Durabilité des digues fluviales : une réflexion inspirée des digues de Loire

Durability of levees : a study inspired by the levees of Loire (France)

• Auteur / Autrice : Yasmina Mankour
• Direction : Philippe Reiffsteck
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géotechnique
• Date : Soutenance le 16/12/2019
• Etablissement(s) : Paris Est
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Ingénierie et Environnement (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 2010-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Sols, Roches et Ouvrages géotechniques - Sols- Roches et Ouvrages Géotechniques / IFSTTAR/GERS/SRO
• Jury : Président / Présidente : Kàtia Vanessa Bicalho
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Reiffsteck, Farimah Masrouri, Rémy Tourment, Yann Deniaud, Lucile Saussaye
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Farimah Masrouri

Mots clés

Mots clés contrôlés

Constructions -- Effets des agents atmosphériques

Résistance des matériaux

Détérioration

Perméabilité

Digues

Mots clés libres

Durabilite

Digues

Permeabilite

Vieillissement

Interaction climat

Durability

Levees

Hydraulic conductivity

Aging

Climate interaction

Résumé

Évaluer la durabilité des digues fluviales en terre, correspond à estimer la durée d’usage d'un ouvrage dans son environnement. Nous avons tenté de répondre à deux questions scientifiques alimentant cette réflexion, qui sont : (1) caractériser l’effet de l’environnement météorologique sur les digues et (2) caractériser ses conséquences sur la performance en perméabilité. La première partie du travail réalisé a confirmé l’existence d’un zonage au sein des ouvrages en terre. Le zonage résulte des interactions des sols avec l’atmosphère et la météorologie du site. Sa description a été basée sur l’analyse d’un ouvrage en terre instrumenté situé à Héricourt (Haute-Saône) près de Belfort, et a été confirmée par l’analyse géotechnique d’une digue ancienne située à La Ville-aux-Dames (Indre-et-Loire) près de Tours. La météorologie des sites, alternant période sèche et humide, influence le comportement des talus, des plateformes et du cœur des digues, avec des intensités et des conséquences variables sur leurs performances. Une digue dans le Sud de la France vieillira différemment d’une digue dans le Nord. Une carte de localisation des secteurs d’égales sollicitations hydriques sur un ouvrage en terre, est proposée à partir des indicateurs de Thornthwaite. La deuxième partie a étudié plus finement l’effet des cycles hydriques sur des matériaux de digues compactés. Des échantillons observés au tomographe à Rayon X et en porosimétrie mercure, ont montré l’importance de ces cycles sur la microstructure. La caractérisation menée en parallèle par la mesure de la perméabilité sur des échantillons ayant subi le même nombre de cycles, montre que la performance se dégrade progressivement. Ces observations couplées ont été traduite en courbes de dégradation valables pour des matériaux compactés en talus de digue : elles traduisent l’idée d’un décompactage progressif des matériaux sous l’effet des cycles hydriques caractéristiques de la météorologie des sites. Ces mesures de perméabilité ont été utilisées pour simuler le vieillissement d’une portion de digue à La Ville-aux-Dames grâce à des calculs numériques réalisés avec Géostudio (Slope/W et Seep/W). Des recommandations concrètes en matière de gestion des digues à partir des concepts de durabilité sont proposées. La méthode déclinée intègre des éléments issus de ce travail

The durability of earthen river levees is assessed by estimating the time a structure will be able to protect against flooding events in a specific environment. We have tried in this work to answer two scientific questions: (1) which are the effects of the meteorological environment on the dikes and (2) what are the consequences on hydraulic conductivity performance ? The first part of the work confirmed the existence of specific zoning in the earthworks through monitoring. Zoning results from soil interactions with the atmosphere and meteorology of the site. Its description has been based on the analysis of an instrumented earth structure located in Héricourt (Haute-Saône) near Belfort, and confirmed by the geotechnical analysis of an old dike located in La Ville-aux-Dames (Indre-et-Loire) near Tours. The meteorology of the sites, alternating dry and wet periods, influences the behavior of the slopes, the platform and the core of the levee. In each zone, the intensity of the meteorological effects varies and influences their performance. Different marks of deterioration will appear in a levee in the South of France than in the North. A map of the geographic location of equal water stress for earthen structure in France, is proposed, based on Thornthwaite indicators. The second part examined more closely the effect of water cycles on compacted soils extract from the La Ville-aux-Dames levee. Samples observed on X-ray tomography and mercury porosimetry, showed the importance of these cycles on the microstructure. In the same time, measurements of hydraulic conductivity on samples having undergone the same number of cycles, showed that performance is gradually deteriorating. These coupled observations have been translated into degradation curves for compacted materials on earthen slopes : they reflect the idea of a progressive decompaction of the materials under water cycles effect, which are a characteristic of site meteorology. The laboratory results were used to simulate the aging of a portion of La Ville-aux-Dames using Geostudio (Slope/W and Seep/W) numerical calculations. Recommendations for levees management, based on sustainability concepts are proposed at the end of this work. They declined methods and new axes for applied researches