Etude de la stabilité des berges de rivière soumises à la marée

Study of riverbank stability subjected to tide variation

• Auteur / Autrice : Soksan Chhun
• Direction : Juan Martinez
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie Civil
• Date : Soutenance le 10/12/2013
• Etablissement(s) : Rennes, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière (Rennes ; 1996-2016)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génie civil et génie mécanique (LGCGM) - Laboratoire de Génie Civil et Génie Mécanique
• Partenaire(s) de recherche : : Université européenne de Bretagne (2007-2016)
• Jury : Président / Présidente : Mustapha Hellou
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thanh Son Huynh, Nicolas Gratiot
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Daniel Levacher, Didier Marot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Coefficient de sécurité en ingénierie

Sols -- Stabilisation

Écoulement de base (hydrologie)

Sols -- Érosion

Niveau hydrostatique

Mots clés libres

Marée

Glissement

Méthode des tranches

Abaques

Water table

Soil erosion

Base flow

Résumé

Les berges des grands fleuves soumis à des crues saisonnières et aux effets de la marée sont l’objet de glissements et d’éboulements causant des dégâts matériels et parfois des victimes humaines. Le présent travail consiste à étudier la stabilité des berges de rivière soumises à la marée en considérant l’influence des écoulements externe et interne de l’eau sur le massif du sol. On considère en particulier l’effet de la fluctuation du niveau d’eau à l’extérieur et à l’intérieur du massif sur la pression interstitielle dans le sol. Le modèle d’écoulement de Dupuit est adopté pour trouver la variation de la surface libre dans le massif. Une méthode des tranches est programmée pour calculer les coefficients de sécurité au glissement des berges soumises à la marée. Des études paramétriques sur la géométrique de la berge, sur les caractéristiques hydromécaniques du sol et sur celles de la marée sont ensuite présentées. L’érosion superficielle de la berge est simulée par différentes méthodes et couplée avec le calcul de stabilité. Enfin, des études des cas sur la baie du Mont-Saint-Michel et sur les rives du Mékong inférieur sont présentées.La comparaison entre les simulations et les mesures de surface libre pendant les marées nous permet de conclure quant à la pertinence du modèle d’écoulement de Dupuit dans le cas de milieux relativement homogènes et isotropes. Mais celui-ci s’avère moins précis pour des milieux plus complexes, tels que les milieux multicouches. La marée a un effet important sur les pressions interstitielles dans le sol, lesquelles subissent des phénomènes d’amortissement et de retard.Les facteurs de sécurité au glissement varient en fonction de la marée et ils sont minimaux pendant le reflux avant la basse mer à cause du retard de la surface libre dans le sol et de la décélération de la vitesse descendante de la marée avant la basse mer. Des abaques sont proposés donnant les domaines de sécurité en fonction de différents paramètres du sol, de la géométrie de la berge et de la marée. Ces abaques permettent également le calcul du coefficient de sécurité par interpolation linéaire.Quand la berge est submergée pendant un temps suffisamment long, la zone de rupture du massif se localise dans la partie supérieure de la berge et se produit à la pleine mer. Ce mode de rupture est observé aussi sur les sites étudiés (Mont-Saint-Michel). Au reflux, on met évidence un deuxième mode de rupture correspondant à des surfaces de glissement plus profondes liées à des pressions interstitielles résiduelles élevées.Dans la période de décrue (site de Kaoh Chorram), le coefficient de sécurité diminue avec la baisse du niveau de l’eau sous le sommet de la berge. A même niveau d’eau dans la rivière, le coefficient de sécurité à la décrue est inférieur à celui résultant d’un état d’équilibre. Des différences importantes s’observent aussi sur les surfaces de glissement entre les deux régimes.

The riverbanks, subjected to seasonal flooding and tidal variation, are submitted to landslides causing property damage and sometimes human victims. The presented work is conducted to analyze the riverbank stability subjected to the tide variation by considering the influence of external and internal water flows on the bank soil. More particularly, we consider the effect of ground water variation on the soil pore pressure. The Dupuit’s flow model is adopted to find the variation of the ground water table. A method of slices is developed to calculate the safety factor of riverbank slides as a function of tide. Parametric studies of the effect of bank geometry, hydromechanical soil properties and the characteristics of tide variation are then presented. Then the bank surface erosion is simulated by different methods and coupled with the calculation of landslide. Finally, case studies at Mont-Saint-Michel bay and on the lower Mekong riverbank are conducted.The comparison between simulations and field measurements of ground water table during the tide variation let us conclude that the Dupuit’s flow model can be adopted for homogeneous and isotropic soils. However, the mode is less accurate for more complex media, such as multilayered soils. The tide has a significant effect on the pore pressure in the soil, which creates damping and delayed phase phenomena with respect to the tide.Slide safety factors vary as a function of tide and they are minimal during the falling of water level before low tide due to the delay of the ground water table and the slowing down of the speed of the tide. Charts of safety factor have been proposed providing the security domains based on various soil parameters, bank geometry and tide variation. These charts also allow calculation of the safety factor by linear interpolation.When the bank is submerged for a time period long enough, the failure surface is located in the upper part of the bank and occurs at high tide. This failure mode is also observed in the field study (Mont-Saint-Michel). During the falling of tide from the bank surface, the second mode of failure is observed corresponding to deeper slip surfaces associated with high residual pore pressures.In the period of decline after flooding of the bank (Kaoh Chorram site), the bank safety factor decreases with the falling of water level below the top of the bank. At the same water level in the river, the safety factor during decreasing water level is smaller than that during the steady state. Significant different failure surfaces are observed between the two regimes.