Essais de surverse in situ et quantification de la résistance à l'érosion

[Departement_IRSTEA]Eaux [ADD1_IRSTEA]Hydrosystèmes et risques naturelsNational audienceThe failure of a river dike following a flood exceeding the crest level of the structure is a scenario of the safety study. It is important to quantify the resistance to overflow. When the section is equipped with a surface protection, the practice is to use the abacuses (e.g. those of CIRIA). On the other hand, it is currently impossible to describe, with respect to its resistance to overflow, a soil constituting a dike section. As a result, it is currently considered in France that "earth dikes do not support overflow". This is why Irstea has developed an in-situ, full-scale overflow simulator. The device was deployed as part of the DigueELITE research project on an experimental dike (height of 3.5 m) built in 2015, in two 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 (2016 and 2017), with flow rates of up to 0.570 m2/s, velocities of 6 m/s at the slope toe, and a corresponding water heigh at 50 cm in situation of real overflow. The first phase of erosion is that of the superficial layer. The second phase is that of the constitutive soil. Erosion shapes the slope in steps (head-cut), showing the layers of compaction. The free-surface flow is therefore comparable to an aerated flow, strongly turbulent (skimming flow) on steep slope with steps. The results obtained make it possible to quantify the best resistance of the lime treated soil. Compared to untreated soil, the erosion pit at the toe of the downstream slope is 5 to 10 times smaller. It was possible to interpret the measurements according to ASTM-D6460 standard and to position the results on the CIRIA chart. This work shows that it is now possible to quantify the overflow erosion resistance of the soil constituting the embankment of a dike.La rupture d'une digue fluviale suite à une crue dépassant la crête de l'ouvrage constitue un scénario de l'étude de dangers. Il est capital de quantifier la résistance à la surverse. Lorsque le tronçon est équipé d'une protection de surface, la pratique est d'utiliser des abaques (par exemple celles du CIRIA). En revanche, il est actuellement impossible de qualifier, vis-à-vis de sa résistance à un écoulement de surverse, un sol constitutif d'un tronçon de digue. En conséquence, on considère actuellement en France que « les digues en terre ne supportent pas la surverse ». C'est la raison pour laquelle Irstea a développé un simulateur de surverse in situ, à échelle un. Le dispositif a été déployé dans le cadre du projet de recherche DigueELITE sur une digue expérimentale (hauteur de 3,5 m) construite en 2015, 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 (2016 et 2017), avec des débits allant jusqu'à 0,570 m2/s, des vitesses de 6 m/s en pied de talus, et une lame d'eau en crête correspondant à 50 cm en situation de surverse réelle. La première phase d'érosion est celle de la couche superficielle. La deuxième phase est celle du sol constitutif. L'érosion façonne le talus en marches d'escalier (head-cut), en faisant apparaître les couches de compactage. L'écoulement de surverse est donc assimilable à un écoulement aéré, fortement turbulent (skimming flow) sur pente avec marches. Les résultats obtenus permettent de quantifier la meilleure résistance du sol-chaux. Par rapport au sol non traité, le développement de la fosse d'érosion en pied de talus aval y est 5 à 10 fois moins important. Il a été possible d'interpréter les mesures suivant la norme ASTMD6460 et de positionner les résultats sur l'abaque du CIRIA. Ce travail démontre qu'il est maintenant possible de quantifier la résistance à l'érosion de surverse du sol constitutif du remblai d'une digue