VULNERABILITE DES OUVRAGES HYDRAULIQUES A TRAVERS L’EROSION INTERNE. MODELISATION D’UN ECOULEMENT DIPHASIQUE ERODANT DANS UN MILIEU POREUX

Abstract

L’érosion interne est l’une des causes principales de rupture des ouvrages hydrauliques. Elle peut être développée sous forme de deux phénomènes fondamentaux à savoir le renard hydraulique et la suffusion, ils diffèrent par leurs conditions aux limites géométriques et hydrauliques, le risque de rupture est en conséquence différent. Le premier phénomène est le plus dangereux et le plus rapide, s’il n’est pas immédiatement stoppé, il conduit très rapidement à la rupture. Dans le second, la perméabilité du milieu est lentement modifiée et après une phase de développement ininterrompue, il peut y avoir rupture. En se basant sur une loi d’écoulement type Darcy et une loi d’érosion de Papamichos et enfin une loi d’évolution de la viscosité de fluide (relation d’Einstein), nous proposons une première approche de modélisation de la suffusion, par la mise en évidence de l’évolution dans le temps de la porosité moyenne de la matrice solide du milieu poreux, de la concentration du fluide en particules érodées, ainsi que l’évolution de la masse des particules érodées, tout en mettant en évidence l’influence de la variation des paramètres mécaniques et hydrauliques du sol sur cette évolution tel que le coefficient d’érosion, la porosité maximale ...etc. La résolution numérique du problème est réalisée par la méthode des différences finies. L’échantillon étudié est discrétisé en un ensemble de couches élémentaires. La couche élémentaire est référencée par l’indice j et l’instant par l’exposant i. Pour la discrétisation, on a adopté le schéma explicite décentré.

Les résultats de simulation indiquent que le phénomène de suffusion est fortement lié aux paramètres mécaniques et hydrauliques du sol à savoir le coefficient d’érosion λ, la porosité finale Ø_max.