Levees, dikes and small earth dams: a field overflowing simulator
Digues et petits barrages en terre : un appareillage permettant de simuler une surverse in situ
Résumé
One of the key scenarios of the hazard study is the failure of a river dike following the occurrence of a flood beyond the crest of the structure. It is important to quantify the resistance to overflow. Small-scale laboratory tests are excluded due to the lack of similarity for a free surface flow phenomenon on steep slopes with erosion of a cohesive soil. Moreover, bringing the dike soil into a hydraulic laboratory channel does not make it possible to have a correct representation of the material in place, in terms of granulometry and heterogeneity induced by the compaction by layers. This is why we have developed a field overflowing simulator. The device was deployed for the first time in April 2016 as part of the DigueELITE research project on a 3.5 m high experimental dike in 2 channels, 61 cm wide and 15 m long, covering the downstream slope (Slope 1.5H / 1V) and the downstream platform: one on lime-treated soil, the other on untreated soil. Two test campaigns were carried out, with flow rates up to 570 l / s per linear meter, velocities of 5 m / s at the slope foot, and a water height of 30 cm at crest. The procedure followed is based on the recommendations of ASTM-D6460 standard. Each campaign corresponds to an overflow duration of 4h30. The first phase of erosion is that of the surface layer. The second phase is that of the dike body constituent soil. The erosion shows a stair-steps pattern, due to the layers of compaction. The results obtained with the overflowing simulator show that lime-treated soil has better erosion resistance than untreated soil. Compared to the untreated soil, erosion in the lower part of the slope is 3 times less in lime-treated soil, and the scour depth development process at the downstream toe is 5 to 10 times smaller.
La rupture d'une digue fluviale suite à la survenue d'une crue dépassant la crête de l'ouvrage constitue l'un des scénarios incontournables de l'étude de dangers. Il est capital de quantifier la résistance à la surverse. Des essais à petite échelle au laboratoire sont exclus, du fait de l'absence de similitude pour un phénomène d'écoulement à surface libre sur forte pente avec érosion d'un sol cohésif. Par ailleurs, apporter le sol de digue dans un canal hydraulique de laboratoire ne permet pas d'avoir une représentation correcte du matériau en place, en terme de granulométrie et d'hétérogénéité induite par le compactage par couches. C'est la raison pour laquelle nous avons développé un simulateur de surverse in situ, à échelle un. Le dispositif a été déployé pour la première fois en avril 2016 dans le cadre du projet de recherche DigueELITE sur une digue expérimentale de 3,5 m de haut, dans 2 canaux de 61 cm de large et 15 m de long, couvrant le talus aval (pente 1,5H/1V) et la plate-forme aval : l'un sur sol-chaux, l'autre sur sol non traité. Deux campagnes d'essais ont été réalisées, avec des débits allant jusqu'à 570 l/s par mètre linéaire, des vitesses de 5 m/s en pied de talus, et une lame d'eau de 30 cm en crête. La procédure suivie s'appuie sur les recommandations de la norme ASTM-D6460. Chaque campagne correspond à une durée d'écoulement de 4h30. La première phase d'érosion est celle de la couche superficielle. La deuxième phase est celle du sol constitutif. L'érosion se fait en marches d'escalier, en faisant apparaître les couches de compactage. Les résultats obtenus avec le simulateur de surverse montrent que le sol-chaux a une meilleure résistance à l'érosion que le sol non-traité. Par rapport au sol non traité, l'érosion en partie basse du talus est 3 fois moins importante dans le sol-chaux, et le développement de la fosse d'érosion en pied de talus aval y est 5 à 10 fois moins important.
Domaines
Sciences de l'environnement
Origine : Accord explicite pour ce dépôt