erosion et affouillements projets en cours : digue2020, sshear

C. Chevalier - Erosion et Affouillements – Séminaire « Littoraux et territoires inondés » – Maison de la Bretagne, Paris - 18 octobre 2018 1

18 octobre 2018Séminaire « Littoraux et territoires inondés »

Erosion et affouillementsProjets en cours : Digue2020, SSHEAROuvrages à la mer, suivi des sites

Christophe Chevalier, GERS/SRO


Erosion et affouillements des ouvrages

trafic fluvial

érosion de berge

surverse

érosioninterne

affouillement

Canal du Nord, Mœuvres (Jan. 2003)

Wilson Bridge, Tours (Apr. 1978)

coup de mer


Erosion et affouillements des ouvrages

Canal du Nord, Mœuvres (Jan. 2003)

Xynthia (Fevb 2010)

RN1 bridge on the St Etienne River,Reunion Island (Feb 2007)

Canal de Roanne, Digoin(June 2007)

(2006)

Viaduct of Pinsac (Feb. 2010)

Wilson Bridge, Tours (Apr. 1978)

Xynthia (Feb. 2010)


Actions antérieures

• OR 2005 – 2009 11M053 « Mise en charge hydraulique de remblais d’infrastructures de transport »

• OR 2007 – 2010 SOLEM« Caractérisation des Sols et des Ouvrages Linéaires par méthodes ElectroMagnétiques »

• ANR 2006-2009 et PN 2008-2012 ERINOH« Erosion Interne des ouvrages hydrauliques »


• Suivi de sites soumis auxphénomènes d’érosion

Souillac Pont de pierreBordeaux

Méandre de Sandillon

ORSI 2010-2014 DOFEAS - Digues et Ouvrages FluviauxErosion, Affouillements et Séismes

Digue Duchesse Anne



Erosion et affouillements

Digue2020Projet CPER/FEDER 2014-2020Digues maritimes & Risque de submersion


Les digues maritimes de protection contre les submersions - De nouvelles techniques ?

Reconstruction des digues en Vendée après Xynthia

Coups de mer sur la promenade des Anglais à Nice

Réalisation d’un remblai en sol-chaux au CEREMA/CER de Rouen


• Contexte– Ouvrages linéaires dont la moindre défaillance

peut être critique– Ouvrages de défense contre l’érosion couvrant

environ 20% des côtes– Littoral souvent très urbanisé– Adaptation au changement climatique :

élévation du niveau de la mer

• Enjeux du projet « Digue2020 »– Réduire les risques de rupture– Réduire les coûts de construction et de maintenance des digues – Intégrer l’ouvrage dans l’environnement – Connaitre la perception de la population littorale du risque de submersion marine

et des mesures de protection

Mise en œuvre d’un véritable laboratoire de terraininédit en Europe par la construction d’une plate-forme de recherche (de type digue) en sol-chaux

Les digues maritimes de protection contre les submersions - De nouvelles techniques ?


• Partenariat

• Objectifs/axes du projet– Concevoir et construire la Digue2020– Quantifier les actions de la mer sur l’ouvrage– Quantifier la durabilité de l’ouvrage– Evaluer la perception du risque de submersion marine

Projet CPER PACA-FEDER « Digue2020 » (2017-2020)Plate-forme de recherche pour les digues maritimes de protection contre les submersions

Des acteurs nationaux, aux implantations fortes en région PACA, avec une expérience reconnue de la recherche en génie civil et hydraulique, en particulier sur le matériaux sol-chaux Des acteurs locaux, chercheurs en SHS et gestionnaire

(pilote)

https://www.digue2020.fr/


Concevoir et construire la Digue2020

Choix du site

Visite du 13/09/2017, 4 tronçons

Analyse multicritère : • Activité de recherche• Contraintes pour la construction

(stockage du matériau, traitement, etc.)• Accessibilité (travaux/mesures)• Enjeux/Acceptabilité• Écologie/Environnement


Concevoir et construire la Digue2020

Projet de plateforme

Zone de recherche : • Plots contenant des défauts pour

reconnaissance non destructive de surface

• Plots équipés de capteurs internes pour géophysique (résistivité ou acoustique)

• Localement, 2 conduits pour acoustique d’écoulement interne

• Zones « géotechniques » pour carottage

Caractéristiques : • Non traité

• Traité (2 teneurs)

• 2 taux de compactage


Quantifier la durabilité de l’ouvrage

Quantifier la durabilité du matériauDurabilité et influence de la salinité sur le comportementhydro-mécanique et érosif du matériau sol-chaux

• Méthodologie de préparation des échantillons de sol-chaux– protocoles de préparation pratiqués ?– influence des conditions de préparation terrain ?– eau « salée » modèle ? …

• Méthodologie de vieillissement (cure) des matériaux– effet du temps pour le sol non-traité ?– compréhension pour le sol traité à la chaux ?– comparaison vieillissement au labo / terrain ? …

• Méthodologie de vieillissement (accéléré -> durabilité) des matériaux– forçage pour étudier le vieillissement / la durabilité ?– comparaison vieillissement au labo / terrain ?– importance des conditions à l’interface (des éprouvettes) ? …

• Méthodologie de sollicitation/caractérisation mécanique,hydrique ou chimique

– type d’essais ? représentativité ?– critères pour la durabilité ? …



Erosion et affouillements

SSHEARProjet ANR 2014-2019Sols, Structures et Hydraulique :Expertise et Recherche Appliquée


• Contexte : la maîtrise des risques d’affouillements– Ouvrages anciens et récents (essentiellement

ponts, digues) soumis à des aléas naturels– Grande vulnérabilité potentielle de la société

vis-à-vis de la défaillance de ces ouvrages– Une demande économique forte– Une expertise française peu structurée

• Enjeux– Scientifiques (compréhension des processus)– Économiques (prévision et gestion)– Sociétaux (observation et alerte)

Une approche pluridisciplinaire

Les risques d’affouillements

http://sshear.ifsttar.fr/


• Instituts de recherche et d’expertises dans lesdomaines de la géotechnique, de l’hydrauliqueet des structures – Ifsttar (GERS, MAST & CoSys)– Cerema (LHSV, LR Blois)

• Laboratoire universitaire de recherche sur lessystèmes complexes– UMR CNRS-PSud FAST

• Gestionnaires d’infrastructures– Vinci Autoroutes, Cofiroute– SNCF (ouvrages d’art et en terre)

• Institut de recherche technologique sur le ferroviaire– Railenium

Projet ANR SSHEAR (2015-2019)un partenariat public-privé


Projet ANR SSHEAR (2015-2019)les objectifs principaux

• Amélioration des connaissances sur les mécanismes d’affouillement

• Développement d’outils novateurs d’observation

• Développement d’outils de modélisation

• Proposition de méthodes de diagnostic,d'alerte et de gestion

aux échelles tantde maquettes expérimentales que d’ouvrages réels


Organisation


• Choix des sites pilotes et caractérisation– Ouvrages représentatifs du parc d’ouvrages des gestionnaires– Ouvrages :

• ayant déjà subi des désordres liés aux affouillementset/ou • sur lesquels un affouillement est en courset/ou • dont l’environnement est propice aux affouillements (présence

d’alluvions, hydromorphologie, activité de la rivière, réduction section hydraulique…)

+• pouvant être instrumentés et suivis « facilement » (accessibilité,

distance…)

2 sites Vinci Autoroutes et 3 sites SNCF identifiés

Tâche 3 – approche « Terrain »


• Choix des sites pilotes et caractérisationViaduc A71 sur la Loire à Orléans (Vinci Autoroutes)


Relevé bathymétrique 2016 et détail sur l’appui P3

Utilisation du drone nautique équipé d’un sondeur monofaisceau


• Instrumentation et monitoring– Sélection et tests des matériels de mesure en notre possessionUbFlow (Ubertone) PC-ADP (Sontek)


Test matériel UbFlow le 01/03/17 sur le site A71

Test matériel PC-ADP le 01/03/17 sur le site A71

Autres matériels testés :

Sonar Marine electronicsmodèle 1512

ADV (Sontek)


• Développement d’outils de reconnaissance– WET, PLET (mesure de la sensibilité à l’érosion)– Scour Depth Sensor (SDS)

• Suivi vibratoire de la structure



Tâche 4 – Appropriation

Programme détaillé

Sous tâche 4.1 : Bibliographie et recherche archives

Sous tâche 4.2 : Identification des méthodes utilisés dans la protection des ouvrages affectés par des affouillements

Sous tâche 4.3 : Identification des études de cas et sélection des sites pilotes

Sous tâche 4.4 : Elaboration d’une méthode d’évaluation de risque du phénomène affouillement

Sous tâche 4.5 : Rédaction d’un guide utilisateur


• Les produits finaux :– des dispositifs d’essais spécifiques,– des canaux de mesure instrumentés,– des outils de caractérisations des sites affouillables,– des suivis in situ pour un ou plusieurs sites,– des développements numériques,– des guides à destination des praticiens et des

gestionnaires,– des publications scientifiques…

Valorisation et impacts


• Importance du retour d’expérience pour caractériser/comprendre/proposer et… gérer !– Campagnes de mesure– Monitoring et suivi– Démonstrateurs

• Quelques défis :– Combiner les approches :

• Sciences « dures » (mécanique des sols, des fluides, des structures, géophysique…)

• Terrain et laboratoire (dont modèles)• SHS

– Associer les acteurs concernés• Gestionnaires• Pouvoir public• Population

Que retenir ?

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Documents