8. Tenue à la mer de talu en enrochement 8.1. Introduction Le talu en enrochement prennent une place de plu en plu importante dan la contruction de ouvrage maritime défenif. Cela tient à pluieur raion qui ont leur facilité de contruction et d'entretien, leur bonne tenue à la mer, et leur coût ouvent plu faible que celui de autre type de contruction. Ce chapitre et conacré à l'étude de la tenue à la mer de talu en enrochement en profondeur contante. 8.. Section de la digue La digue en enrochement et implantée dan une profondeur d'eau de 1 mètre. Sa cote d'araée et établie à 14.50 mètre au deu du fond. Pour de raion de contruction, le ommet du noyau doit être praticable en camion. Sa largeur minimale et donc de 3.5 mètre. La figure 8.1 préente le chéma de principe. La pente extérieure et de /1 tandi que le talu intérieur et un peu plu raide, de 4/3. Figure 8.1 : Schéma de principe de la ection d'une digue en enrochement. Le caractéritique générale adoptée pour la digue en enrochement (figure 8.1) ont donnée dan le tableau 8.1. Jean Bougi - Ingénieur Coneil 06650 Opio Page 08-1 / 7
Cote d'araée 14.50 m Profondeur moyenne 1.00 m Dalle de circulation en béton armé largeur 3.50 m épaieur 0.30 m Noyau en tout venant 0 à 500 kg Filtre carapace extérieure mae de bloc 0.5 à 1 t pente /1 épaieur ( couche) 1.40 m Carapace extérieure mae de bloc à 4 t pente /1 épaieur ( couche).30 m Carapace du môle mae de bloc à 4 t pente /1 épaieur ( couche).30 m Carapace intérieure mae de bloc 1 à t pente 4/3 épaieur 1.80 m Tableau 8.1 : Caractéritique générale de la digue. 8.3. Echantillonnage de la carapace Pour évaluer la tabilité de talu de digue en enrochement, il exite de nombreue formule empirique fondée ur l'analye dimenionnelle. La plu utiliée d'entre elle et, an doute, la formule de Hudon, ce qui lui confère l'un de meilleur retour d'expérience. En déignant par : M la mae minimale de enrochement de la carapace, H la hauteur crête à creux de la houle incidente, 650 kg/m 3 la mae volumique du matériau de enrochement, e 108 kg/m 3 la mae volumique de l'eau, cotg α la pente du talu (longueur ur hauteur), K d un coefficient adimenionnel iu de l'expérience. elle 'écrit : (8.1) M = K d e H 1 3 3 cotgα Le eai ur modèle réduit qui ont permi d'obtenir le coefficient K d ont généralement été réalié avec une houle régulière. Aini, i dan le ca d'une houle régulière, la hauteur de la houle à prendre en compte dan la formule de Hudon et évidente, il n'en va pa de même dan le ca d'une houle irrégulière. Jean Bougi - Ingénieur Coneil 06650 Opio Page 08 - / 7
Il et d'uage de prendre la hauteur ignificative H = H 1/ 3 qui et la moyenne de hauteur du tier de plu haute vague, et de faire le eai en houle régulière avec la hauteur correpondante. Certain auteur préfèrent prendre la hauteur H 1/ 10 1.7 H qui et la moyenne de hauteur du dixième de plu haute vague. Cela revient à doubler le poid de bloc! A noter que peronne ne onge à utilier la hauteur maximale H max qui ne correpond pa à un concept périodique. Dan on ouvrage, René Bonnefille précie : "Pratiquement, pour de carapace en enrochement naturel dipoé en vrac ur deux couche, on retiendra le valeur uivante : K d =3.5 : la carapace et table, K d =5 : la carapace commence à être culptée et à prendre un profil à troi pente avec raidiement de partie haute et bae du talu, K d =10 : quelque bloc de la carapace ont remanié ; le dommage ont acceptable à condition de pouvoir le réparer avant la tempête uivante. Ceci montre qu'entre une carapace uceptible d'être légèrement endommagée et une carapace offrant toute écurité, oit le rapport de poid de bloc et 4, oit la hauteur de la houle diminue de 35%." Type de bloc n Poroité Mie en Houle déferlante Houle non déferlante Pente % place Corp Muoir Corp Muoir Enrochement Bloc arrondi 38 En Vrac 1. 1.1.4 1.9 3/1-3/ >3 En Vrac 1.6 1.4 3..3 3/1-3/ Bloc anguleux 37-40 En Vrac.0 1.9 4.0 3. 3/ " 1.6 ".8 /1 " 1.3 ".3 3/1 >3 En Vrac..1 4.5 4. - Rangé 5.8 5.3 7.0 6.4 - Parallélépipède 7 Rangé 7.0-0.0-8.5-4.0 - - Cube béton 7.5 Cube américain 47 En Vrac 6.5-7.5 5.0 - Tétrapode et 50 En Vrac 7.0 5.0 8.0 6.0 3/ Quadripode 49 " 4.5 " 5.5 /1 " 3.0 " 4.0 3/1 Acropode 1 Rangé 10.0 6.7 1.0 8.0 - Hexapode 47 En Vrac 8.0 5.0 9.5 7.0 - Tribar 1 54 Rangé 1.0 7.5 15.0 9.5 - En vrac 9.0 8.3 10.0 9.0 3/ En vrac " 7.8 " 8.5 /1 En vrac " 6.0 " 6.5 3/1 Dolo 56 En Vrac 15.8 8.0 31.8 16.0 /1 " 7.0 " 14.0 3/1 Tableau 8. : Coefficient de Hudon pour différent type de bloc. Le tableau 8. préente le coefficient de Hudon à prendre en compte pour différent type de bloc naturel ou artificiel. Jean Bougi - Ingénieur Coneil 06650 Opio Page 08-3 / 7
Dan ce condition, pour de bloc d'enrochement naturel anguleux en vrac ur au moin deux couche, lorque la houle ne déferle pa avant d'arriver ur l'ouvrage, il et d'uage de prendre le coefficient K d égal à 4 pour le corp de la digue et à 3. pour le muoir. En appliquant cette formule avec une hauteur ignificative de la houle de 3 mètre, la mae minimale de enrochement doit être de.1 tonne ur le corp de la digue et de.6 tonne ur on muoir. Pour une hauteur ignificative de la houle de 3.5 mètre, ce valeur deviennent repectivement 3.3 tonne et 4.1 tonne. Il apparaît donc convenable d'adopter pour la carapace extérieure et le muoir de enrochement de à 4 tonne. Par ailleur, de bloc de 1 à tonne paraient uffiant ur le face interne de la digue. Naturellement, la tenue de enrochement et également liée à la période de la houle incidente. La période la plu défavorable peut être identifiée à partir du nombre d'irribaren-battje critique qui 'écrit : (8.) Ir crit = Ir 0 1 B Avec, d'aprè le travaux effectué par l'équipe de J. Feuillet & all. au LNH, pour de enrochement naturel et une pente de digue /1 : I r0 =1.33 et B=-0.667. D'où, en déignant par λ 0 la longueur d'onde de la houle incidente en grande profondeur : tg α (8.3) I r crit = = H / λ0 Il en réulte que la période la plu défavorable pour la tabilité de enrochement eront comprie entre 7.7 et 8.45 uivant que la hauteur ignificative conidérée et de 3.0 mètre ou de 3.5 mètre. A noter que pour de période ignificative de pectre dimenionnant ont ouvent inférieure à 6 pour le houle courte et upérieure à 10 pour le houle longue océanique. Dan le ca préent, le effet du à la période de la houle ne ont pa critique pour le dimenionnement de bloc. Il en réulte que la formule de Hudon, qui intègre ce phénomène ou forme d'enveloppe, n'et pa appliquée dan le condition le plu évère, ce qui jutifie de ne pa urdimenionner le bloc. Le tableau 8.3 raemble le réultat de la formule de Hudon obtenu pour troi valeur de la pente et pour troi coefficient. Sur fond vert le réultat concernant le bloc de à 4 tonne.. 8 Jean Bougi - Ingénieur Coneil 06650 Opio Page 08-4 / 7
Cotg α = 1.6 cotg α =. cotg α =.5 H K d =4 K d =5 K d =10 K d =4 K d =5 K d =10 K d =4 K d =5 K d =10 3.00 m.8 t.3 t 1.1 t.1 t 1.7 t 0.8 t 1.8 t 1.5 t 0.7 t 3.5 m 3.6 t.9 t 1.4 t.6 t.1 t 1.1 t.3 t 1.9 t 0.9 t 3.50 m 4.5 t 3.6 t 1.8 t 3.3 t.6 t 1.3 t.9 t.3 t 1. t 3.75 m 5.6 t 4.4 t. t 4.0 t 3. t 1.6 t 3.6 t.8 t 1.4 t 4.00 m 6.7 t 5.4 t.7 t 4.9 t 3.9 t.0 t 4.3 t 3.5 t 1.7 t 4.5 m 8.1 t 6.5 t 3. t 5.9 t 4.7 t.4 t 5. t 4.1 t.1 t 4.50 m 9.6 t 7.7 t 3.8 t 7.0 t 5.6 t.8 t 6.1 t 4.9 t.5 t 4.75 m 11.3 t 9.0 t 4.5 t 8. t 6.6 t 3.3 t 7. t 5.8 t.9 t 5.00 m 13. t 10.5 t 5.3 t 9.6 t 7.7 t 3.8 t 8.4 t 6.7 t 3.4 t 5.5 m 15.3 t 1. t 6.1 t 11.1 t 8.9 t 4.4 t 9.8 t 7.8 t 3.9 t 5.50 m 17.5 t 14.0 t 7.0 t 1.8 t 10. t 5.1 t 11. t 9.0 t 4.5 t 5.75 m 0.0 t 16.0 t 8.0 t 14.6 t 11.7 t 5.8 t 1.8 t 10.3 t 5.1 t 6.00 m.8 t 18. t 9.1 t 16.6 t 13. t 6.6 t 14.6 t 11.7 t 5.8 t 6.5 m 5.7 t 0.6 t 10.3 t 18.7 t 15.0 t 7.5 t 16.5 t 13. t 6.6 t 6.50 m 8.9 t 3. t 11.6 t 1.1 t 16.8 t 8.4 t 18.5 t 14.8 t 7.4 t Tableau 8.3 : Mae de bloc d'enrochement en fonction de la hauteur de la houle pour troi pente caractéritique et troi coefficient de Hudon. 8.4. Caractéritique de couche d'enrochement En déignant par : M moy (kg) la mae moyenne de enrochement de la couche d'enrochement, n le nombre de bloc dan l'épaieur de la couche, k un coefficient empirique, (kg/m 3 ) la mae volumique du matériau de enrochement, P (%) La poroité moyenne de la couche d'enrochement, l'épaieur d'une couche de bloc d'enrochement et déterminée par la formule uivante : (8.4) e = nk M moy 1 3 Le nombre N de bloc néceaire pour couvrir une urface A donnée 'écrit alor : (8.5) N A P M = nk moy 1 100 3 Le tableau 8.4 indique pour différent type de bloc d'enrochement naturel ou artificiel le valeur de coefficient à prendre en compte. Jean Bougi - Ingénieur Coneil 06650 Opio Page 08-5 / 7
Type de bloc n Placement k P(%) Enrochement arrondi En vrac 1.0 38 Enrochement anguleux - 3 En vrac 1.00 37-40 Enrochement parallélépipédique Spécial -- 7 Cube rainuré En vrac 1.10 37 Cube américain En vrac 1.10 47 Tétrapode En vrac 1.04 50 Quadripode En vrac 0.95 49 Hexapode En vrac 1.15 47 Tribar En vrac 1.0 54 Dolo En vrac 0.94 56 Tableau 8.4 : Caractéritique de différent bloc d'enrochement. 8.5. Caractéritique de couche interne Contrairement à la carapace qui doit être compoée de bloc homogène afin d'obtenir une forte poroité detinée à conommer l'énergie de la houle et à limiter le ou preion, le couche de tranition doivent préenter une granulométrie aez étendue pour participer à l'étanchéité de la digue. La première ou couche de la digue, ituée jute ou la carapace, doit avoir une épaieur d'au moin deux bloc (n=) dont la mae doit être au moin du 1/10 ème de celle de bloc de la carapace dont le coefficient de Hudon K d <1 (enrochement naturel et certain bloc artificiel) et au moin 1/5 ème de celle de bloc artificiel de la carapace dont le coefficient de Hudon K d >1. La ou couche uivante doit avoir une épaieur minimale équivalente à celle de deux bloc de la couche précédente, et la mae de e bloc doit être au moin de 1/0 ème de celle de bloc de la couche précédente. Pour de enrochement de granulométrie mélangée, ou du tout-venant de carrière, le diamètre de deux couche ucceive doivent repecter la relation (8.6) appelée règle de filtre de Terzaghi : (8.6) 4d ( deou) < d ( deu) < 4d ( deou) 15 15 85 8.6. Franchiement de talu en enrochement Le franchiement frontal d'une digue à talu et caractérié par la hauteur au deu du niveau d'eau moyen que peut atteindre l'eau de vague qui e brient ur la digue. L'étude de cette hauteur, appelée runup et notée R u 'effectue à partir du paramètre adimenionnel R u /H qui et fonction du nombre d'irribaren-battje : (8.7) Ru H. = f ( I ) = 0. 67 I 0 51 r r Jean Bougi - Ingénieur Coneil 06650 Opio Page 08-6 / 7
D'aprè la méthode propoée par Ahren et Oorchoot et préconiée par le CERC et par le LNH, dan le ca d'une houle irrégulière, le rique de franchiement frontal d'une digue à talu peut être évalué à partir de l'expreion : (8.8) 0.51 Ru ( p) ln p =. tgα 0 67 H πh / g T p dan laquelle le différent ymbole déignent repectivement : p=prob[r u >R u (p)] : la probabilité que R u oit upérieur à R u (p), R u (m) : la hauteur au deu de la urface libre atteinte par l'eau, H (m) : la hauteur ignificative de la houle, cotg a=/1 : la pente de la digue, T () : la période ignificative de la houle. T p 1.05 T () : la période de pic du pectre de la houle d'aprè Goda. Soit en introduiant la période ignificative de la houle : (8.9) Ru ( p) ln p =. tgα 0 67 H H / 17. T 0.51 Le tableau 8.5 préente le run-up et le débit de franchiement aocié à une probabilité donnée pour H S =1.5 mètre et T P =7. Le débit a été évalué avec la formule de Saville, avec α de l'ordre de 0.05 et Q 0 de l'ordre de 0.0. P R u (m) Q (m 3 //m) 10-1.063 0.007 10 -.918 0.09 10-3 3.574 0.054 10-4 4.17 0.078 10-5 4.614 0.100 10-6 5.054 0.10 Tableau 8.5 : Franchiement aocié à une probabilité d'occurrence. Jean Bougi - Ingénieur Coneil 06650 Opio Page 08-7 / 7