Journée CROA – Dol de Bretagne

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Les enrochements

(carrière, dimensionnement, durabilité...)

Valéry LE TURDU : Géologue (chargé d'études en optimisation des ressources naturelles et des revêtements routiers)

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I - Textes de référence et évolutions normativesII - Les principaux essaisIII - Les investigations en carrièreIV - La durabilité (modèles)V – Calcul de l'amortissement d'une onde harmonique dans un ouvrage

Plan de la présentation

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I – Textes et bases de référence

II – Les principaux essais

IV – Durabilité (modèles)III – Les investigations en carrière

Les normes :NF EN 13 383-1 : Enrochements Partie 1 : Spécifications (classes granulaires, forme, caractéristiques physiques...)

NF EN 13 383-2 : Enrochements Partie 2 : Méthodes d'essai (échantillonnage, distribution de la granulométrie, blocométrie, MVR, Was...)

FD P 18-662 : Guide d'utilisation des normes NF EN 13383-1 et NF EN 13383-2

Évolutions normatives : suppression de la masse volumique minimale de 2,30 t/m3 / suppression de la notion d’intégrité approchée par l’Indice de Continuité (IC) / en 20XX? extension du domaine d’application des normes aux ouvrages du génie civil (hors d’eau).

● Les ouvrages, documents et site :Le « Rock Manual » (deuxième édition) 2009 / Guide enrochement

Collection du Cerema

● Expérience et pratique : Vers une utilisation optimale des enrochements – Actes de la conférence nationale sur les enrochements du 27 octobre 2015 à Paris

● Collection Données : Atlas des carrières d'enrochements

SIG sous cartelie permettant d’interroger à distance la base de données :

Cliquer ici pour consulter la base sous cartélie

V – Calcul de l'amortissement d'une onde harmonique dans un ouvrage

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I – Textes et bases de référence

II – Les principaux essais

IV – Durabilité (modèles)III – Les investigations en carrière

V – Calcul de l'amortissement d'une onde harmonique dans un ouvrage

SIG dynamique sous QGIS développé en interne au DLRC Angers (extension au projet GeReMi-PL : Gestion des Ressources Minérales – Prospective et Logistique)

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I – Textes et bases de référence

II – Les principaux essais

IV – Durabilité (modèles)III – Les investigations en carrière

Les principaux essais :Les blocométries : CP en mm (45 à 250mm) / LMA ou LMB en kg (5 à 300 kg) et HMA ou HMB en kg (300 à 15 000 kg).

L’élancement : c'est la proportion d'enrochement dont le rapport de la longueur (L) à l'épaisseur (E) est supérieur à 3. (catégorie LT

A).

Masse volumique déterminée par pesée hydrostatique (différente de la MV granulats). La masse volumique réelle de l'enrochement doit être supérieure à 2 300 kg/m3 soit 2,30 Mg/m3 .

Résistance à la fragmentation : Elle est déterminée avec l'essai de résistance à la compression (conformément à l'annexe A de l'EN 1926). Éprouvette cylindrique ou cubique d'élancement 1 (50mm). Catégories CS

80 ou CS

60 ou CS

déclarée en MPa.

Résistance à l’usure (essais MDE

 : micro Deval) : des spécifications sont applicables aux couches

supérieures d'enrochement qui sont connues pour être sujettes à une abrasion par les sédiments.

MDE10

(coefficient micro-deval ≤ 10) / usage pour un environnement extrêmement abrasif comme mers avec fréquentes

tempêtes et interaction entre l'ouvrage et des galets, torrents, ouvrages dynamiques

MDE20

(coefficient micro-deval ≤

20) / usage pour un environnement très abrasif comme mers avec tempêtes

occasionnelles avec plage de galets ou de sable

MDE30

(coefficient micro-deval ≤ 30) / usage pour un environnement modérément abrasif comme mers avec grosses

vagues occasionnelles ou une action du courant chargé de sédiment

V – Calcul de l'amortissement d'une onde harmonique dans un ouvrage

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I – Textes et bases de référence

II – Les principaux essais

IV – Durabilité (modèles)III – Les investigations en carrière

Les principaux essais (suite) :La durabilité :

L'absorption d'eau (WA, % en masse) comme essai crible pour la résistance au gel-dégel et la résistance à la cristallisation du sel. Si l'absorption d'eau moyenne (sur 10 morceaux d'enrochement) est inférieur à 0,5 % (catégorie WA

0,5) alors l'enrochement est considéré comme résistant au gel-dégel et à la cristallisation du sel. Dans le cas

contraire (WA>0,5), les essais de résistance au gel-dégel et à la cristallisation doivent être effectués.

Résistance au gel-dégel : soumettre l’enrochement à 25 cycles de gel-dégel. 10 morceaux d'enrochement et au plus 1 des morceaux initialement testés présente une perte de masse > 0,5% ou des fissures ouvertes et aucun des morceaux testés en complément (sinon 10 morceaux supplémentaires) => Catégorie FT

A

Résistance à la cristallisation du sel : échantillon de 10/14mm soumis à 5 cycles d'immersion dans une solution saturée de sulfate de magnésium puis étuvage. Catégorie MS

25, si résultats du test au sulfate de magnésium est ≤ à 25%

de perte en masse.

Possibilité de reprendre la présentation V_Le_Turdu_ENROCHEMENT du 23 mars 2011 lors du CROA à la Trinité sur Mer pour plus de détails sur les essais.

V – Calcul de l'amortissement d'une onde harmonique dans un ouvrage

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I – Textes et bases de référence

II – Les principaux essais

IV – Durabilité (modèles)III – Les investigations en carrière

Les investigations en carrière :Le gisement et la nature de la roche :

V – Calcul de l'amortissement d'une onde harmonique dans un ouvrage

Carrière de granite avec altération de type arène granitique par endroit

Carrière de diorite avec orientation des plans

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I – Textes et bases de référence

II – Les principaux essais

IV – Durabilité (modèles)III – Les investigations en carrière

Les investigations en carrière :Le mode d’extraction :

V – Calcul de l'amortissement d'une onde harmonique dans un ouvrage

Tir de mine pour l’élaboration des granulats Carrière de calcaire pour une production depierre ornementale par découpage à la haveuse

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I – Textes et bases de référence

II – Les principaux essais

IV – Durabilité (modèles)III – Les investigations en carrière

Les investigations en carrière :La fracturation et/ou la stratification du massif sont importants pour déterminer la blocométrie :

V – Calcul de l'amortissement d'une onde harmonique dans un ouvrage

Fracturation et/ou stratification favorables Fracturation et/ou stratification défavorables

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I – Textes et bases de référence

II – Les principaux essais

IV – Durabilité (modèles)

III – Les investigations en carrière

Durabilité des ouvrages :Étude pour le compte du CD17 dans le cadre des travaux du plan digue

V – Calcul de l'amortissement d'une onde harmonique dans un ouvrage

● Contexte ➢ Tempêtes Martin (1999), Klaus (2009) et Xynthia (2010) ➢ Situation de blocage concernant l’emploi d’enrochements calcaires pour les digues

(gisement, couleur en sites classés ABF, durabilité,...) ➢ 450 M€ sur 15 à 20 ans (tranche 1 = 150 M€ sur 6 ans en cours)➢ Tranche 1 représente environ 72 000 m3 d’enrochements de 500 à 3 500 kg

(soit environ 165 000 t) pour un total d’environ 10 chantiers.

● Étude en 3 phases ➢ Phase 1 – REX : retour d’expérience des enrochements calcaires en fonction de leur

exposition aux agents extérieurs (houle, galets, température…).➢ Phase 2 – Prescriptions et adaptations éventuelles des CCTP avec justification par le REX

et par la modélisation de la durabilité des ouvrages en fonction des caractéristiques géotechniques des calcaires et/ou roches métamorphiques ou éruptives.

➢ Phase 3 – Recherche des gisements avec visites techniques des carrières sélectionnées

Signature d’une convention Cerema-CD17 en 2014Durée de l’étude = 3 ans

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I – Textes et bases de référence

II – Les principaux essais

IV – Durabilité (modèles)

III – Les investigations en carrière

Durabilité des ouvrages (suite) :

V – Calcul de l'amortissement d'une onde harmonique dans un ouvrage

➢ Phase 1 – REX : retour d’expérience des enrochements calcaires en fonction de leur exposition aux agents extérieurs (houle, galets, température…).

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I – Textes et bases de référence

II – Les principaux essais

IV – Durabilité (modèles)

III – Les investigations en carrière

Durabilité des ouvrages (suite) – phase 1 :

V – Calcul de l'amortissement d'une onde harmonique dans un ouvrage

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I – Textes et bases de référence

II – Les principaux essais

IV – Durabilité (modèles)

III – Les investigations en carrière

Durabilité des ouvrages – phase 2 :

V – Calcul de l'amortissement d'une onde harmonique dans un ouvrage

Modèle MDE

(à gauche)

Modèle AQD (à droite)

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I – Textes et bases de référence

II – Les principaux essais

IV – Durabilité (modèles)

III – Les investigations en carrière

V – Calcul de l'amortissement d'une onde harmonique dans un ouvrage

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I – Textes et bases de référence

II – Les principaux essais

IV – Durabilité (modèles)

III – Les investigations en carrière

V – Calcul de l'amortissement d'une onde harmonique dans un ouvrage

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I – Textes et bases de référence

II – Les principaux essais

IV – Durabilité (modèles)

III – Les investigations en carrière

V – Calcul de l'amortissement d'une onde harmonique dans un ouvrage

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I – Textes et bases de référence

II – Les principaux essais

IV – Durabilité (modèles)

III – Les investigations en carrière

V – Calcul de l'amortissement d'une onde harmonique dans un ouvrage

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I – Textes et bases de référence

II – Les principaux essais

IV – Durabilité (modèles)

III – Les investigations en carrière

V – Calcul de l'amortissement d'une onde harmonique dans un ouvrage

Calcul de l’amortissement d’une vague dans un ouvrage :

● But = démontrer l’influence de la houle sur un matériau en fonction de sa position dans l’ouvrage et de ces caractéristiques géotechniques (blocométrie, gradation, porosité...)

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I – Textes et bases de référence

II – Les principaux essais

IV – Durabilité (modèles)

III – Les investigations en carrière

V – Calcul de l'amortissement d'une onde harmonique dans un ouvrage

Calcul de l’amortissement d’une vague dans un ouvrage

Pour x = 34 m alors Hx = 1,70 m Pour x = 34 m alors Hx = 0,90 m

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I – Textes et bases de référence

II – Les principaux essais

IV – Durabilité (modèles)

III – Les investigations en carrière

V – Calcul de l'amortissement d'une onde harmonique dans un ouvrage

Étapes pour le calculer l’amortissement d’une vague dans un ouvrage

1 - Calcul du coefficient d'uniformité de la blocométrie

nRRM = log((ln(1-yNUL)/ln(1-yNLL))/log(NUL/NLL)

2 - Calcul du Dn50

et D50

pour la granulométrie ou blocométrie considéréeD

n50 = (M

50 / ῤapp)1/3

3 - Calcul de la porosité des matériaux placés en vrac, nv (-) e = 1/90 e0 arctan (0,645 nRRD) e = indice des vides et nRRD = 3 x nRRM

nv = e / (1+e)

4 - Pressions interstitielles principalement liées au stockage phréatique

Tph = (PI nv B²) / (h k) Lph = √((T h k) / (PI nv))

Tph en (s) : durée nécessaire pour que le front d'onde d'une action harmonique à l'avant de l'ouvrage pénètre sur une distance B (m)

Lph en (m) : distance entre l'avant et l'arrière de l'ouvrage sur laquelle l'amplitude de l'action de la houle (hauteur de houle) est considérablement amortie

B en (m) : largeur de l'ouvragenv (-) : porosité de couche du milieu considéré

T en (s) : période de la houleh en (m) : hauteur d'eau ou hauteur moyenne immergée de l'ouvrage

k en (m/s) : coefficient de perméabilité de Darcy (linéarisé)

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I – Textes et bases de référence

II – Les principaux essais

IV – Durabilité (modèles)

III – Les investigations en carrière

V – Calcul de l'amortissement d'une onde harmonique dans un ouvrage

Étapes pour le calculer l’amortissement d’une vague dans un ouvrage

5 - Calcul du ratio d'amortissement en fonction de la distance x à l'intérieur de l'ouvrage

Hx / H0 = exp (-x /Lph)

x en (m) : distance considérée dans l'ouvrageH0 en (m) : hauteur locale de la houle à l'avant de l'ouvrage

Hx en (m) : hauteur locale de la houle à une distance x à l'intérieur de l'ouvrage

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Merci de votre attention...Pour toute question : valery.le-turdu@cerema.fr