Erosion des sédiments cohésifs en autoconsolidation

par Fabien Ternat

Thèse de doctorat en Mécanique des fluides

Sous la direction de Fabien Anselmet.


  • Résumé

    Les polluants et les mati`eres qui transitent dans les cours d’eau peuvent constituer des stocks dans la colonne s´edimentaire. Ces d´epˆots, soumis aux processus d’autoconsolidation, sont sujets au vieillissement et `a l’enfouissement, qui augmentent leur temps de résidence dans la colonne s´edimentaire par augmentation de leur r´esistance `a l’´erosion. Les flux de polluants peuvent ˆetre ramen´es aux flux de mati`eres s´edimentaires, dont l’´erosion est d´ecrite par des lois d’´erosion `a seuil. Nous proposons une mod´elisation du seuil d’´erosion d’un s´ediment coh´esif. Ce mod`ele consid`ere les propri´et´es coh´esives des mati`eres qui composent les couches sédimentaires, en s’appuyant sur la force attractive ´electrodynamique de contact de Van der Waals. Cette force, que nous avons paramétrée par la granulom´etrie et la porosit´e, vient s’ajouter au bilan des forces g´en´eralement consid´er´e pour mod´eliser le seuil d’érosion. Des exp´eriences d’´erosion artificielle ont ´et´e men´ees dans un canal `a ´erosion, avec des s´ediments naturels pr´elev´es dans la partie avale du Rhˆone, pour en ´evaluer le seuil d’´erosion, la granulom´etrie et la porosit´e. Les r´esultats des exp´eriences alimentent la litt´erature en donn´ees exp´erimentales sur l’´erosion de s´ediments coh´esifs consolid´es. Le mod`ele d’´erosion ainsi d´evelopp´e est appliqu´e dans les conditions exp´erimentales. Il donne un bon accord avec les mesures. Nous illustrons sa prise en compte dans un mod`ele de consolidation, permettant de construire des diagrammes du type Mohr pour l’´erosion d’un s´ediment coh´esif faiblement consolid´e.

  • Titre traduit

    Autoconsolidated cohesive sediments erosion


  • Résumé

    Pollutants and suspended matters of a river can accumulate into the sedimentary column. Once deposited, they are submitted to autoconsolidation processes, ageing and burying, leading to an increase of their erosion resistance. Pollutant fluxes can be related to sedimentary fluxes, determined by threshold laws. In this work, an erosion threshold model is suggested by introducing a cohesion force into the usual force balance. A model of cohesion is developed on the basis of interactions between argileous cohesive particles (clays), particularly the Van der Waals force, whose parameterization is ensured by means of granulometry and porosity. Artificial erosion experiments were performed in a recirculating erosion flume with natural cored sediments where critical shear stress measurements were performed. Other analyses provided granulometry and porosity. The results obtained constitute a good database for the literature. The model is then applied to the experimental conditions and gives good agreement with measurements. An example of the taking into account of autoconsolidation processes is finally suggested, before ending on a Mohr like diagram dedicated to soft cohesive sediment erosion.

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  • Détails : 1 vol. (x-269 p.)
  • Annexes : Bibliogr. : p.260-268. Index

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