Projet National ERINOH 2007-2010 Erosion Interne des Ouvrages Hydrauliques

ENJEUX ? 1 Améliorer la sécurité publique 1RUPTURE/AN EN FRANCE 2 Réduire le coût pour la société Baisse des dégâts des inondations économie de 10 millions Euro/an

Recherche d’une méthodologie d’évaluation du risque (Fell & Fry 2007) 1 Situations 2 Positions 3 Initiation 4 Filtration 5 Progression 6 Détection 7 Intervention 8 Prévention

Le Problème en 8 questions 1 – Où et de quelle nature est l’érosion interne? 2 – Quand et comment évolue l’érosion interne? 3 – Peut-on simuler l’érosion interne locale? 4 – Peut-on détecter à temps l’érosion interne? 5 – Comment améliorer les défenses? 6 – Quelles conséquences en cas de rupture? 7 – Peut-on valider les résultats sur sites? 8 – Comment mettre à disposition les résultats?

Le Programme en 8 thèmes A – Bases de données et grille d’analyse B – Seuils et cinétiques d’érosion (ANR) C – Simulation Migration/colmatage D – Pérennité des parois et sols injectés E – Logiciel de modélisation du renard F – Méthodes de détection (ANR) G – Tests et expérimentation en vraie grandeur H – Valorisation

A – Base de données et analyse pathologie CAUSES? PHENOMENES? CONSEQUENCES? TEMINOLOGIE?

A – Base de données et analyse pathologie 1 Création Base de Cas réels de Rupture (EDF) Analyse des causes et de l’enchaînement Références pour validation de modélisation 2 Création Base d’Incidents (CEMAGREF) Références pour évaluation du risque 3 Importation des cas (CNR, VNF, EDF, CEMA... 4 Exploitation (CNR, VNF, EDF, CEMAGREF)

B Seuils d’arrachement et cinétique d’érosion Gradient critique icrit ?

B Seuils et cinétiques d’érosion 3 LIVRABLES DES DISPOSTIFS EXPERIMENTAUX CEMAGREF GèM St. NAZAIRE LTHE GRENOBLE LMPG HAVRE LCPC DES LOIS D’EROSION DES BASES DE DONNEES

B Seuils et cinétiques d’érosion Phénomènes étudiés 4 conditions d’érosion Érosion régressive Érosion de conduit Érosion de contact Suffusion Condition de dépôt Colmatage laboratoires : GèM Cemagref, LCPC LTHE LMPG

B Seuils et cinétiques d’érosion

Exemple de résultats au GèM St-Nazaire B Seuils et cinétiques d’érosion Exemple de résultats au GèM St-Nazaire I1, i2, i3 = f ( paramètres : confinement, % de fines, nature des matériaux ….) i (m/m) i3 i2 i1 Pas d’érosion mesurable Suffusion sans colmatage Suffusion avec colmatage Érosion régressive

B Seuils et cinétiques d’érosion Alimentation par un réservoir à niveau constant avec mesure du débit Débimètre Turbidimètre Grille<d15 Sol 1 Sol 2 700 mm écoulement Résultats au LTHE Y-H Faure, C C Ho

B Seuils et cinétiques d’érosion Longueur 1 m Capteurs de pression Echantillon de sol de longueur variable Entrée Eau claire Sortie Eau chargée Vue de dessus Filtres amont et aval possibles Turbidimètre Débitmètre Hole Erosion Test RESULTATS DU CEMAGREF Nadia Benahmed, Stéphane Bonelli Slot Erosion Test

B Seuils et cinétiques d’érosion Loi d’échelle S. BONELLI (CEMAGREF) à pression constante à débit constant Rayon du trou Rayon du trou Rayon adimensionné Rayon adimensionné Temps Temps adimensionné Nadia Benahmed, Stéphane Bonelli

C – Simulation multi-échelle de migration et de colmatage GeM: P.Y. Hicher, N. Saiyouri LTDS: B. Cambou, E. Vincens et N. Reboul LMPG : A. Benamar H. Wang LTHE: Y.H. Faure CEMAGREF: S. Bonelli EDF :J-J Fry

C – Simulation multi-échelle de migration et de colmatage ? Simulations numériques

C – Simulation multi-échelle de migration et de colmatage GeM: Approche continue de l’érosion LTDS: Approche discrète de la filtration LMPG : Modélisation du colmatage LTHE: Modélisation impact géotextile CEMAGREF: Loi d’érosion d’interface EDF : Modélisation d’un conduit avec filtre

E – Modélisation du renard LIVRABLE Maquette du logiciel d’évaluation de l’hydrogramme de rupture

D – FAISABILITE ET PERENNITE DES SOLS TRAITES Maitres d’Ouvrages Publics ou Privés SNCF - VNF - BRL - EDF - FNTP Laboratoires de recherche ECN / GéM (P.Y. Hicher) ENPC/CERMES (J. Canou) Entreprises SOLETANCHE-BACHY – SEFI-INTRAFOR ASF & MINOVA

D – FAISABILITE ET PERENNITE DES SOLS TRAITES 1 Pérennité des sols traités 2 Injection sous écoulement fort

F – Méthodes de détection 1 - Digues de protection contre les crues (suite PN CRITERRE) Poursuivre l’évaluation des méthodes d’auscultation à grand rendement en périodes de crues et post-crues 2 - Ouvrages en charge: digues, excavations Mettre au point une méthode d’auscultation à grand rendement Développer des techniques de surveillance en continu des ouvrages Améliorer les méthodes de détection Développer une méthode d’estimation du débit de fuite 3 - Digues Évaluer l’impact du réseau racinaire

F – Méthodes de détection 2007 Modélisation : Étude de l’influence des grandeurs… - internes (nature et état matériaux, hétérogénéité, géométrie, topographie..) - externes (environnement) - Effet des configurations expérimentales Développement de nouvelles méthodes et de nouveaux moyens de mesure : - Capteur RMT, nouveau dispositif de mesure de PS par traîné aquatique - Méthode quantitative d’évaluation des fuites (vitesse, débit) Expérimentation sur sites tests : Étude de sensibilité des méthodes de détection - Évaluer les performances des méthodes sur remblai à 2 états hydriques, - Mise au point d’un protocole expérimental pour le suivi en continu - Étudier la sensibilité des méthodes de détection sur site à caractéristiques « connues »

F – Méthodes de détection Géophysique et détection danger végétal

F – Méthodes de détection Digue saine Digue avec fuite Zone de fuite Caractéristique électrocinétique des matériaux + + Inversion couplée PS-resistivité électrique Débit de fuite A. REVIL & A. BOLEVE

F – Méthodes de détection  Etape 1 Simulation d’écoulement en cuve 2D dans un matériaux sableux  Etape 2 Mesure du signal PS dans tout l’espace 2D associé à l’écoulement  Etape 3 Estimation par problème inverse de la vitesse d’écoulement à partir des données PS

G Tests et expérimentation en vraie grandeur Valider modélisation et méthodes de détection Approche transversale pour valider les outils développés dans le PN

1 Modélisation de mécanismes d’érosion Érosion par surverse et écoulement interne Applications sur ouvrages réels « à problèmes » Validation des modélisations basées des essais Projet IJKDIJK

2 Validation de critères ou de loi d’érosion sur prototype - Essais sur modèles « réduits » CNR Digue H=2m x L=10m x l= 3m ? Charge d’eau = 4m+ Système à concevoir pour être représentatif Suivi de l’entraînement des fines jusqu’à la ruine complète de l’ouvrage

3 : diagnostic des digues Détection d’hétérogénéités et de fuites - polarisation spontanée, fibres optiques, EM basse fréquence, panneaux électriques, etc. Applications Site sur le Rhin : Surveillance en continu (12/2006 ->) Site sur la Loire équipé par le projet HYDRODETECT-SAFEDYKE (09/2007) Fouille (parking, immeuble, etc…)

H – Recommandations et publications 2003 2007

La synergie Un réseau international TC33 USACE USBR ERINOH 7°PCRD DELFT EGT EI ARS CIGB

La valorisation en 5 rapports clés 2003 – Synthèse IREX sur l’érosion interne 2007 – Internal erosion of Dams and their foundation Fell & Fry Taylor&Francis 2007 – « Methodology for Assessing the Likelihood of Internal Erosion and Piping of Embankment Dams and their Foundations » European Club of ICOLD site internet TUM 2008 – Rapport ANR 2010 – Rapport PN Participation à la normalisation du dimensionnement des ouvrages hydrauliques