Stabilité à la houle des digues à talus
Comment assurer la stabilité des digues en enrochements ou en blocs artificiels, soumis à la houle en zone côtière.
La modélisation physique à échelle réduite est employée pour étudier la stabilité des structures à talus exposées aux vagues, en reproduisant les phénomènes hydrauliques singuliers qui se développent à l'approche de l'ouvrage et sur celui-ci : phénomènes de run-up, run-down, franchissement, pressions internes, réflexion, transmission, absorption.
La réponse de l'ouvrage à ces sollicitations hydrauliques va dépendre de la typologie de la structure, de sa géométrie ou encore des méthodes constructives mises en œuvre.
Ainsi l'interaction fluide-structure dans le cas des ouvrages maritimes et portuaires est un sujet doublement complexe du fait d'une part, de la singularité des écoulements fortement turbulents dans la zone côtière (processus de déferlement des vagues) et d'autre part, de la complexité des structures : matériaux granulaires, ensemble poreux, éléments constitutifs sans liaison, présence de massifs de couronnement. Le modèle physique à échelle réduite permet de rendre compte de cette double complexité.
Les conditions de tempête reproduites sur le modèle, graduellement augmentées permettent d’observer la progression des dommages, de les quantifier par dénombrement des déplacements et chutes de blocs ou par mesure de reprofilage du talus.
La méthodologie d'étude en phase projet pour ces ouvrages maritimes comprend en général deux types de modèles, mis en oeuvre successivement :
- les modèles bidimensionnels (2D) dans un canal à houle
- les modèles tridimensionnels (3D) en bassin à houle.
Le canal à houle (2D)
Les essais en canal à houle vont permettre de vérifier le prédimensionnement des sections types de l'ouvrage, soumises à une houle frontale du point de vue de la stabilité des matériaux exposés à la houle, en carapace, en sous-couche, dans la butée de pied, dans les talus avant et arrière et au niveau des structures de couronnement.
Les essais vont également permettre de visualiser et mesurer les franchissements des paquets de mer au dessus de l'ouvrage.
Ces essais sont réalisés en propageant la houle sur un profil des fonds caractéristique au droit des sections courantes considérées.
Le bassin à houle (3D)
A la suite de la modélisation bidimensionnelle, le modèle en bassin (3D) complète l'analyse de la structure étudiée :
- l'exposition des digues aux différentes directions de houle
- le rôle de la bathymétrie dans la propagation des vagues (concentration d'énergie, intensité du déferlement, effet d'un chenal d'accès éventuel)
- la stabilité des zones singulières des ouvrages : le musoir des digues, les tronçons en courbe, les coudes, les zones de transition entre les différentes catégories de blocs ou d’enrochements ou encore entre les différentes typologies de construction (cas d'un talus en enrochements prolongé par un caisson vertical) ; autant de secteurs réputés plus fragiles par rapport aux sections courantes
- les franchissements par les paquets de mer et les volumes correspondants dans les différents secteurs des ouvrages
- l'agitation du bassin portuaire intérieur quand celui-ci est modélisé.
