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OUVRAGE POUR RESISTER A L"ACTION DESTRUCTIVE DES VAGUES TELLES QUE LA
HOULE
La présente invention concerne des tonnes et dispositions d'ou- vrages de protection exposés aux vagues quelle que soit leur origine et en particulier qu9elles soient périodiques ou non.
Pour simplifier 19 exposé et sans que cela puisse restreindre la portée de l'invention!) la description qui suit concerne plus spécialement la tenue des ouvrages exposés à la houle
L'étude du comportement de la houle montre que certains obstacles provoquent son déferlement mais que ce déferlement proprement dit et surtout l'effet destructeur qui 1?accompagne ne se produisent qu'après 1?obstacle, ou qu'après la partie de cet obstacle qui a provoqué le déferlement.
Cet effet destructeur, qui d'une façon plus précise est localisé dans la zone où la lame retombe après avoir formé la volute caractéristique bien connue, est une des causes les plus fréquentes de la destruction des ou- vrages de protection des types connus actuellement par suite de Inaction mécanique sur les enrochements ou blocs qui composent l'ouvage.
Par exemple dans le cas d'un ouvrage de protection à talus la la- me déferlante retombe précisément à un endroit du talus qui n'est générale- ment pas protégé par une lame d'eau. La violence de l'impact est telle que la couche externe de l'ouvrage puis les couches sous-jacentes peuvent être dé- sagrégées puis les matériaux entraînés.,
Pour lutter contre cette destructionon a souvent renforcé 1-'ou- vrage en constituant sa couche externe avec de gros enrochements ou même en la recouvrant d'une carapace de blocs artificiels arrimés ou en vrac. C9est une solution coûteuse.
Outre l'accroissement de la masse individuelle des éléments employé pour la constructions, on a également pu améliorer la tenue des ouvrages en adoucissant notablement la pente du talus,ce qui conduit à des volumes de ma- tériaux considérableso
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Dans le cas des ouvrages d'autres types, comme les digues verti- cales ou les digues mixtes les phénomènes se produisant sur l'ouvrage peuvent avoir une allure différente et consisteroutre les déferlements, en réflexi- ons, claques ou franchissements qui tous sont susceptibles de mettre l'ou- vrage en danger.
Pratiquement, même si l'ouvrage résiste dans son ensemble de façon satisfaisante, on est très souvent obligé de l'entretenir par des rechargements périodiques ce qui constitue une lourde servitude technique et économique.
Dans le but de remédier aux inconvénients signalés, la présente invention a pour objet un mode de réalisation des ouvrages de protection con- tre la houle dans lequel une destruction de la plus grande partie de l'énergie des lames les plus dangereuses a lieu par déferlement dans un matelas d'eau précédant l'ouvrage et non sur ce dernier.
Un ouvrage selon l'invention est caractérisé essentiellement en ce qu'il comprend au moins deux parties délimitant entre elles un ou plusieurs bassins de déferlemento
La partie principale de l'ouvrage, constituée par une digue est protégée par une partie auxiliaire qui est constituée par un obstacle submer- gé dont le rôle est de faire déferler la houle; cet obstacle est suivi par un matelas d'eau dont le rôle est d'absorber dans la masse liquide la plus gran- de partie de l'énergie destructive du déferlement. Dans certains cas d'ail- leurs, la partie principale peut être protégée par plusieurs ensembles obsta- cle-matalas d'eau successifs.
Selon l'invention la digue formant le corps principal de l'ou- vrage peut être de forme simplifiée et de construction relativement légère.
Il n'est pas nécessaire de placer sur le talus exposé au large des enroche- ments ou blocs artificiels de protection aussi gros que pour les digues de types classiques.,ni de donner à ce talus un profil en pente douce aussi al- longé. Il suffit que les enrochements soient assez gros et que le talus soit assez doux pour résister soit à l'agitation résiduelle après déferlement d'une houle dangereuse, soit aux houles d'amplitude plus faible qui ont franchi le premier obstacle sans déferler. Pratiquement le profil du corps principal d' un ouvrage de protection selon l'invention peut par exemple se rapprocher du profil d'équilibre naturel du talus d'éboulement en eau calme correspondant aux matériaux dont on dispose.
La digue formant le corps principal étant protégée par le ou les obstacles avancés, peut être arasée plus bas qu'une digue de protection de ty- pe classique sans crainte de franchissements.
Pour ces diverses raisons, la construction d'une telle digue se- ra nettement moins onéreuse que celle d'une digue classique même compte te- nu du ou des ouvrages auxiliaires.
Les caractéristiques essentielles d'un ouvrage de protection se- lon l'invention, en particulier l'emplacement et la forme de l'obstacle sub- mergé ainsi que la profondenr à laquelle il convient de l'araser, dépendent essentiellement des facteurs suivants : - les caractéristiques des houles les plus dangereuses :(période, longueur, amplitude, direction) - les amplitudes des marées - les caractéristiques et les prix comparés des différents maté- riaux de construction disponibles et des possibilités de pose, en particulier de l'intérêt éventuel de pouvoir faire passer des chalands au-dessus de l'ob- stacle.
- les caractéristiques locales du fond de la mer - (profondeurs pente, nature et solidité du matériau) etc...
Les caractéristiques optima, au double point de vue de l'econo- mie et de la technique, d'un ouvrage selon l'invention pourront être avanta-
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geusn.ent déterminées par des essais sur modèles réduits$ ainsi quil est de pratique courante pour tous les types de digue ou de jetée.
Afin de mieux faire comprendre 1:1 invention on a représenté sur les figures 1 et 2 deux réalisations de type classique et sur les figures 3 et
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suivantes à titre d-exemples non limitatifs un certain nombre de modes de réalisation selon l'inventiono
La figure 1 est une vue schématique en coupe transversale d'une dique classique à talus inclinés.
La figure 2 est une vue schématique en coupe transversale d'une digue mixte classique.
La figure 3 est une vue schématique en coupe transversale d'un
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ouvrage de protection selon l'invention.
La figure 4 est une vue schématique en plan d'une variante d'ou- vrage selon l'inventiono
Les figures 5, 6, 7, 8, 9 10 11 et 12 sont des vues schémati- ques en coupe transversale douvrages de protection conformes à 1-'invention.
Sur la figure 1 on voit en 1 une digue classique à talus inclinés et en 2 une vague dont la partie immergée de la digue provoque le déferlement.
La volute 3 de la vague déferlante va retomber en un point 4 du talus non pro- tégé par une couche d'eau.
La figure 2 montre un type connu de digue mixte comportant un sou- bassement 5 à talus et un massif émergeant 6 à parois verticales. Le talus 7 du soubassement provoque le déferlement de la vague et la volute 3 a vient s'écraser sur la paroi du massif 6.
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La figure 3 est un premier exemple de réalisation selon l9 inven tion correspondant au cas relativement simple d-lun ouvrage construit par des fonds 10 non affouillables et des profondeurs modérées (une quinzaine de mè- tres par exemple) dans une mer à très faibles marées.
La protection pourra par exemple être assurée par un seul obsta-
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cle 11 en enrochements avec le matelas daeau 12 correspondante ' La profondeur de la crête 13 de 19obstacle de protection est dé- terminée en fonction des considérations suivantes :
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1 - Si cette profondeur n'est pas suffisante l'obstacle Il r15= quera d'être détruit par les houles qui déferleront sur sa face exposée au largeo Il faudra en général la construire en matériaux d'autant plus lourds
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qu.9"n s.9approchera plus de la surface.
2 - Si cette profondeur est trop importante des houles de òr- te amplitude pourront passer l9obstacle 11 et ainsi venir attaquer la digue 14 qui ne jouirait plus d'une protection suffisante et deviendrait donc de construction plus chère.
On cherchera à équilibrer ces éléments contradictoires en recherchant une formule intermédiaire aussi économique que possible
Par exemple pour construire un ouvrage de protection par fonds
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rocheux de (-14.00) environ dans une mer à faibles marées, sur une c8te où l'on peut craindre des houles allant jusqu'à .3 secondes de période et 7 mètres daamplitude pour les plus fortes tempêtes, si l'on dispose ddenra- chements de densité 293 dont le poids unitaire des plus gros éléments va de
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lp3 à 6 tonnes, avec un poids moyen de 2,3 tonnes environ, susceptibles d9être posés par des remorqueurs et chalands calant au plus de 4 mètres de tirant d'eau, on réalise selon invention un ouvrage en deux parties comportant
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- Un corps principal à talus incliné.
arasé â (+5000) et. Tasou- vert d'une couche de protection en gros enrochements de 2,3 tonnes en moyenne
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,dont le profil coté matelas d'eau est le suivant psnte 3/2 de (9 5000) à (0.00), pente 3/1 de (0.00) à (=2000) et pente 3/2 de (-2.00) a (-mo00),
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- Un massif submergé constitué bêlements fins recouverts d'une couche de protection d'enrochements de 2,3 tonnes en moyenne volontairement arasée à (=5000) de façon à laisser libre passage aux chalands. La pente du
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massif coté large est de 4/1 environ, côté abrité cest la pente dgéquilibre naturel des enrochements.
Un autre élément important est la distance L existant entre l'ob- stacle et l'ouvrage principal. Cette distance devra être assez grande pour é- viter que la volute de déferlement ne retombe sur le talus du corps princi-
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pal de 19ouvrage. Dans le cas particulier considéré:, pour obtenir le plein effet des avantages inhérents à l'invention, la distance séparant les deux corps de 19 ouvrage, comptée à la cote - 5.00, sera de 50 mètres environ.
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Il faut noter d9ailleurs que, sauf circonstances très spéciales, on ne devra pas augmenter outre mesure cette distancecar d'une part il pour- rait en résulter une complication dans la construction de la digue et une gê- ne pour la navigation et d'autre part il pourrait se produire entre l'ouvrage principal et 1-'ouvrage de protection un balancement au rythme de la houle pré-
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judiciable à la bonne tenue de 1?ensewbleo Il conviendrait par exemple, d.9éviter que cette distance soit de 1-'ordre de la demi-longneur d 9 onde des houles les plus dangereuses, à cause des phénomènes de résonance. De plus., si on éloigne 1?obstacle de l'ouvrage principal, on est obligé de lui donner une surloagu.eur d-9autant plus grande que 1,9incidence des houles est plus oblique.
Cette distance peut varier d'une façon quelconque le long de la
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digue, par exemple dans le but d .9 éviter des phénomènes de résonance générali- sés. La figure 4 montre en plan un exemple d9une telle réalisation.
Dans cet exemple l'obstacle est composé déléments tels que 15, 169 17 parallèles à la digne 14 mais placés à une distance de ladite digue va- riant d'un élément à l'autre. Bien entendu pour réaliser la variation de dis-
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tance on peut disposer les éléments d-9obstacle dl'une façon quelconque et en particulier les orienter obliquement par rapport à la direction générale de la digue.
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Enfin il pourra être intéressant parfois de n9utilisr les dispo- sitions selon l'invention que pour certaines parties d'un ouvrage de protec- tion, par exemple le musoir ou les portions de l'ouvrage les plus exposées compte-tenu de l'implantation topographique et des directions de houle.
Dans l'exemple correspondant à la figure 3 l'ouvrage principal et 1-'obstacle sont nettement séparés. Il n'en est pas nécessairement toujours de même., par exemple dans le cas dune profondeur plus grande (figure 5), ces deux constructions peuvent avoir une partie commune 18, ce qui conduit à une économie de matériaux.
Dans ce dernier cas,, il est évident que l'on a intérêt à ne pas exagérer la distance séparant les deux ouvrages 11a et 14 a.
Si en effet cette distance augmente,la partie commune 18 diminue et peut même ne plus existeron perd ainsi tout ou partie de 19'économie de matériaux réalisable avec des dispositions analogues à celle de la figure 5.
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Si les ouvrages sont séparés et si le fond est affouillable.9 1?ou- virago principal 14j2 et lobstac7e de protection l.b peuvent également être re- liés par une semelle ou un pavage 19 permettant d'éviter des érosions dange- reuses (voir figure 6).
Ce pavage pourrait., soit être mis en place à la construction (fi- gure 6), soit réalisé en partie ou en totalité par le dépôt au pied des talus
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(figure 7), de massifs d9enrochements en réserve 20 et 21. Ces massifs dgen- roohements en s'éboulant dans les cuvettes d-9érosions éventuelles telles que 22 formeront naturellement le pavage de protection 23.
En ce qui concerne particulièrement les réserves constituées ain- si entre les deux parties de l'ouvrage, on aura la possibilité dévaluer par
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avance 1-importance des affouillements probables et par conséquents, le volume approximatif des réserves à mettre en place. Alors que dans les conditions d'emploi usuel de ce type de réserve on est pratiquement obligé, soit de les prévoir très surabondantes soit de procéder à des rechargements ultérieurs; ce serait le cas par exemple d'une réserve telle que 24, figure 7.
On a d'ailleure dans certains cas intérêt à laisser se créer un certain affouillement de façon à augmenter le volume du matelas 'eau.
Si, au lieu d'un affouillement, il se produit au contraire un apport de sable du large tendant à combler complètement ou partiellement le bassin formant normalement matelas d'eau, la volute de déferlement retombera sur un matelas de sable ou d'un mélange sable-eau, qui jouera son rôle en ab- sorbant la majeure partie de l'énergie des vagues sans que cette énergie ris- que de détériorer le talus de la digue situé en arrière du matelas protecteur.
Dans le cas d'une mer particulièrement agitée et si les enroche- ments dont on dispose sont particulièrement légers,on peut avoir intérêt à réaliser plusieurs ouvrages de protection successifs.La figure 8 donne un exemple d'une telle réalisation. Le premier obstacle 25 est établi pour dé- truire les houles les plus importantes et il est arasé à une profondeur suf- fisante pour ne pas être détruit lui-même, mais il laisse passer les houles de faible amplitude.
Le deuxième obstacle 26 est établi pour détruire ces dernières, ainsi que le résidu des houles ayant déferlé sur le premier.
En définitive la digue 14c est suffisamment bien protégée pour être construite en matériaux légerso
Une configuration analogue pourra être employée lorsque les flue- tuations du niveau dues aux marées sont relativement importantes (par exemple supérieures à un ou deux mètres). La figure 9 montre alors un exemple de réa- lisation. La ligne 27 représente le niveau moyen de pleine mer de vive eau, et la ligne 28 le niveau moyen de basse mer de vive eau. Dans ce cas]) les obstacles successifs 29, 30 et 31 entrent l'un après l'autre en fonction au fur et à mesure de la montée ou de la descente du niveau de l'eau.
La figure 10 représente un type différent de construction de 1' obstacle submergé.Dans ce casl'obstacle comporte deux barrières 32 enfon- cées dans le fond et retenant un matériau de remplissage.Celui-ci peut être formé de fines particules comme par exemple du sable ou de la terre.La seule couche supérieure devra de préférence être construite avec des matériaux plus gros.Cette construction peut être avantageusement utilisée lorsqu9un maté- riau de grosses dimensions est rare ou coûteux, ce qui permet d'obtenir une économie sensible du coût de 1-'ouvrage, dès l'instant que le fond est à même de maintenir les barrières en place.
La disposition représentés à la figure 11 montre une application de )invention à une digue 33 principale construite avec des blocs 34 de gran- des dimensions et rendus solidaires par des ancrures appropriées.Un obstacle 35 analogue à 1?obstacle submergé 11 de la figure 3 est placé côte mer en re- gard de la digue 33.
La figure 12 représente un obstacle submergé 35 en regard d'une digue principale 36 construite de façon quelque peu différente. Cette digue comporte, selon sa face tournée vers la mer,des blocs 37 inclinés sur l'ho- rizontale.
Les figures 11 et 12 représentent 1-'une comme 1-'autre des varian= tes de réalisation consistant à adjoindre un obstacle submergé 35 à une digue principale 33 ou 36 existant déjà et préalablement construite. On comprendra que si ensemble de l'ouvrage avait à être construit selon l'invention, la conformation de la digue principale pourrait être plus simple et moins coûteu- se que celle représentée aux figures 11 et 12.
On remarquera que dans les dispositions suivant l'invention il n'est nullement nécessaire que l'ouvrage principal et 1?obstacle de protec- tion aient été conçus ou réalisés simultanément. Au contraires, on pourra par
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exemple;, trouver avantage à améliorer la tenue d'une digue existante du type quelconque en la faisant précéder sur tout ou partie de sa longueur d'un ensem- ble protecteur., obstacle=matelas d'eau, conforme à l'invention.
REVENDICATIONS =========================== 1 - Ouvrage pour résister à Inaction destructive des vagues,ca- ractérisé en ce qu'il comporte un corps principal disposé sur le fond et émer- geant à la surface de l'eau et au moins un obstacle submergé espacé dudit corps principal du côté de la source des vagues., ledit obstacle et ledit corps prin- cipal formant entre eux un bassin où les vagues perdent par déferlement la plus grande partie de leur énergie.