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Thèse soutenue

Érosion de la surface du sol : loi locale et influence des propriétés du sol et des écoulements sur la résistance à l'érosion des ouvrages hydrauliques

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Auteur / Autrice : Shadi Youssef
Direction : Pierre Philippe, Nadia Benahmed
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur. Mécanique des solides
Date : Soutenance le 21/06/2023
Etablissement(s) : Aix-Marseille
Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences pour l'ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (Marseille)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Risques, écosystèmes, vulnérabilité, environnement, résilience (Aix-en-Provence) - École spéciale des travaux publics du bâtiment et de l'industrie (Paris)
Jury : Président / Présidente : Farimah Masrouri
Examinateurs / Examinatrices : Pierre Philippe, Abdelkrim Bennabi, Christophe Chevalier
Rapporteurs / Rapporteuses : Didier Marot, Pierre Breul

Résumé

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L'érosion interne est la cause principale de défaillance des structures hydrauliques en terre comme les digues et les barrages en remblai, liée aux écoulements d'infiltration qui détachent et transportent des particules de sol à travers le remblai ou sa fondation. La vulnérabilité à l'érosion est connue comme étant dépendante de plusieurs facteurs liés aux propriétés du sol et du fluide d'érosion. Cette étude a examiné différents facteurs liés au sol pouvant influencer l'érodibilité de mélanges argile/sol grossier, spécifiquement : la méthode de préparation du sol, donc la microstructure, la teneur en eau, le degré de compactage, la fraction de fines et la forme des particules grossières. Deux types de tests, le hole erosion test (HET) et l'erosion function apparatus (EFA), ont été réalisés sur des échantillons de densités, fractions argileuses et teneurs en eau variables. Pour les essais HET, une nouvelle technique a été développée pour mesurer le diamètre post-érosion mais aussi pour mener une analyse morphologique du conduit. Les résultats ont montré que la méthode de préparation du sol a un impact significatif sur la résistance à l'érosion via une modification de la microstructure et que les pourcentages d'argile inférieurs à 50% accentuent fortement l'érodibilité des mélanges étudiés. L'augmentation de la teneur en eau induit une légère augmentation de la résistance à l'érosion, mais aussi de la cinétique d'érosion. Les résultats HET ont indiqué une augmentation de la résistance à l'érosion avec le taux de compactage, tandis que les résultats EFA ont montré une insensibilité à ce paramètre. En ce qui concerne l'effet de la forme des particules grossières (sable d'Hostun, sable de Loire, billes de verre), les résultats ont révélé deux conclusions contre-intuitives : les particules arrondies confèrent une meilleure résistance contre l'initiation de l'érosion mais, une fois l'érosion amorcée, elles favorisent une cinétique plus rapide