Guide CFG - lutte contre l'erosion.pdf

Recommandations pour lutilisation desgosynthtiques dans la lutte contre lrosion

dition de 2003

COMIT FRANAISDES GOSYNTHTIQUES

Comit Franais des Gosynthtiques

- 2 -

COMITE DE RDACTION Le groupe de travail :

Monsieur ANTOINE DDE 66 SERVICE MARITIME LANGUEDOC ROUSSILLON Monsieur BRIOIST CETMEF Monsieur BRUHIER HUESKER SYNTHETIC Monsieur DERACHE FRANCE GABIONS S.A. Monsieur DUCOL TEXINOV Monsieur FAURE LIRIGM, Univ. J. Fournier, Grenoble Monsieur GARCIN BIDIM GEOSYNTHETICS Monsieur HERAULT COLBOND GEOSYNTHETICS Monsieur POULAIN CEMAGREF Bordeaux Monsieur REIFFSTECK LCPC Paris Monsieur ROBINET SNCF - Direction de lEquipement

La rdaction du document ainsi que la coordination du groupe de travail a t faite par : Philippe Reiffsteck LCPC - Division Mcanique des Sols, des Roches et de la Gologie de lIngnieur Section du Comportement des Sols et des Ouvrages en Gotechnique 58, bd Lefebvre 75732 PARIS cedex 15 tlphone : 01 40 43 52 73 - tlcopie : 01 40 43 65 11 Mel : [email protected]

SOM

MAI

RERecommandations pour

lutilisation desgosynthtiques dans la

lutte contre lrosiondition de 2003

i enJeUX et MoYenS de LA LUtte ContRe LRoSion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

i .1 Prsentation des diffrents types drosion et de leur mcanisme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 i .1 .1 Lrosion pluviale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 i .1 .2 Lrosion fluviale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 i .1 .3 Lrosion maritime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 i .1 .4 Lrosion olienne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 i .1 .5 Les rosions anthropique et animale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 i .2 Les sols risques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13 i .2 .1 notion dchelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 i .2 .2 Sensibilit des sols lrosion pluviale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 i .2 .3 Sensibilit des sols lrosion fluviale et littorale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 i .3 Les agents de lrosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19 i .3 .1 La pluie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 i .3 .2 La houle et les courants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 i .3 .3 eau interne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 i .3 .4 Le vent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 i .3 .5 Synthse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 i .4 Les ouvrages risques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25 i .5 Prsentation gnrale des techniques gosynthtiques utilisables dans la lutte contre lrosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27 i .5 .1 Systmes de confinement goconteneurs (cgc) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 i .5 .2 Systmes de confinement goalvolaire (cga) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 i .5 .3 nattes de renforcement du sol dapport (rsa) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 i .5 .4 Gosynthtiques de protection du sol dapport (psa) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 i .5 .5 Filtration du sol support sous protection (fsp) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 i .6 Rles des techniques dans la lutte contre lrosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33 i .6 .1 objet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 i .6 .2 dfinition des fonctions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 i .7 Synthse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35 i .7 .1 Le processus drosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 i .7 .2 Les techniques anti-rosives gosynthtiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 i .8 Mode demploi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37ii RoSion PLUViALe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40

ii .1 Contexte de lemploi des gosynthtiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40 ii .1 .1 Stabilit sous sollicitation pluviale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 ii .1 .2 Les gosynthtiques et le contrle de lrosion pluviale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 ii .2 Pentes naturelles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 ii .2 .1 Protection vgtale (veg) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 ii .2 .2 Gosynthtiques de protection du sol dapport (psa) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 ii .2 .3 Systme de confinement goalvolaire par fascinage (cgaf ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 ii .3 talus de dblais et talus de remblais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48 ii .3 .1 Protection vgtale (veg) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 ii .3 .2 Systmes de confinement goalvolaire (cga) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 ii .3 .3 nattes de renforcement de la couche vgtalisable (rsa) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 ii .3 .4 Gosynthtiques de protection du sol dapport (psa) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 ii .4 Fosss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .54 ii .4 .1 Systmes de confinement goconteneurs (cgc) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 ii .4 .2 Systmes de confinement goalvolaire (cga) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 ii .4 .3 nattes de renforcement de la couche vgtalisable (rsa) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 ii .4 .4 Filtration du sol support sous protection (fsp) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 ii .4 .5 Gosynthtiques de protection du sol dapport (psa) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

Recommandations pour lutilisation des gosynthtiques dans la lutte contre lrosion

SOM

MAI

REdition de 2003

ii .5 Plate-formes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .59 ii .5 .1 Protection vgtale (veg) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 ii .5 .2 Systmes de confinement goalvolaire (cga) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 ii .5 .3 nattes de protection du sol dapport (psa) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

iii RoSion FLUViALe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62

iii .1 Contexte de lemploi des gosynthtiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62 iii .2 Berges de voies navigables, de cours deau et de plans deau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62 iii .2 .1 Filtration du sol support larrire dune protection ou dun ouvrage de soutnement (fsp mur) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 iii .2 .2 Filtration du sol support sous une protection (fsp couche) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 iii .2 .3 Conteneur dune structure de protection (cgc) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 iii .2 .4 Systme de confinement goalvolaire (cga) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 iii .2 .5 natte de renforcement du sol dapport (rsa) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 iii .3 Seuils en rivires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .76 iii .3 .1 Solutions possibles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 iii .3 .2 Systme de gonfinement goalvolaire par seuil (cgas) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 iii .3 .3 Filtration sous une couche de protection (fsp) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 iii .3 .4 Systme de confinement par goconteneurs (cgc) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 iii .4 Piles de ponts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78 iii .4 .1 Solutions possibles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 iii .4 .2 Filtration sous une protection (fsp) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 iii .4 .3 Systme de confinement par goconteneur (cgc) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

iV RoSionS LittoRALe et MARitiMe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

iV .1 Contexte de lemploi des gotextiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .81 iV .1 .1 Le constat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 iV .1 .2 La plage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 iV .1 .3 Les causes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 iV .1 .4 Les solutions ou actions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 iV .2 Rhabilitation des cordons et massifs dunaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .86 iV .3 Les protections de haut de plage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .87 iV .3 .1 Rechargement de plage (psa et rsa) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 iV .3 .2 tablissement dun transit artificiel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 iV .3 .3 tube en gosynthtique et goconteneur (cgc) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 iV .3 .4 Filtre du sol support sous une protection (fsp) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 iV .4 eStRAn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .90 iV .4 .1 Filtre du sol support sous une protection (fsp) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 iV .4 .2 Systme de confinement goconteneurs (cgc) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 iV .4 .3 Systme de confinement goalvolaire (cga) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 iV .4 .4 nattes de renforcement du sol dapport (rsa) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 iV .5 en mer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .94 iV .5 .1 Les herbiers (veg) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 iV .5 .2 Systme de confinement goconteneur (cgc) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 iV .5 .3 Filtre du sol support sous une protection (fsp) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

i enJeUX et MoYenS de LA LUtte ContRe LRoSion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

i .1 Prsentation des diffrents types drosion et de leur mcanisme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 i .1 .1 Lrosion pluviale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 i .1 .2 Lrosion fluviale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 i .1 .3 Lrosion maritime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 i .1 .4 Lrosion olienne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 i .1 .5 Les rosions anthropique et animale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 i .2 Les sols risques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13 i .2 .1 notion dchelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 i .2 .2 Sensibilit des sols lrosion pluviale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 i .2 .3 Sensibilit des sols lrosion fluviale et littorale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 i .3 Les agents de lrosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19 i .3 .1 La pluie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 i .3 .2 La houle et les courants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 i .3 .3 eau interne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 i .3 .4 Le vent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 i .3 .5 Synthse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 i .4 Les ouvrages risques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25 i .5 Prsentation gnrale des techniques gosynthtiques utilisables dans la lutte contre lrosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27 i .5 .1 Systmes de confinement goconteneurs (cgc) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 i .5 .2 Systmes de confinement goalvolaire (cga) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 i .5 .3 nattes de renforcement du sol dapport (rsa) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 i .5 .4 Gosynthtiques de protection du sol dapport (psa) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 i .5 .5 Filtration du sol support sous protection (fsp) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 i .6 Rles des techniques dans la lutte contre lrosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33 i .6 .1 objet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 i .6 .2 dfinition des fonctions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 i .7 Synthse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35 i .7 .1 Le processus drosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 i .7 .2 Les techniques anti-rosives gosynthtiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 i .8 Mode demploi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37ii RoSion PLUViALe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40

ii .1 Contexte de lemploi des gosynthtiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40 ii .1 .1 Stabilit sous sollicitation pluviale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 ii .1 .2 Les gosynthtiques et le contrle de lrosion pluviale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 ii .2 Pentes naturelles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 ii .2 .1 Protection vgtale (veg) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 ii .2 .2 Gosynthtiques de protection du sol dapport (psa) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 ii .2 .3 Systme de confinement goalvolaire par fascinage (cgaf ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 ii .3 talus de dblais et talus de remblais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48 ii .3 .1 Protection vgtale (veg) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 ii .3 .2 Systmes de confinement goalvolaire (cga) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 ii .3 .3 nattes de renforcement de la couche vgtalisable (rsa) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 ii .3 .4 Gosynthtiques de protection du sol dapport (psa) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 ii .4 Fosss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .54 ii .4 .1 Systmes de confinement goconteneurs (cgc) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 ii .4 .2 Systmes de confinement goalvolaire (cga) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 ii .4 .3 nattes de renforcement de la couche vgtalisable (rsa) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 ii .4 .4 Filtration du sol support sous protection (fsp) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 ii .4 .5 Gosynthtiques de protection du sol dapport (psa) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

Recommandations pour lutilisation des

gosynthtiques dans la lutte contre lrosion

SOM

MAI

RERecommandations pour

lutilisation desgosynthtiques dans la

lutte contre lrosiondition de 2003

V RoSion oLienne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97

V .1 Contexte de lemploi des gosynthtiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97 V .1 .1 technique de lutte contre lrosion olienne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 V .2 dunes, plages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97 V .2 .1 Condition de milieu : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 V .2 .2 Protection vgtale (veg) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 V .2 .3 Gosynthtiques de protection de la couche vgtalisable (psa) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 V .2 .4 Systme de confinement goalvolaire par brise-vent (cgabv) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100 V .3 Montagne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 V .3 .1 Protection vgtale (veg) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .103 V .3 .2 Systme de confinement goalvolaire par brise-vent (cgabv) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .103

Vi RoSionS AntHRoPiQUe et AniMALe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

Vi .1 Contexte de lemploi des gosynthtiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 Vi .2 Accs aux sites sensibles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 Vi .2 .1 nattes de renforcement du sol dapport (rsa) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .104 Vi .2 .2 Systmes de confinement goalvolaire (cga) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .106 Vi .3 talus douvrages et remblai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 Vi .3 .1 Gosynthtiques de protection du sol dapport (psa) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .107 Vi .3 .2 nattes de renforcement du sol dapport (rsa) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .107

Vii BiBLioGRAPHie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

Vii .1 Publications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 Vii .2 normes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110Viii indeX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

iX eXeMPLeS de SiteS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

X AnneXeS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

X .1 Mthodologie dexprimentations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 X .1 .1 in situ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .119 X .1 .2 en laboratoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .120 X .1 .3 Analyse des rsultats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .121 X .2 stabilit des ouvrages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 X .2 .1 dfinition des chargements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .122 X .2 .2 dfinition des tats limites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .122 X .2 .3 Stabilit de pente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .123 X .2 .4 Stabilit des murs poids : mthode des trois coefficients . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .124 X .2 .5 Prise en compte des ancrages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .125 X .2 .6 Glissements plans sur talus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .125


- 6 -

AVANT-PROPOS

Il est ncessaire de mener une politique de prvention pour combattre les effets dvastateurs des catastrophes naturelles. Sont classs parmi les catastrophes naturelles, des phnomnes rapides qui sont sous les feux de lactualit, comme les sismes, les grands glissements, les tsunamis, les inondations. Toutefois, ces diffrentes catastrophes sont amplifies lorsque le sol a t soumis au phnomne plus lent et moins spectaculaire quest lrosion (CCR, 1999 ; Guiton, 1998). Lrosion provoque tout autant de fortes dpenses pour la collectivit. Heureusement, il est possible de lutter efficacement contre ce phnomne laide de techniques prouves. Ces techniques issues de la collaboration de lindustrie chimique et textile avec le mtier des travaux publics se devaient dtre dcrites dans un ouvrage didactique. Cest le but que sest fix le Comit Franais des Gosynthtiques au travers de ce guide.

Les utilisateurs Le prsent document est destin aider les Matres dOuvrages et Matres d'uvre lorsqu'ils rencontrent des problmes d'rosion et quils cherchent une solution pratique. Ce document n'est pas destin aux spcialistes qui trouveront par ailleurs les ouvrages techniques consacrs lrosion. Les objectifs Lobjectif de ce guide est de proposer, au lecteur, les fonctions mises en uvre par les techniques gosynthtiques rpondant aux problmes auxquels il est confront. Ce guide a t rdig avec les trois buts majeurs suivants :

viter de passer ct du problme, Pouvoir juger des enjeux, Savoir faire appel des experts.

Orientation du lecteur Pour atteindre ces objectifs, le guide est structur de la faon suivante : une premire partie assez pdagogique qui servira de rfrence au lecteur pour apprhender les lments techniques dvelopps dans le corps du guide. Cette premire partie expose galement les gosynthtiques concerns par la lutte contre lrosion sous langle de leur fonction pour saffranchir des spcificits trop marques de certains produits. Le guide dcrit ensuite, en cinq chapitres, les techniques gosynthtiques disponibles pour chaque type types drosion selon les phnomnes mis en jeu :

Chapitre 1 : Enjeux et moyens de la lutte contre lrosion Chapitre 2 : L'rosion pluviale Chapitre 3 : L'rosion fluviale Chapitre 4 : L'rosion maritime Chapitre 5 : L'rosion olienne Chapitre 6 : Les rosions anthropique et animale

Pour l'ensemble de ces techniques, il est conseill de faire au pralable une tude de faisabilit prenant en compte toutes les conditions hydrauliques et gotechniques du site. Les donnes prsentes dans ce guide sont fournies titre informatif et ne dgagent nullement le concepteur de ses responsabilits. Lingnieur gotechnicien ou gologue qui est sur le point dtudier un site particulier doit sinformer lui-mme des risques par les moyens adquats et agir en consquence.

ENJEUX ET MOYENS DE LA LUTTE CONTRE LROSION

1Recommandations pour lutilisation des gosynthtiques dans la lutte contre lrosion

- 7 -

I - OB

JET DU

GU

IDE

I ENJEUX ET MOYENS DE LA LUTTE CONTRE LROSION

I.1 PRSENTATION DES DIFFRENTS TYPES D'ROSION ET DE LEUR MCANISME Avant tout, il est ncessaire de prciser la dfinition retenue dans le prsent guide pour caractriser ce phnomne :

"L'rosion est la dstructuration de surface par arrachement et dplacement des particules d'un sol ou d'une roche sous l'action d'un agent extrieur naturel (eau, air, froid, chaleur, hygromtrie, gel, dessiccation... ). "

Cinq types d'rosion externe sont identifiables :

l'rosion pluviale, l'rosion fluviale, l'rosion maritime, l'rosion olienne et les rosions anthropique et animale.

Notre objectif nest pas dtudier lrosion pour elle-mme, mais de dfinir la cible vise par les techniques gosynthtiques. Le lecteur dsireux de plus de renseignements pourra puiser dans la littrature abondante traitant du sujet (Hnensal, 1986 ; Hudson, 1981 ; Neboit, 1991 ; Roose, 1994). I.1.1 L'rosion pluviale lexception de priodes gologiques aux conditions extrmes, qui ont donn naissance des paysages bien caractristiques, l'rosion naturelle s'quilibre avec la rgnration du sol sous vgtation dense et altration du substrat. Il peut cependant se produire une rupture de l'quilibre sous l'effet de facteurs anthropiques, comme par exemple l'ouverture de chantiers de terrassement (destruction de la vgtation ou cration de talus forte pente). L'rosion pluviale se caractrise par deux mcanismes distincts (figure I-1) :

le dtachement du sol sous l'effet de l'impact des gouttes ou battance, le transport par ruissellement.

I.1.1.1 La battance : En percutant le sol, une goutte d'eau libre son nergie cintique (qui est en moyenne 256 fois plus grande que celle du ruissellement (Hudson, 1981)), et il peut se produire :

un clatement de la goutte d'eau en petites gouttelettes qui rebondissent, un dtachement partiel ou total des particules du sol et leur projection une certaine distance de l'impact, un compactage du sol au-dessous de la pellicule remanie.

Ceci a pour consquences :


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le dplacement des particules vers les parties basses du relief, une redistribution de la porosit de surface du sol (colmatage par les fines). C'est le phnomne des "crotes de battance", la pulvrisation des agrgats.

I.1.1.2 Le ruissellement :

Il dpend de l'intensit de la pluie et de la vitesse d'infiltration. Si l'intensit de la pluie dpasse la vitesse d'infiltration, le sol refuse l'excs d'eau, qui alors ruisselle. L'coulement de l'eau exerce un effort de cisaillement sur les particules la surface du sol. L'nergie du ruissellement dpend de la vitesse et de la masse d'eau en mouvement. Ces deux phnomnes sont influencs par des facteurs lis :

au climat aux caractristiques intrinsques du sol la topographie au taux de couverture vgtale (appel pourcentage de recouvrement par les agronomes).

Il est noter qu'on parle de taux de couverture vgtale car la vgtation est la technique la plus courante pour modifier les caractristiques de l'interface eau/sol. On devrait plus gnralement parler de taux de couverture.

battance

ruissellement

texture

composition chimique

structure

matire organique

inclinaison

longueur

intensit et vent

dure, frquence

SOL

tat de surface

climat

topographie

couvert vgtalErodabilit

Erosivit

EROSIONPLUIE

Fig. I-1 Le cycle de lrosion pluviale

Les facteurs climatiques :

l'intensit de pluie est d'une importance capitale car directement lie au diamtre des gouttes donc leur masse, leur vitesse et leur nergie cintique. De plus c'est sa diffrence avec le taux d'infiltration qui dtermine le ruissellement.

la frquence des pluies : L'tat hydrique du sol avant une pluie influe beaucoup sur son

comportement. Un sol satur avant la pluie ne sera sensible ni l'clatement par compression de l'air ni la micro-fissuration. Mais le ruissellement se produira beaucoup plus vite.

le vent augmente la vitesse des gouttes. la hauteur et la dure des pluies jouent surtout un rle au travers de leur rapport comme nous

l'avons vu plus haut.


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Les facteurs intrinsques du sol :

la structure : les diffrentes structures sont plus ou moins sensibles l'rosion. Si on les classe en allant vers une sensibilit croissante, on obtient : structure grumeleuse - finement polydrique - polydrique moyenne grossire - en bloc, feuillete ou massive.

la granulomtrie : les sols les plus sensibles l'rosion sont les sables fins et les silts. En

effet, pour ces sols, les particules de faible masse sont aisment transportes par le ruissellement.

la teneur en matire organique : la matire organique joue le rle de ciment pour les agrgats

du sol. Il faut noter l'effet de synergie ce niveau entre l'argile et la matire organique. la composition chimique : l'influence de la composition chimique du sol et galement de l'eau

de ruissellement a t mise en vidence. Ainsi le carbonate de calcium fait floculer les argiles et augmente la cohsion du sol. Le sodium, lui, les disperse et diminue donc la cohsion du sol. Les oxydes de fer et d'aluminium jouent le rle de ciment pour les agrgats.

l'infiltrabilit : c'est la diffrence entre l'intensit et la vitesse d'infiltration qui dtermine le

ruissellement. l'tat de la surface du sol : la formation d'une crote sous l'effet de la battance diminue

l'infiltration. La rugosit de la surface diminue la vitesse du ruissellement mais les irrgularits peuvent crer des passages privilgis qui seront autant d'amorces de ravines.

Les facteurs topographiques :

l'inclinaison : les transports de sol croissent de faon exponentielle avec l'inclinaison de la pente.

la longueur de la pente : En principe, plus la pente est longue, plus le ruissellement

s'accumule, prend de la vitesse et de l'nergie et plus l'rosion s'intensifie. Mais en raison des irrgularits du terrain ceci n'est pas toujours vrifi dans la ralit.

la forme de la pente : Les pentes concaves sont moins sensibles l'rosion que les pentes

convexes. Les facteurs lis au couvert vgtal :

le pourcentage de recouvrement : plus il est important plus l'impact des gouttes est amorti sur une grande surface.

l'architecture des vgtaux : selon l'architecture du couvert arbor, il peut y avoir

concentration ou dispersion des gouttes, fragmentation ou rassemblement du ruissellement. Selon l'organisation des racines, l'infiltration peut-tre plus ou moins favorise et la fixation du sol plus ou moins assure. La vgtation joue aussi un rle en diminuant le coefficient de ruissellement par l'vaporation qu'elle provoque et le stocke d'eau qu'elle reprsente. Par son apport de matire organique, elle amliore la cohsion du sol.

Les techniques de lutte contre l'rosion pluviale doivent s'attacher amliorer ou modifier ces lments pour limiter l'action de l'eau (battance et ruissellement).


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I.1.2 L'rosion fluviale Les problmes d'rosion fluviale concernent la fois, avec des sollicitations sensiblement diffrentes, les voies navigables et les cours d'eau naturels, ainsi que les plans deau (figure I-2).

EAU

courantjet d'hlice

vaguesbatillage

texture


couvert vgtal

matire organique

section

pente

SOL

Etat de surface

gomtrie

taux de couverture

vitesse

turbulences

structure

modification de rugosit

maremarnage EROSION

Fig. I-2 Le cycle de lrosion fluviale et maritime

Dans le cas des cours d'eau naturels, l'rosion des berges est due :

au courant naturel, aux variations de niveau d'eau (crue-dcrue), aux vagues de vent, des interventions humaines (dragage, calibrage, endigage, rescindement de mandre).

La prsence de points singuliers (courbes des rivires, piles et cule de ponts, seuils et barrage, ...) est susceptible d'accentuer ces phnomnes. Dans le cas des voies navigables, la circulation des bateaux travers les phnomnes :

d'abaissement instantan du plan d'eau, de cration de vagues, de cration d'un courant de retour.

sollicite principalement les berges dans des zones localises de part et d'autre du plan d'eau. Dans le cas des cours d'eau navigus, les phnomnes se superposent. Sur les plans deau, quil sagisse de retenues artificielles, de lacs ou dtangs, lrosion est essentiellement due :

au marnage, aux vagues de vent, au batillage gnr par la pratique des sports nautiques motoriss.

Les techniques de lutte contre l'rosion fluviale doivent s'attacher amliorer ou modifier ces lments pour limiter l'action de l'eau.

Le choix d'un type de protection de berges est en premier lieu conditionn par la fonction remplir par le dispositif et l'intensit des sollicitations dveloppes plus avant. On retient habituellement trois principales fonctions :

protection contre l'rosion et soutnement, protection contre l'rosion et tanchit, protection contre l'rosion uniquement.


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Pour assurer ces fonctions, il existe une multitude de systmes base de rideaux de palplanches, d'enrochements libres ou liaisonns, de blocs de bton, de matelas de gabions mtalliques ou polymres, de systmes bitumineux, de conteneurs textiles,... remplissant tout ou partie des diffrentes fonctions. I.1.3 L'rosion maritime Lrosion maritime concerne le littoral naturel et amnag. Dans ce guide, les ouvrages damnagement portuaire (digues, quais, terre-pleins,...) ne sont pas traits, le lecteur tant invit consulter la littrature propre lingnierie maritime et se rapprocher de spcialistes de ce domaine. Son attention est toutefois attire sur linteraction forte qui existe entre les ouvrages portuaires et les parties de littoral naturel qui les entourent ; ainsi que sur la ncessit dintgrer les composantes spatiale et temporelle de lrosion dans ltude et la conception de ces ouvrages. En plus de la dtermination des sollicitations hydrodynamiques et des reconnaissances gotechniques, elles ncessitent notamment la ralisation de levers bathymtriques et topographiques gnraux et de dtail saisonniers des petits fonds et de lestran ; voire la ralisation dtudes spcifiques sur modles numriques ou physiques. La conception des ouvrages intgre gnralement la mise en place de dispositifs anti-affouillement. Le littoral que nous considrerons est donc un milieu naturel, ventuellement protg, assurant la transition entre des espaces terrestres et marins. Cette particularit fait que les facteurs naturels de l'rosion du littoral sont principalement les actions dorigines continentale et marine, et accessoirement les actions chimiques et biologiques. Sy ajoutent le cas chant les effets des interventions ou actions humaines. De manire gnrale, les principaux points considrer sont :

I.1.3.1 Les actions continentales ou mtoriques Ces actions sont surtout effectives sur les littoraux constitus de falaises de roches meubles ou de sols sableux. Elles dplacent les matriaux ou modifient leurs caractristiques physiques ou gotechniques.

les apports fluviaux : Les fleuves ctiers alimentent par leurs dbits solides le littoral en sdiments, principalement lors des crues. Ces apports solides influent sur le transport littoral et conditionnent la position des embouchures.

les eaux de ruissellement : Leur rle est particulirement important dans les formations

sensibles leau, telles les argiles et les sables fins. Des apports concentrs au niveau dexutoires pluviaux ou de dispositifs de drainage sous-dimensionns ou inadapts contribuent une augmentation des pressions interstitielles dfavorables la stabilit des ouvrages de protection contre lrosion.

les eaux d'infiltration : L'coulement des eaux d'infiltration favorise l'largissement des

fissures qu'elles parcourent et concourent une augmentation de la pizomtrie. les effets thermiques : Seuls ou conjugus des phnomnes de ruissellement ou

dinfiltration, le gel, la chaleur, lalternance de phases climatiques sches et humides modifient le comportement de certaines roches tendres, fissures ou poreuses (argiles, marnes, calcaires,...). Il en rsulte des gonflements ou des clatements de ces matriaux qui deviennent dautant moins rsistants laction des facteurs rosifs.

le vent : L'importance des formations dunaires sur le littoral souligne le rle du vent dans les

transports de matriaux sableux (voir les parties sur lrosion olienne). Le vent transporte le


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sable sur lestran et dplace ou btit les dunes. Il peut galement pousser le sable la mer ou dans les lagunes.

I.1.3.2 Les actions marines

l'action des vagues : Les vagues de houle sont l'agent d'rosion le plus important. Sur le

littoral meuble, elles provoquent un remaniement constant des fonds et du rivage en gnrant des mouvements des sdiments perpendiculaires au rivage (mouvements dans le profil de plage) et des mouvements sensiblement parallles celui-ci (transit littoral). Sur les ctes falaises, elles provoquent la dsagrgation des roches par des chocs mcaniques et dispersent les boulis qui assuraient la protection des pieds de falaises.

l'action des courants : Les courants, principalement ceux de houle et avec importance moindre les courants gnraux ont surtout une action sur les petits fonds et sur l'estran. Ils dplacent les matriaux par charriage ou saltation.

les variations du niveau marin : Quelles soient lies la mare ou des phnomnes

venteux persistants ou dpressionnaires marqus, les variations de niveau dplacent et tendent la zone daction des houles, des courants et du vent. Elles modifient alors les paramtres et conditions de dimensionnent des ouvrages. Elles gnrent des phnomnes de circulation interne deau dans lestran et larrire des ouvrages de protection. Elles accentuent lors des temptes les risques littoraux drosion, de submersion et de choc mcanique sur les terrains, btiments et infrastructures proches du rivage.

I.1.3.3 Les actions chimiques

Elles sont essentiellement des phnomnes de dissolution dans les roches calcaires dues aux eaux atmosphriques (sur les falaises) et marines (sur les platiers).

I.1.3.4 Les actions biologiques Elles sont dues aux actions des vgtaux (surtout les algues) et des animaux (patelles, balanes, pholades). Les actions biologiques sont les plus importantes sur le platier rocheux.

Les techniques de lutte contre l'rosion maritime doivent s'attacher

connatre, dplacer ou modifier ces lments pour limiter leurs actions. I.1.4 L'rosion olienne Parmi les diffrents processus rosifs, l'rosion olienne est la fois trs rpandue mais aussi assez mconnue. A l'interface terre/atmosphre, les mcanismes de l'rosion olienne sont plus difficiles identifier que ceux de l'rosion hydrique. Les deux principaux effets de l'rosion olienne sont la dflation entranant mobilisation et dplacement des particules et l'abrasion partir des matriaux transports (corrasion). L'rosion olienne est fonction de l'opposition de deux forces: le vent et la rsistance du sol. L'rodabilit des sols dpend principalement de leur stabilit mcanique (figure I-3). Les sols rpondent diffremment l'nergie cintique qui leur est applique. Il est indispensable de connatre leur tat de surface car on y trouve la fois des lments non rodables et des particules mobilisables par le vent. L'absorption d'une partie de l'nergie du vent par des obstacles non rodables est sans doute une composante majeure de la dynamique de l'rosion olienne.


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VENTdflation

texture

couvert arbor

couvert vgtal

SOL

tat de surface

taux de couverture

fetch

turbulences

structure

modification de rugosit

corrasion

EROSION

matire organique


vitesse

Fig. I-3 Le cycle de lrosion olienne

Les lments non-rodables absorbent une partie de lnergie olienne et il en rsulte une protection relative de la surface rodable. La lutte contre lrosion reproduira cette fonction dlments non rodables. Pour l'tat de surface, trois facteurs sont influents :

la texture du sol proprement dit (granulomtrie, compacit, teneur en eau,... ), sa composition chimique, la structure de l'ouvrage (gomtrie).

Pour le taux de couverture vgtale, trois lments ont t galement dfinis :

la teneur en matire organique, le couvert herbac, le couvert arbor.

Les techniques de lutte contre l'rosion olienne doivent s'attacher

renforcer ou complter ces lments pour limiter l'action du vent (dflation et corrasion). I.1.5 Les rosions anthropique et animale La prise de conscience de lexistence dune rosion anthropique est issue de la cration de zone de protection de la flore et de la faune (comme les parcs naturels nationaux ou rgionaux ou les Zones naturelles d'intrt cologique, faunistique et floristique (ou ZNIEFF) dcoulant du programme de la communaut europenne Natura2000 ) vis--vis des agressions gnres par lhomme ou par les animaux domestiques. De toutes les formes drosion, lrosion anthropique est celle qui peut le moins se mettre en quation. Elle est due au pitinement humain ou animale, au freinage ou au dmarrage de vhicule propulsion humaine ou mcanique deux roues ou quatre roues. Ce que lon qualifiera drosion animale est une agression des animaux sauvages envers un ouvrage technique a contrario de lrosion anthropique dirige vers la nature. Les ouvrages concerns peuvent tre les talus de remblai ou dblais jouxtant des ouvrages comme les pistes daroport, les voies ferres ou des ouvrages part entire comme les digues et les barrages.

I.2 LES SOLS RISQUES 1 On entendra par sol , les sols au sens des pdologues et les formations gologiques, ainsi que leurs diverses formes de mises en uvre (dblais, remblais,...). On pourra runir ici ces deux notions sous l'appellation de substrat . I.2.1 Notion dchelle Pour une pente (talus, berge, cte) on est confront deux problmes de stabilit :

Le premier est relatif la stabilisation d'une paisseur significative de sol (plusieurs centimtres) sur pente forte. Cette couche de sol est une couche de terre vgtale ou de sol

1 On ne dcrira pas dans ce document les techniques mettre en uvre pour lutter contre lrosion dans les terrains agricoles (vergers, vignobles). Toutefois celles-ci prsentent de nombreuses similitudes et la dmarche est commune.


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relativement pulvrulent. Nous dfinirons ce problme comme un problme de meso-stabilit pour le distinguer de la macro-stabilit qui concerne la stabilit globale. Le second problme est relatif la stabilit des grains de sol en surface. Nous parlerons

alors de micro-stabilit. Alors que la meso-stabilit est lie des forces gravitaires statiques, la micro-stabilit est corrlable aux sollicitations correspondant par exemple dans le cas de l'rosion pluviale, l'effet d'impact et l'effet du ruissellement.

Cette micro stabilit est directement lie la nature du sol. I.2.2 Sensibilit des sols lrosion pluviale Les sols pdologiques, comme les formations gologiques, sont plus ou moins sensibles lrosion pluviale en fonction de la quantit d'argiles, la cohsion, l'induration,... (figure I-4) Ainsi, les substrats sableux sont trs sensibles tous les mcanismes d'rosion et sont particulirement difficiles vgtaliser, notamment car ils prsentent une faible capacit de rtention en eau et en lments nutritifs. Les substrats marneux ou argileux sont eux aussi sensibles l'rosion qu'elle soit pluviale, fluviale ou maritime, avec des risques de glissements en masse. Le risque augmente pour les marnes gypseuses car il y a alors possibilit de dissolution des niveaux de gypse (Meurthe et Moselle, Alsace : les marnes du Keuper). En outre, en priode sche, ces substrats sont souvent trs durs et se desschent en profondeur suite l'ouverture de fentes de retrait. Lors de la r-imbibition, ces fentes se remplissent d'eau.

Les principaux sols

podzolsols bruns ou grispseudogleyterra-rossasols bruns semi-podzolsols brunssols forestiers brunssols alluviauxrendzines

lithosolsrendzines, sols bruns

0 100 200

Kilomtres

Fig. I-4 Carte pdologique simplifie

La mise en charge de ces fractures peut entraner des problmes graves de stabilit globale des pentes et talus. En priode sche, il ne faut pas non plus ngliger l'action du vent qui entrane les fines particules d'argile. De manire gnrale, les substrats ayant un fort taux d'argile (argilites, marnes, schistes, alluvions,...) ou une faible cohsion (sable, conglomrats peu consolids, boulis,...) seront les plus sensibles l'rosion superficielle. Pour les substrats argileux, cette sensibilit est lie la formation d'une crote de battance, l'coulement en nappe sur cette surface impermabilise, la possibilit d'rosion rgressive, la formation de fentes de retraits,... Pour les substrats faible cohsion, la sensibilit est lie l'absence de tenue du matriau, les grains tant libres entre eux. A l'oppos, on trouvera l'ensemble des substrats rocheux d'origine magmatiques ou mtamorphiques, tel que les gneiss, les granites, les basaltes, les gabbros, les micaschistes,... Ces matriaux peuvent tre mis en uvre mme sous des pentes fortes. Il faut se mfier quand mme des risques d'boulement lis un phnomne rosif, tel que la glifraction ou la dilatation thermique des minraux sombres. Pour les roches calcaires, il existe tous les intermdiaires possibles depuis les marbres mtamorphiques jusqu'aux calcaires marneux en passant par les craies... L'amnageur ne devra pas non plus ngliger le facteur structure du substrat. C'est le cas des schistes par exemple. Si les feuillets sont parallles au vecteur rosion le risque sera trs suprieur que s'ils lui sont perpendiculaires. Et un sol pdologique bien structur rsistera mieux que de la terre vgtale rapporte. On pourra encore estimer la rsistance en fonction de la nature du ciment qui lie les grains (les grs, les alluvions, les molasses, les conglomrats,...). Par exemple, les grs ciment siliceux sont presque inaltrables, tandis que les grs ciment calcaire pourront tre dissous plus facilement. Enfin, un substrat aura des comportements trs diffrents en fonction du climat (alternance gel/dgel, priode d'ensoleillement, vnement orageux, ...). Ces corrlations entre la nature gologique du substrat et la sensibilit lrosion permettent de dlimiter des zones de plus ou moins forte sensibilit. Les sols sont rpertoris sous forme de cartes pdologiques dont lobjectif est d'tablir les lois de rpartition des sols sur la base de leurs facteurs


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de formations que sont le matriau gologique, la gomorphologie, le climat, la vgtation et les actions anthropiques. Cependant cette classification pdologique, si elle permet de dfinir le sol en fonction de sa texture et de la roche dont il est issu, souffre de sa nature que lon peut qualifier dencyclopdique. Le classement des sols est purement qualitatif et peu corrl avec des indicateurs plus quantitatifs, ncessaires pour valuer lala. Il est possible dutiliser pour cela des cartes issues des analyses pdologiques sur lesquelles sont donnes les rpartitions du pH et de la texture des sols de surface. Ces informations peuvent provenir de deux sources principales (INRA, 1999 ; INRA AFES, 1999). Une vision synthtique des variations granulomtriques est fournie par la cartographie des textures, estimes partir des fractions granulomtriques analyses par sdimentation, selon le triangle GEPPA simplifi (voir lexique et Baize, 1988). La cartographie des fractions granulomtriques montre l'existence de tendances de grande porte qui sont relier aux structures gologiques, gomorphologiques (extension des limons oliens) ou des processus pdogntiques. En effet, cette carte prsente de trs grandes analogies avec la carte pdologique au 1/1.000.000 de France. Des tentatives de cartographie de lala rosion pluviale des sols sur la France entire ont t menes par lINRA (service de la carte pdologique) sous limpulsion du ministre de lAmnagement du territoire et de lEnvironnement et par lIFEN (figure I-5). Cette dmarche a t effectue en suivant une mthodologie de combinaison dans un SIG de donnes pdologiques, mtorologique, topographique et doccupation des sols, inspire ou (dveloppe) lors de ltablissement des PPR. La visualisation simultane des cartes de lala par saison issues de cette tude met bien en vidence la variabilit saisonnire de lala

Fig. I-5 Carte de lala rosion (Ifen, 1998)

rosion mais aussi lexistence de rgions systmatiquement concernes. On distingue en particulier : - les rgions fortement touches par lala rosion des sols en toutes saisons (le nord, lest du

Bassin parisien, la valle du Rhne, le sud-ouest), - les rgions modrment touches, ou pour lesquelles lala rosion existe pour certaines

saisons seulement (le pourtour mditerranen, le Poitou-Charentes et la Bretagne), - les rgions qui ne sont pratiquement pas concernes par lala rosion (par exemple

lAuvergne, les Landes). Toutefois, les rsultats de ce type de dmarche ne peuvent tre interprts localement lchelle dun talus douvrage. Oriente vers lvaluation de lala rosion sous langle de lagriculture (grandes cultures, vignobles et vergers) cette synthse a lavantage de resituer la problmatique diffrentes chelles (IFEN, 1998).


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Sous langle de lingnierie gotechnique on peut retenir, titre d'ordre de grandeur, les paramtres

suivants : Tableau I-1 Paramtres usuels des sols

vitesses critiques d'rosion sur sol humide (Hudson, 1981)

granulomtrie cohsion Angle de frottement interne

Module dYoung

permabilit

du sol nu du sol engazonn

argile compacte d


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particules celle due au ruissellement. On peut dissocier lrosion par les flux hydriques en trois domaines :

I.2.3.1 Domaine fluvial En domaine fluviatile, les flux dlments dissous, et les flux sdimentaires dpendent des bassins versants. Les transferts dlments (par exemple fins ou dissous) sont en relation avec les reliefs et la composition lithologique du bassin versant (par exemple roches granitique ou carbonate). En effet, lrosion dans le lit dune rivire au profil longitudinal irrgulier, synonyme dun bassin versant rcent, sera plus importante que lorsque les pentes topographiques sont faibles, cest--dire au profil rgulier, cas dun bassin arriv un stade de maturit avanc (figure I-7).

Fig. I-7 Mcanisme de lrosion fluviale

Comme pour le ruissellement, les lments les plus fins sont les premiers tre rods (figure I-8). Cela, bien sr, est pondrer par la prsence ou non de cohsion entre les particules. Lorsque le flux saccrot, lrosion devient maximale, et transporte des blocs de toutes tailles. Au dbouch dans la valle, le ralentissement soudain de la pente oblige au dpt immdiat des lments les plus lourds, l'quilibre charge/dbit tant rompu en faveur de celle-l. Pour Livingstone (cit par Pomerol, Lagabrielle et Renard, 2000), la quantit de substances dissoutes transportes en moyenne par les fleuves est de 3,9.109 tonnes par an, soit 10 m3/km2/an. Analysant la Seine Paris, Pouquet (1961) affirme quelle transporte 25 m3/km2/an, soit un apport total de 102 m3 par an.

Fig. I-8 vitesse critique dentranement

I.2.3.2 Estuaires et embouchures

A linterface continent-ocan, lvolution de la bordure de lestuaire est une alternance drosion et de progradation, en relation avec les courants marins et le dbit solide du fleuve. On notera que la prsence douvrage sur les fleuves a provoqu une diminition de la charge solide qui alimentait le littoral en sdiments. Ltude des mcanismes de floculation et sdimentation dans les estuaires dpend de la nature de la charge solide (argileuse ou sableuse, fine ou grossire) et de lhydrodynamisme. Les agrgats se forment et sdimentent dans un milieu o l'hydrodynamique est rgie par les vitesses (et le sens de courant) des eaux continentales et de mer et par des effets de densit des eaux. Le sel (en inversant la charge de la couche diffuse des collodes prsents au sein des agrgats) a pour effet de restabiliser les gros agrgats en les cassant en agrgats de plus petite taille. Outre l'effet du sel, l'acclration de l'eau douce au dessus de la couche d'eau de mer (V = 4 m/s) cre des forces de cisaillement susceptibles de casser les agrgats. Deux effets jouent un rle important :


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(i) la vitesse de dilution eau douce/eau de mer. Plus la vitesse de dilution est faible (~vitesse lente d'augmentation de salinit) plus la formation d'agrgats > 25m se

fait faible salinit. (ii) la masse de particules. Les cintiques d'agrgation augmentent avec le nombre de

particules initiales. Le triage des particules fines est trs rapide, il seffectue immdiatement lembouchure du fleuve ; les particules grossires se dposent rapidement alors que les lments les plus fins sont entrans vers le large, on ne les retrouve pas sur les plages, o lon rencontre par contre les sables moyens (entre 160 et 315 m). Les sables les plus grossiers ont tendance rester autour de lembouchure (400 m sur la barre dembouchure). Les sdiments, avant dtre redistribus le long de la cte, sont dans un premier temps stocks dans les barres (ou rides littorales) avant dvoluer en they ou en cordon littoraux.

I.2.3.3 Linaire cotier Lrosion du trait de cte est due laction conjugue des vagues et des courants (mare et courants marins). Les nergies mises en jeu, par exemple, lors des grandes mares et des temptes, sont normes. Lvolution du littoral constitu de sdiments fins est un quilibre entre une rosion continuelle contrebalance par laccrtion (recharge sdimentaire). En effet, le dferlement des vagues sur les fonds de faible profondeur se traduit par le transfert de sdiments ou charriage vers la cte (figure I-9). Les courants de retour sont capables, lorsquils se superposent aux courants de houle (houle de terre), dentraner les sdiments vers le large. Les variations climatiques saisonnires permettent de distinguer les vagues oscillantes dt favorisant laccumulation sdimentaire sur le bourrelet de plage, qui lui-mme, sous laction des vents de mer, tend redistribuer le matriel sur larrire plage et les vagues dhiver. En hiver, lnergie plus importante des vagues et limportance des temptes entraneraient le sable de la plage arienne vers la plage sous-marine. Les courants dus la houle, se combinent aux courants de retour (rip-currents), correspondant au reflux de leau venue la cte dans le jet de rive (voir I.3.2), provoquant ainsi un transport par drive littorale. Du fait de la drive littorale, apparaissent des formes d'accumulation (flches et barres) cres par ce transport de sable et de gravier rods. Sur les profils de plage on rencontre les sables les plus grossiers hauteur du dferlement des vagues, cest dire au niveau du talus prlittoral. De part et dautre, la granulomtrie des sables saffine. Lvolution longitudinale des caractres granulomtriques des sables est largement tributaire des variations longitudinales des dynamiques littorales. Lorientation et la vitesse de la drive littorale, donc des houles et du trait de cte, jouent un rle primordial dans la rpartition des secteurs en rosion et en accrtion. Les variations de lnergie des vagues ou du taux de transport des sables le long de la cte isolent des secteurs qui fonctionnent en cellule hydro-sdimentaires. Celles-ci peuvent tre identifies grce la signature granulomtrique des sables qui les composent ; ils sont plus grossiers dans les secteurs qui rceptionnent les sdiments ou dans les zones en rosion, et plus fins dans les zones sources ou les secteurs progradants.

drive

jet de rive retrait

courbe de niveau plage

barre

barre

dferlement dferlement

Fig. I-9 mcanisme de lrosion littorale

Les courants gnraux, lis la circulation gnrale dans les golfes de locan Atlantique et le bassin occidental de la Mditerrane, intressent rarement le transport sdimentaire prs du rivage.


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Lorsque le littoral est surtout compos de falaises, l'rosion est cause par le ravinage, le creusage de niches par les vagues, le dclenchement de coules peu profondes, de ruptures de blocs et de glissements rgressifs. Il convient de distinguer les falaises plongeantes sur lesquelles les vagues sont rflchies sans librer leur nergie et les falaises, prcdes d'une plate-forme rocheuse, au pied desquelles les vagues dferlent ; celles qui, constitues de roches dures, rsistent bien l'attaque des vagues et celles qui sont faites de roches tendres facilement rodables ; celles qui reculent par boulements aprs avoir t mises en porte--faux par l'entaille d'une encoche basale d'rosion mcanique des vagues et celles qui voluent par des glissements provoqus par l'infiltration des eaux de pluie. Elles sont d'autant plus vulnrables que, par suite d'actions humaines (extractions, perturbation des courants ctiers par des installations portuaires), les accumulations naturelles de galets qui, dans une certaine mesure, protgeaient leur pied de l'attaque des vagues ont beaucoup perdu de leur substance.

I.3 LES AGENTS DE LROSION Les substrats naturels prsentent des risques d'rosion qui, selon les agents de lrosion peuvent s'amplifier. I.3.1 La pluie Les fortes pluies dstructurent superficiellement le substrat, puis liminent par ruissellement les particules arraches, ravinent le terrain,...

I.3.1.1 Le splash, la battance et le ruissellement Les gouttes de pluie brisent les mottes et les agrgats et projettent les particules arraches (figure I-10). Ce phnomne de rejaillissement sous l'impact, ou splash, dplace les particules sur quelques dizaines de cm, la distance dpendant de la masse des particules et de l'angle d'incidence des gouttes de pluie par rapport la surface. Les particules fines dplaces sont piges entre les lments plus grossiers et ferment les pores : la surface du sol perd de sa capacit d'infiltration et sur certains sols, il apparat un litage qui lors de la dessiccation provoque une crote de battance. La terre est dite glace . L'eau ruisselle alors sur le sol sous forme d'une lame d'eau, de filets diffus ou d'un coulement concentr.

gouttes

gouttes + sol arrach

ruissellement

splash

suspensionsaltation

roulement

Fig. I-10 Le mcanisme de lrosion pluviale

Elle exerce sur le sol une force de cisaillement qui arrache les particules puis les transporte. Les conditions d'arrachement, de transport et finalement de dpt dpendent de la vitesse du courant et de la taille des particules. Il existe ainsi pour un sol donn une vitesse critique d'arrachement et une vitesse limite au-dessous de laquelle les particules sdimentent (figure I-8). L'rosion se fait en nappe (rosion arolaire) dans le cas de ruissellement diffus ; l'arrachement des particules est slectif, il est produit par le splash sur l'ensemble de la surface, le transport est faible et le dpt proche sous forme de colluvionnement. L'rosion en rigoles apparat lorsque le ruissellement se concentre et acquiert un pouvoir d'arrachement suffisant pour mobiliser localement l'ensemble des particules. Il se forme d'abord de simples griffures, puis des rigoles dcimtriques qui peuvent voluer en ravines mtriques. Le ruissellement peut tre estim en observant les principaux facteurs qui influent sur le partage de la pluie en infiltration et ruissellement :

La permabilit du sol,


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L'intensit de la pluie, La pente du terrain.

Il s'agit d'un phnomne complexe o plusieurs paramtres jouent un rle controvers : la capacit d'infiltration dcrot d'une capacit instantane d'infiltration une valeur dpendant de la permabilit et de la capacit de formation d'une crote de battance, la pente jusqu' une certaine valeur fait augmenter le ruissellement mais cela dpendrait de nombreux paramtres parmi lesquels la prsence et la nature de la vgtation joue un rle important (Hnensal, 1986, 1993).

I.3.1.2 Lrosivit des pluies Lrosivit des pluies est une quantification de lagressivit de celle-ci. Il sagit dune combinaison de lnergie avec lintensit dune squence de pluie homogne pendant 30 minutes Par exemple pour la France mtropolitaine lrosivit varie suivant les rgions entre 30 et 300 soit dans un rapport d peu prs de 1 10. Le facteur appel rosivit varie en cours danne de faon remarquable. Cette variation est indique sur la carte de la figure I-11 sous forme de rosace. Ainsi par exemple, dans le midi mditerranen, les mois de septembre, octobre et novembre sont particulirement dangereux. Cette zone est galement en dficit hydrique par des prcipitations faibles et une vapotranspiration importante. Ce sol peu humide sil est plutt pulvrulent sera rod facilement par ces pluies violentes. Il est videmment recommand den tenir compte, si possible, lors de la conception de la solution anti-rosive.

Fig. I-11 Carte de lrosivit (daprs Pihan, 1975)

I.3.2 La houle et les courants

I.3.2.1 vagues et batillage I.3.2.1.a vagues dues la houle

Lorsqu proximit du rivage, la profondeur de l'ocan diminue, les vagues deviennent de plus en plus pentues, langle aigu en tte de vague dcrot et un dsquilibre se produit entre la vitesse de l'eau en surface et sur le fond. La base de la vague est gne dans son mouvement. La crte avance plus vite et tend s'crouler dans le creux qui la prcde. La vague casse lorsque la profondeur deau descend en de dune valeur critique, alors la crte de vague seffondre, dferle et frappe la pente. La masse deau tombant sur la pente cre des contraintes dimpact (figure 1-13).


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houle avec moutons

vague avec embruns lame dferlante

vaguelette, clapot

contrainte dynamique

Fig. I-12 diffrents types de vague Fig. I-13 rpartition des contraintes sur la pente

La direction de propagation des vagues est dpendante de la topographie sous-marine. Pour une profondeur gale la demi longueur d'onde d'un train de vagues, celles-ci tendent se disposer paralllement aux isobathes. On observe donc des divergences des crtes de vagues, lorsqu'elles rencontrent une valle sous-marine, et il existe une convergence aprs les reliefs immergs. Il y a donc dissipation de l'nergie dans les baies et, au contraire, concentration au niveau de caps. Le mode de dferlement la cte diffre donc en fonction de la bathymtrie et de lnergie dploye par les agents de la morphogense (figure 1-12). Lorsque la plage sous-marine accuse une faible pente, la houle est dissipative ; au contraire, une forte pente gnre une houle reflective. Les efforts gnrs sont de deux sortes : - la charge hydrostatique lie la variation du niveau de leau, - la surpression interstitielle lie limpact de la vague (figure I-13). Ces efforts se rpartissent diffremment le long de la pente : - sous le niveau de leau, on observe une variation de la charge hydrostatique, - dans une zone de transition, se superpose un signal oscillatoire, - dans la zone dimpact, la charge prpondrante est le signal oscillatoire (impact et

amortissement) et - au-dessus de la zone dimpact de faibles variations de charge hydrostatique. Le ressac peut crer une dpression propice une rupture interne par glissement, due une diminution des forces stabilisatrices et une diminution de la compressibilit de leau lie au phnomne de cavitation et lapparition de bulles dair. Cette action peut produire la liqufaction du sol. Le temps ou dure d'action et la distance ou longueur d'action permettent d'valuer la force du vent de mer (tableau I-2). Tableau I-2 Types de houle selon la force du vent Force 2 Brise lgre Force 6 Vent fort Force 10 Forte tempte Longueur d'action 0,56 mille 140 milles 1 570 milles Dure d'action 0,7 heure 15 heures 73 heures Priodes des vagues 1,4 seconde 7 secondes 14,7 secondes Longueur des vagues 2 mtres 51 mtres 225 mtres Hauteur des vagues 0,05 mtre 2,5 mtres 15,8 mtres La surface du talus est soumise la fois l'action de la masse d'eau "extrieure" due la vague et celle de l'eau "interne" se dplaant dans la partie superficielle mais dphase par rapport la premire. C'est ce dphasage qui jouera donc un rle important dans le processus de destruction de la carapace. Le dphasage dpend des caractristiques gomtriques, de la permabilit de l'ouvrage, pour beaucoup de la priode de la houle.

Cas des priodes faibles : l'eau interne est en retard par rapport la vague externe. La monte de la vague est alors contrarie, et la descente de l'eau est ralentie. L'effet destructeur est faible (mme dans le cas des houles dferlantes et celles de hauteur croissante).


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Cas des houles de grandes priodes : l'eau interne et la vague sont en phase. Il y a donc un freinage de la vague faible. Le dferlement frappe une carapace vide d'eau, l'intrieur

de laquelle l'eau se dissocie, soit vers le haut en provoquant le franchissement, soit en s'coulant rapidement vers le bas.

Les effets nocifs s'attnuent pour les houles de trs grandes priodes pour lesquelles la vitesse des particules diminue. Les houles les plus dangereuses, pour les talus d'enrochement, sont celles ayant une priode de 8 secondes.

I.3.2.1.b batillage Ce battement de l'eau sur les berges d au dplacement des bateaux ou au clapot voit son action rosive accentue par une combinaison de facteurs comme la nature du substrat formant les berges et la vitesse d'coulement dans le chenal. L'action des vagues finit par saper la berge et le substrat glisse peu peu dans l'eau.

I.3.2.2 marnage Les variations du niveau de leau dans un cours deau peuvent tre dues - la houle, - au passage de navires (figure I-14), - laction humaine : clusage. Les variations de niveau lies au passage de bateaux ont une priode infrieure la minute alors que les mares ont une priode de quelques heures. La diminution de hauteur deau dans un canal lors du passage dun bateau peut entraner soit par diminution de pression soit par cavitation, lapparition de bulles dair. De ce fait, la compressibilit de leau est augmente.

zmax

1935

zone de dpressionzone d'lvation zone d'lvation

vague d'trave

vague de poupe

zone de dpression

Fig. I-14 diffrents types de vague.

Cela peut tre produit aussi par llvation de la nappe phratique lors de fortes houles du fait que la zone de dferlement est toujours plus grande que le ressac.

I.3.2.3 jet dhlice et courant Les courants naturels ou dus des jets dhlice imposent dimportantes forces de dragage au terrain et lrosion sinitie lors du dpassement de la vitesse admissible.

ub

uo

Dp

zb

lit de la rivire

pile de pont

lit de la rivire

profil des vitesses

Fig. I-15 jet dhlice Fig. I-16 turbulence autour dune pile de pont

I.3.2.3.a Jets dhlice

Depuis le dbut des annes 70, lrosion provoque par les jets dhlice et les risques associs dendommagement des lits des cours deau navigables ont fortement augment sous leffet de la puissance accrue des moteurs et du recours aux propulseurs latraux sur les navires modernes


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(figure I-15). La vitesse provoque en fond par le jet dhlice dpend du type de manuvre : dmarrage ou manuvre vitesse lente ou navigation. Dans le premier cas, on peut utiliser la relation propose par lAIPCN (1987), dans le second on peut utiliser les estimations du tableau suivant : Tableau I-3 Vitesse de leau en fonction de celle du bateau

Vs vitesse bateau 0 1 2 Ub vitesse de leau 2,5 2,0 1,5

I.3.2.3.b Courants fluviaux

En fond de cours deau (figure I-17) Lrosion en fond de cours deau seffectue dans lespace de libert l'intrieur duquel le ou les chenaux fluviaux assurent des translations latrales permettant une mobilisation des sdiments ainsi qu'un fonctionnement optimum des cosystmes aquatiques et terrestres. Cet "espace de libert" qui est en passe de faire l'objet de rglementation n'est pas de mme nature suivant le type de cours d'eau ; deux "styles fluviaux" principaux sont pris en compte : "les rivires chenaux uniques et sinueux" et les "rivires en "tresses" (figure I-17). Cet "espace d'expansion" est dfini par deux concepts: un concept morphologique (divagation maximale thorique du cours d'eau) et un concept de gestion qui drive du prcdent et qui permet de dfinir "l'espace minimal prserver pour permettre au cours d'eau de conserver son potentiel d'ajustement en plan et en long en fonction de l'volution" des dbits liquides et des dbits solides. Lrosion est principalement due au courant, qui au-del dune certaine vitesse, arrache puis entraine les particules de sol. Ce phnomne dpend de la gomtrie : pente des berges, largeur et courbure des chenaux, etc. Les efforts et contraintes de cisaillement provoquant larrachement sur le fond et les bords peuvent tre estims par la formule de Shield (Koerner, 1990).

erosiondpt

h

erosion

dpt

erosion

dptdpterosion

erosion

Fig. I-17 les diffrentes actions de lrosion fluviale

En France, les principales rivires concernes sont celles du Sud-Est, celles du Nord des Alpes, les affluents du Rhne et de la Durance ainsi que La Loire. Au voisinage dun Ouvrage La prsence dun ouvrage provoque un rtrcissement qui entrane une augmentation de vitesse lentre (figure I-16). Il en rsulte une concentration de tourbillons daxes horizontaux se dveloppant en forme de fer cheval autour de lobstacle. Ces fortes turbulences et les vortex dus des discontinuits induisent des forces de soulvement (composante verticale de lcoulement) arrachant les matriaux du lit.

I.3.2.3.c Courants marins Le jet de rive provoqu par la houle est compens par un courant de retour qui ramne l'eau vers le large en suivant le fond. Ce mouvement contraire la direction de propagation des vagues accentue leur freinage la base et amplifie le dferlement. Cet effet peut tre attnu par la rugosit de la paroi rencontre qui cre des frottements dissipateurs d'nergie.


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I.3.3 Eau interne2 On ne saurait clore ce paragraphe sans prsenter lrosion dite interne . Celle-ci est due au flux provenant de leau interne au sol. Il peut sagir dune source : rsurgence dune nappe phratique, ou de labaissement de la nappe au niveau dune berge suite un marnage naturel ou provoqu par lhomme. Cela peut tre a

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