se développe : des particules sont entraînées par l écoulement, en quantité significative (critère hydraulique + granulométrique). Il convient de considérer deux composantes : - composante pression (gradient) - composante de trainée (vitesse) 2. non-filtration (phase parfois appelée continuation) : les particules entraînées par l érosion cheminent jusqu à un exutoire non filtré ; 1 1 Contenu de normes d'essais et de travaux 11

12 Différentes phases de l érosion interne 3. progression : le phénomène se maintient ou s accélère, sans trouver de configuration stabilisée => les particules sont entraînées => perte progressive de matériaux Interruption de la progression : - effondrement des conduits - incapacité d emporter les particules (développement de pertes de charges) - épuisement des particules transportables 4. rupture : une brèche se développe ; l érosion externe prend le relai. 1 2 Contenu de normes d'essais et de travaux 12

13 Érosion régressive amorce gradient et vitesses formation du conduit sand boil (boulance) 1 3 Contenu de normes d'essais et de travaux 13

14 Érosion régressive 1.initiation : un mécanisme d érosion se développe : des particules sont entraînées par l écoulement, en quantité significative (critère hydraulique + granulométrique). Il convient de considérer deux composantes : - composante pression (gradient) - composante de traînée (vitesse) 2. non-filtration (phase parfois appelée continuation) : les particules entraînées par l érosion cheminent jusqu à un exutoire non filtré ; 3. progression : le phénomène se maintient ou s accélère, sans trouver de configuration stabilisée ; 4. rupture : une brèche se développe ; l érosion externe prend le relais. 1 4 Contenu de normes d'essais et de travaux 14

15 Érosion de conduit 1. Défaut préexistant terrier, complexe racinaire 2. continuation Matériau cohésif (sauf phénomène de claquage hydraulique) ; 3. progression : Élargissement du conduit (matériau avec forces de cohésion suffisamment faibles) ; 4. rupture : une brèche se développe ; l érosion externe prend le relais. 1 5 Contenu de normes d'essais et de travaux 15

16 Érosion de contact 1.initiation : contraste hydraulique entre la fondation (sols grossiers) et la digue (sols fins) => arrachement et entraînement des sols particules de sols fins dans la matrice grossière 2. non-filtration : les particules entraînées par l érosion cheminent dans le sol grossier => condition de filtre ; 3. progression : persistance du phénomène évacuation des particules erodées ; 4. rupture : fontis, tassements, conduit (claquage, érosion de conduit ) 1 6 Contenu de normes d'essais et de travaux 16

17 Suffusion 1.initiation : Arrachement des particules fines et transport au sein de la matrice 2. non-filtration : Critère de filtre entre les fractions fines et grossières ; 3. continuation : Nécessité d un débourrage du colmatage par les particules fines 1 7 Contenu de normes d'essais et de travaux 17

18 Application aux remblais routiers Les matériaux constitutifs de remblais routiers sont généralement bien compactés moins sensibles aux phénomènes hydrodynamiques La constitution des remblais routiers est souvent connue et maîtrisée possibilité d évaluer la sensibilité aux phénomènes d érosion interne MAIS Les remblais sont très fortement hétérogènes (nature des matériaux, compactage) et l érosion interne se développe dans des points singuliers Les remblais routiers présentent de nombreux ouvrages traversants (assainissement) 1 8 Contenu de normes d'essais et de travaux 18

19 Effondrement du remblai de l A Contenu de normes d'essais et de travaux 19

20 Effondrement du remblai de l A75 Au PK sens Millau Montpellier lors de pluies exceptionnelles (plus de 330 mm en 24h) le remblai autoroutier a subi une rupture violente 2 0 Contenu de normes d'essais et de travaux 20

21 DIAGNOSTIC Effondrement du remblai de l A75 Mise en charge àl amont (plus de 5m) => gradient moyen = 0,17 => phénomène d érosion interne de type érosion régressive + suffusion dans le lit de pose de l ouvrage (critère de Lane pour un sable moyen) => dégraphage de la buse Puis mise en charge et érosion externe du remblai 2 1 Contenu de normes d'essais et de travaux 21

22 Visite technique approfondie le la digue de Vaulx-en-Velin LE SITE => A42 et de la RN 346 (6,7 km) 2 2 Contenu de normes d'essais et de travaux 22

23 VTA de la digue de Vaulx-en-Velin Les attendus de la VTA : Observations détaillées ; Détermination des points de faiblesse ; Suites àdonner en matière de surveillance, d exploitation, d entretien, de reconnaissances complémentaires, de diagnostic ou de confortement. 2 3 Contenu de normes d'essais et de travaux 23

24 VTA digue de Vaulx-en-Velin (identification des points singuliers) 2 4 Contenu de normes d'essais et de travaux 24

25 VTA digue de Vaulx-en-Velin (cartographie des points singuliers) 2 5 Contenu de normes d'essais et de travaux 25

26 VTA digue de Vaulx-en-Velin (propositions de reconnaissances complémentaires) 2 6 Contenu de normes d'essais et de travaux 26