AC_Chap 6 2 1a4.pdf

ÉC OLE POLY TEC HNIQUE
FÉDÉRALE D E LAUSANNE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Mesures de
protection des rives
Eléments linéaires Eléments décomposés
Pans de rochers
artificiels
Empierrements
Murs de protection
• Mur de
soutènement aval
• Mur-poids
• Mur plié
• Mur en blocs
• Paroi moulée
Epis
• Epis en blocs
• Epis en béton
Blocs résiduels
artificiels
Enrochements
Blocs résiduels
artificiels

Enrochements pour des rivières de montagne
Enrochements pour des rivières de montagne

Théorie du charriage - début du mouvement
Théorie du charriage - début du mouvement
Sous-couche du lit
(charriage permanent)
Hauteur d'eau hcr pour
laquelle le début du
mouvement se produit:
J
d
1)
-
(s
cr
cr
h mUS
θ
=
J : pente de frottement.
θcr : contrainte de cisaillement critique adimensionnelle
θcr > 0.047 charriage bien développé.
θcr = 0.03 - 0.047 pas de charriage régulier.
θcr< 0.03 aucun mouvement.
dmUS : diamètre moyen des grains de la sous-couche.
s : densité spécifique s = ρs/ ρ.
Pavage du lit
Hauteur d'eau hcr pour laquelle
le pavage du lit est détruit.
a) avec dmDS = d90 US
J
d
)
1
s
(
h US
90
cr
cr
−
θ
=
b) selon Günter
(granulométrie du pavage connue)
(0.4% < J < 2%)
67
.
0
d
d
J
d
)
1
s
(
cr
cr
h
mUS
mDS
mDS
⎟
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎜
⎝
⎛
−
θ
=
1
1
2
2

Le début du charriage
Le début du charriage
Diagramme de Shields
Contrainte de
cisaillement
adimensionnelle
( )d
1
s
g −
ρ
τ
=
θ
( ) d
1
s
J
h
−
=
θ
(par définition)
h : hauteur d’eau
J : pente de frottement
d : diamètre des grains
s : 7
.
2
6
.
2
s ÷
=
ρ
ρ
h<<b
3
/
1
2
s
50
*
g
d
d ⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
υ
ρ
ρ
−
ρ
=
Diamètre adimensionel
cr
θ
=
θ
θ

Stabilisation des berges - Dimensionnement des enrochements
Stabilisation des berges - Dimensionnement des enrochements
Contraintes de cisaillement maximales
sur les berges
J
h
g
0.77 max
Rmax ρ
=
τ
Contraintes de cisaillement
adimensionnelles
d
1)
-
(s
J
h
0.77
d
1)
-
(s
g B
max
B
Rmax =
ρ
τ
=
θ
hmax : hauteur d'eau maximale
sur les berges
s : s = ρs/ρ = 2.65
dB : diamètre des blocs
Blocs de pierres enterrées selon la
profondeur d’affouillement attendue
Blocs comme refuge à
poissons
hmax
m
1
α
Filtre ou
géotextile

Dimensionnement des enrochements selon Stevens et al
Dimensionnement des enrochements selon Stevens et al
Procédure de dimensionnement
d
)
1
s
(
J
h
17
.
16
B
max
cr −
=
θ
θ
=
η
tan
tan
S
;
cos
S
m
m
α
ϕ
=
α
η
=
ξ
4
2
S
S
2
m
⎟
⎟
⎟
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎜
⎜
⎜
⎝
⎛
ξ
−
+
ξ
=
Hmax : hauteur d'eau maximale sur les berges
s : densité spécifique s = ρs/ ρ.
θ : contrainte de cisaillement adimensionnelle
θcr : contrainte de cisaillement adimensionnelle critique
θcr = 0.047 en général (formule 1)
θcr = 0.1 pour des rivières de montagnes avec
des gros blocs dans le lit
(formule 1 : 16.17 −−> 7.7 )
η ,ξ : facteurs de dimensionnement selon Stevens et al
α : angle du talus avec l'horizontale (tan α = 1:m)
ϕ : angle d'un talus d'enrochements stable sans
écoulement:
blocs < 1t −−> ϕ = 40 − 45°.
blocs > 1t −−> ϕ = 45 − 60°.
S : coefficient de sécurité (Smin = 1.0 / 1.3 selon conditions)
Sm : coefficient de sécurité sans écoulement
1
2
3

Enrochement avec une seule couche
Enrochement avec une seule couche
Géotextil
HQ10 - HQ20
Poids du
bloc réduit
HHQ
Tapis des blocs/
Protection contre l'affouillement

Enrochements - Aspects constructifs
Enrochements - Aspects constructifs
Remblai
Pied du talus
de l'enrochement
Lit
surface
trop lisse
blocs posés
défavorab-
lement
blocs posés
favorablement

Enrochement en deux couches
poids réduit
du bloc
géotextil
blocs du pied couplés
avec des câbles en acier tapis des blocs / protection
contre l'affouillement
HHQ
HQ10 - HQ50

Enrochement avec risberme
Enrochement avec risberme
HQ10 - HQ50
poids réduit
du bloc
géotextil
risberme
chemin de rive
groupe de blocs
HHQ
tapis des blocs /
protection contre
l'affouillement

Enrochements – Protection contre l'affouillement
S
S hm
hm S
S hm
hm S
S hm
hm S
S hm
hm
Affouillements en courbe:

Estimation des affouillements à l'extérieur des tronçons-courbes
β
⎛ ⎞
= ⋅ ⎜ ⎟
⎝ ⎠
= ⋅
et
sin
k
i
m
m
m
i
R
S h
R
h
k
R
avec S : profondeur de l'érosion mesurée à partir de la surface de l'eau
hm : profondeur d'eau moyenne
Ri : rayon local
Rm : rayon moyen
sin β : pente transversale locale du lit
L'exposant k selon l'approche de Kikkawa (1976) vaut:
avec θ : facteur de Shields (contrainte de cisaillement
adimensionnelle)
(vitesse de cisaillement)
k =(2.575⋅ c − 4.078) θ
θ
⋅
=
− ⋅
( 1)
m
m
h J
s d
= = ⋅ ⋅
* *
/ ,
m m
c V V V g h J

Estimation des affouillements causés par l'écoulement méandrant
Profil rectangulaire:
Profil trapézoïdal:
avec S : profondeur de l'érosion mesurée à partir de la surface de l'eau
hm : profondeur d'eau moyenne
B : largeur du lit
dm : diamètre moyen de la granulométrie du lit
n : pente de talus de la rive (1 : n)
= + 0.15
6 ( / )
m
m
B
S h
b d
− −
= +
⎡ ⎤
− −
⎢ ⎥
⎣ ⎦
0.15
2 ( )
2 ( )
6
m
m
m
m
B n S h
S h
B n S h
d

Enrochement avec talus à pente variable et pied ondulé
talus à pente régulière
talus à pente ondulée

2 configurations modélisées
λ = L = 1000 mm
0.30
L
0.23
L
0.19
L
L
=
1000
mm
Configuration avec talus à pente ondulée
Enrochement avec talus à pente variable et pied ondulé en courbe

en courbe
en courbe
Erosion dans
l'anse
Erosion à la pointe de
l'ondulation

Érosion locale
Érosion globale

Grande variabilité de l’écoulement le long du pied du talus
Grande variabilité de l’écoulement le long du pied du talus
50°
60°
Zone d’eau calme (extérieure)
Ressaut noyé
Zone d’eau calme (intérieur)
Zone de charriage
Pied de
l’enrochement

Erosion et écoulement local
Erosion et écoulement local
50°
60°
Zone d’eau calme (extérieure)
Zone d’eau calme (intérieur)
Zone de charriage
Ressaut noyé

Enrochement avec talus à pente variable et pied ondulé présente les
avantages suivants :
• Impression que la protection de rives géométrique et monotone
est remplacée par une rive à l’aspect naturel
• La rugosité de la rive est augmentée par le talus à pente variable et
le pied ondulé ce qui réduit le danger de l’affouillement au pied de
l’enrochement
• Les petites baies entre les ondulations produisent une
morphologie variée du lit proche de la rive (bancs de sable et
fosses d’érosion locales) et servent de refuges aux poissons
lors des crues.
Enrochement avec talus
Enrochement avec talus à
à pente variable et pied ondul
pente variable et pied ondulé
é pr
pré
ésente les
sente les
•
• Impression que la protection de rives g
Impression que la protection de rives gé
éom
omé
étrique et monotone
trique et monotone
est remplac
est remplacé
ée par une rive
e par une rive à
à l
l’
’aspect naturel
aspect naturel
•
• La rugosit
La rugosité
é de la rive est augment
de la rive est augmenté
ée par le talus
e par le talus à
à pente variable et
pente variable et
le pied ondul
le pied ondulé
é ce qui r
ce qui ré
éduit le danger de l
duit le danger de l’
’affouillement au pied de
affouillement au pied de
l
l’
’enrochement
enrochement
•
• Les petites baies entre les ondulations produisent une
Les petites baies entre les ondulations produisent une
morphologie vari
morphologie varié
ée du lit proche de la rive (bancs de sable et
e du lit proche de la rive (bancs de sable et
fosses d
fosses d’é
’érosion locales) et servent de refuges aux poissons
rosion locales) et servent de refuges aux poissons
lors des crues
lors des crues.
.

Enrochements pour les rivières en plaine
¾Dimensionnement avec démarche de Stevens et al. avec θcr = 0.05
et ϕ < 45o (angle de repose du talus)
¾Epaisseur minimale des enrochements en remblai
L'épaisseur minimale de l'enrochement en remblai dépend de la granulométrie
choisie:
• - granulométrie avec les grains de diamètre presque uniforme
dmin = 0.9 dm, dmax = 1.1 dm : épaisseur minimale s = 1 à 3 dm
- granulométrie étendue avec
dmin = 0.6 dm, dmax = 1.6 dm : épaisseur minimale s = 1.5 dm
(resp. s > dmax)
Le pied de l'enrochement doit être fondé à une profondeur suffisante pour
résister aux affouillements attendus.

Empierrement avec
mortier ou béton
Empierrement avec
mortier ou béton
Wassen-Göschenen, Reuss

Murs de protection
Mur de soutènement
en "L"
Murs de protection
Mur de soutènement
en "L"
Ö Stabilité (renversement)
• poids propre
• forme du pied
Ö Sécurité contre l'affouillement
• profondeur de la fondation
• rugosité de surface
Ö Résistance contre l'abrasion
Problématique
du dimensionnement
Gurtnellen

Murs de protection –
Macro-rugosité verticale
pour augmenter la
sécurité contre les
affouillements
Murs de protection –
Macro-rugosité verticale
pour augmenter la
sécurité contre les
affouillements
Espacement des rainures:
10 à 15 x épaisseur des rainures
Choix de l’épaisseur: e ≥ d90

Murs de protection – Macro-rugosité
verticale pour augmenter la sécurité
contre les affouillements
Murs de protection – Macro-rugosité
verticale pour augmenter la sécurité
contre les affouillements

Murs de protection – Augmentation de la sécurité contre le
renversement par des corps de stabilisation
Murs de protection – Augmentation de la sécurité contre le
renversement par des corps de stabilisation
Saas Almagell, Vispa
Elément de rugosité
Mur de protection
Corps de stabilisation Canalisation
Arrêt au pied de la fondation
Mur de protection
Mur de protection
Mur de protection

Murs de protection
Mur-poids
Murs de protection
Mur-poids
Etapes de bétonnage
Revêtement
avec blocs
Revêtement
avec blocs Etapes de bétonnage
Revêtement
avec blocs
Revêtement
avec blocs

Murs de protection
Combinaison: mur de soutènement
en "L" – mur-poids
Murs de protection
Combinaison: mur de soutènement
en "L" – mur-poids

Proposition d'un
nouveau type de mur
de protection:
mur plié
Proposition d'un
nouveau type de mur
de protection:
mur plié
Mur plié avec revêtement
en pierres taillées
1
1
2
2
0 1 5 m
Dalle de pied
resp. de couverture
Mur plié avec revêtement
en pierres taillées
1
1
2
2
0 1 5 m
Dalle de pied
resp. de couverture
Coupe 1-1
Dalle de pied
Coupe 2-2
Mur plié
revêtement
en pierres
Dalle de
couverture
0 1 5 m
Coupe 1-1
Dalle de pied
Coupe 2-2
Mur plié
revêtement
en pierres
Dalle de
couverture
0 1 5 m
Coupe 1-1
Dalle de pied
Coupe 2-2
Mur plié
revêtement
en pierres
Dalle de
couverture
0 1 5 m
Coupe 1-1
Dalle de pied
Coupe 2-2
Mur plié
revêtement
en pierres
Dalle de
couverture
0 1 5 m

Comparaison d'un mur de soutènement en "L" avec un mur plié
Comparaison d'un mur de soutènement en "L" avec un mur plié
Coupe 1-1
Dalle de pied
Coupe 2-2
Mur plié
revêtement
en pierres
Dalle de
couverture
0 1 5 m
Coupe 1-1
Dalle de pied
Coupe 2-2
Mur plié
revêtement
en pierres
Dalle de
couverture
0 1 5 m
Coupe 1-1
Dalle de pied
Coupe 2-2
Mur plié
revêtement
en pierres
Dalle de
couverture
0 1 5 m
Coupe 1-1
Dalle de pied
Coupe 2-2
Mur plié
revêtement
en pierres
Dalle de
couverture
0 1 5 m
max. Kolktiefe
A
5 m
0 1
Affouillement maximal
max. Kolktiefe
A
5 m
0 1
Affouillement maximal
Mur de soutènement en "L"
Epaisseur: 0.6 à 1.40 m
Sécurité au renversement: 1.50
Volume du béton par m' de longueur:
12.72 m3/m (100%)
Mur plié
Epaisseur: 0.6 m
Sécurité au renversement: 1.50
Volume du béton par m' de longueur:
80% (90% sans dalle de couverture)

Murs de protection – mur en
blocs
Murs de protection – mur en
blocs

AC_Chap 6 2 1a4.pdf

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to AC_Chap 6 2 1a4.pdf

Similar to AC_Chap 6 2 1a4.pdf (20)

AC_Chap 6 2 1a4.pdf