Analyses numériques de la problématique multi-physique des fontis au voisinage d’une digue ou d’un ouvrage linéaire

Numerical analyses of the multi-physics problem of sinkholes in the vicinity of a dike or a linear geo-structure

• Auteur / Autrice : Jie Yang
• Direction : Pierre-Yves Hicher, Zhenyu Yin, Farid Laouafa
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie Civil
• Date : Soutenance le 08/07/2019
• Etablissement(s) : Ecole centrale de Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Nantes Université)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche en Génie Civil et Mécanique (Nantes)
• Jury : Président / Présidente : Stéphane Bonelli
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre-Yves Hicher, Zhenyu Yin, Farid Laouafa, Stéphane Bonelli, François Nicot, Dongmei Zhang, Amade Pouya, Lucile Saussaye
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : François Nicot, Dongmei Zhang

Mots clés

Mots clés contrôlés

Barrages

Filtration

Éléments finis, Méthode des

Digues

Matériaux -- Érosion

Mots clés libres

Érosion interne

Suffusion

Méthode des éléments finis

Teneur en particules fines

Couplage hydromécanique

Couplage érosion-filtration

Internal erosion

Suffusion

Finite element method

Fines content

Hydro-mechanical coupling

Erosion-filtration coupling

Résumé

Les géo-structures telles que les barrages et les digues sont soumises à des écoulements hydrauliques variant dans le temps et dans l'espace. L'eau qui traverse ces milieux poreux peut entraîner le détachement et le transport de certaines particules des sols constituant les structures et leurs fondations. Ce problème est généralement appelé ''érosion interne''. Le terme suffusion, un type d'érosion interne, se réfère au détachement et au transport de particules les plus fines à traversune matrice de sol poreuse plus grossière en raison d'un écoulement hydraulique. L'évolution temporelle de la suffusion peut modifier les propriétés hydrauliques et mécaniques des sols et peut entraîner des changements importants dans le comportement de telles structures pouvant aller jusqu’à leur effondrement. Ce travail de thèse tente de contribuer à la conception et à la durabilité des ouvrages en ingénierie géotechnique et hydraulique en mettant un accent particulier sur les barrages, les levées et les digues. Il a été consacré à développer un modèle numérique de suffusion en introduisant d’une part le couplage des phénomènes hydrauliques et mécaniques et d’autre part le couplage des phénomènes d'érosion et de filtration.

Geo-structures such as dams and levees or dikes are subjected to seepage varying in time and space. The water flowing through these porous media can lead to the detachment and transport of part of the soil particles within the structures or their foundations. This problem is usually called internal erosion. The term suffusion, one type of internal erosion, refers to the detachment and transport of finer particles through a coarser porous soil matrix due to seepage flow. Suffusion can modify with time the hydraulic and mechanical properties of the soils and may trigger significant damage on such structures and lead eventually to their collapse. This research attempts to contribute to the design and sustainability of geotechnical and hydraulic engineering structures, with a particular focus on embankment dams, levees, and dikes. It aims to develop a numerical model of suffusion by introducing, on the one hand, the coupling of the hydraulic and mechanical phenomena and, on the other hand, the coupling of erosion and filtration.