Etablissements Neyrpic, Grenoble (Isère, France): Ouvrage pour résister à l'action destructive des vagues. La présente invention concerne lui ouvrage de protection exposé aux vagues, quelle que soit leur origine, et en particulier qu'elles soient périodiques on non.
four simplifier l'exposé, la description qui suit concerne plus spécialement la tenue des ouvrages exposés à la houle (mer, lacs, etc.).
L'étude du comportement de la houle montre que certains obstacles provoquent son déferlement, mais que ce déferlement propre ment dit et surtout l'effet destructeur qui l'aceompagne ne se produisent qu'après l'obs tacle ou qu'après la partie de cet obstacle qui a provoqué le déferlement.
Cet effet destructeur, qui d'une faon plus précise est localisé dans la zone où la lame retombe après avoir formé la volute earaeté- ristique bien connue. est une des causes les plus fréquentes de la destruction des ouvrages de protection des types connus actuellement, par suite de l'action mécanique sur les enro chements ou blocs qui composent l'ouvrage.
Par exemple, dans le cas d'un ouvrage de protection à talus, la lame déferlante retombe précisément à, un endroit (lu talus qui n'est généralement pas protégé par une lame d'eau. La. violence (le l'impact est telle que la couche externe (le L'ouvrage puis les couches sous- jacentes peuvent être désagrégées puis les ma tériaux entraînés.
Pour lutter contre cette destruction, on a souvent renforcé l'ouvrage en constituant sa couche externe avec de gros enrochements ou même en le recouvrant d'une earapa.ce de blocs artificiels arrimés ou en vrac. C'est une solution coûteuse.
Outre l'aeeroisselnent de la masse indivi duelle des éléments employés pour la construc tion, on a également pu améliorer la tenue des ouvrages en adoucissant notablement la pente du talus, ee qui conduit à des volumes de matériaux considérables.
Dans le cas des ouvrages d'autres types, comme les digues verticales ou les digues mites, les phénomènes se produisant sur l'ou vrage peuvent. avoir une allure différente et consister, outre les déferlements, en réflexions, claques ou franchissements qui tous sont sus ceptibles de mettre l'ouvrage 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.
La présente invention a pour objet un ouvrage pour résister à l'action destructive des vagues, exempt (les inconvénients indi qués.
Selon l'invention, l'ouvrage pour résister à l'action destructive (les vagues est caracté risé en ce qu'il comporte un corps principal disposé sur le fond et émergeant à la surface de l'eau et au moins lin corps submergé dont la crête est espacée de la crête dudit corps principal du côté de la source des vagues, lesdits corps formant entre eux un bassin où les vagues perdent par déferlement la plus (grande partie de leur énergie.
Grâce à cette disposition, le corps princi pal de l'ouvrage peut être de forme simplifiée et de construetion relativement légère. Il n'est pas nécessaire de placer, sur le talus exposé au large, des enrochements 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 allongé. 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 eorps principal d'un ouvrage de protection selon l'invention peut, par exemple, se rapprocher du profil d'équilibre naturel du talus d'éboule ment en eau calme correspondant aux maté riaux dont on dispose.
Le corps principal protégé par le ou les obstacles avancés peut être arasé plus bas qu'une digue de protection de type classique sans crainte de franchissements.
Pour ces diverses raisons, la construction d'une telle digue sera nettement moins oné reuse que celle d'une digue classique, même compte tenu du ou des obstacles auxiliaires.
La conformation d'un ouvrage de protec tion selon l'invention, en particulier l'empla- eement et la. forme de l'obstacle submergé ainsi que la profondeur à laquelle il. convient de l'araser, dépendent essentiellement des facteurs suivants: les période, longueur, amplitude, direction, etc. des houles les plus dangereuses; les amplitudes des changements de niveau, par exemple l'amplitude des marées dans le cas des mers à marées; les qualités et les prix comparés des diffé rents matériaux de construction disponibles et les possibilités de pose, compte tenu notam ment de l'intérêt éventuel de pouvoir faire passer des chalands au-dessus de l'obstacle; les profondeur, pente, nature, solidité, etc. du fond.
Au double point de vue de l'économie et de la techmique, on procédera avantageuse ment à des essais sur modèles réduits, ainsi qu'il est de pratique courante, avant la mise en oeuvre de l'ouvrage.
Une description va maintenant être don née de deux réalisations de type classique en référence aux fig. 1 et 2 du dessin annexé, et de diverses formes, d'exécution de l'invention, à titre d'exemple, en référence aux fig. 3 et, suivantes.
La fig. 1 est une vue schématique en coupe transversale d'une digue classique à talus inclinés.
La fig. 2 est une vue schématique en coupe transversale d'une digue mixte clas sique.
La fig. 3 est une vue schématique en coupe transversale d'un ouvrage (le protection selon l'invention.
La fig. 4 est une vue schématique en plan d'une variante d'ouvrage selon l'invention. Les iig. i, 6, 7, g, 9, 10, 11 et 12 sont des vues schématiques en coupe transversale d'autres formes d'exécution de l'ouvrage de protection.
S <B>1</B> ur la fig. 1., on voit en 1 une digue clas- sique à talus inclinés et en 2 une vague dont. la partie immergée de la digue provoque le déferlement. La volute 3 de la vague défer lante va retomber en un point 4 du talus non protégé par une couche d'eau.
La .fi-. 2 montre tin type connu de digue mixte comportant un soubassement 5 à talus et un massif émergeant 6 à parois verticales. Le talus 7 du soubassement provoque le dé ferlement de la vague et la volute 3a. vient s'écraser sur la paroi du massif 6.
La fig. 3 se rapporte à une première forme d'exécution correspondant au cas relativement simple d'un ouvrage construit par des fonds 10 non affouillables et des profondeurs modé rées (une quinzaine de mètres par exemple) dans une mer à très faibles marées, lacs, etc.
lia protection pourra, par exemple, être assurée par lui seul obstacle 1.1 en enroche ments avec le matelas < l'eau 12 correspondant. La profondeur de la crête 13 de l'obstacle de protection est déterminée en fonction des considérations suivantes: 1 Si cette profondeur n'est pas suffisante, l'obstacle 1l risquera d'être détruit. par les houles qui déferleront sur sa face exposée nu large. Il faudra en général le construire en matériaux d'autant plus lourds qu'il s'appro chera plus de la surface.
2 Si cette profondeur est trop importante, des houles de forte amplitude pourront pas ser l'obstacle 11 et ainsi venir attaquer la di gue 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 due possible.
Par exemple, pour construire un ouvrage de protection par fonds rocheux de (-14.00) environ dans une mer à faibles marées, lac, ete., sur une côte où l'on peut craindre des houles allant jusqu'à 11,3 secondes de pé riode et 7 mètres d'amplitude pour les plus fortes tempêtes, si l'on dispose d'enrochements (le densité 2,3 dont le poids unitaire des plus gros éléments va de 1,3 à 6 tonnes, avec un poids moyen de 2,3 tonnes environ, suscepti bles d'être posés par des remorqueurs et cha lands calant au plus 4 mètres de tirant d'eau, on réalise un ouvrage en deux parties com portant:
un corps principal à talus incliné, arasé à (+5.00) et recouvert d'une couche de pro tection en gros enrochements de 2,3 tonnes en moyenne dont le profil côté matelas d'eau est le suivant: pente 3/2 de (+ 5.00) à (0.00), pente 3/1 de (0.00) à (-2.00) et pente 3/2 de (-2.00) à (-14.00) ; un massif submergé constitué d'éléments fins recouverts d'une couche de protection d'enrochements de 2,3 tonnes en moyenne vo lontairement arasée à (- 5.00) de façon à laisser libre passage aux chalands. La pente en massif côté large est (le 4/1. environ, côté abrité, c'est la pente d'équilibre naturel des enrochements.
Un autre élément important est la distance L existant entre le corps submergé et le corps principal. Cette distance devra être - assez grande pour éviter que la volute de déferle ment ne retombe sur le talus du corps prin- cipal de l'ouvrage. Dans le cas particulier con sidéré, pour obtenir le plein effet des avan tages de l'ouvrage, la distance séparant les deux corps de l'ouvrage, comptée à la cote - 5.00, sera de 50 mètres environ.
Il faut noter d'ailleurs que, sauf circons- t.anees très spéciales, on ne devra pas augmen ter outre mesure cette distance car, d'une part, il pourrait en résulter une complication dans la construction de la digue et une gêne pour la navigation et, d'autre part, il pour rait se produire entre le corps principal et le corps de protection un balancement au rythme de la houle préjudiciable à la bonne tenue de l'ensemble.
Il conviendrait, par exemple, d'éviter que cette distance soit de l'ordre de la demi-lon gueur d'oncle des houles les plus dangereuses, à cause des phénomènes de résonance. De plus, si on éloigne le corps submergé du corps principal, on est obligé de lui donner une sur- longueur d'autant plus grande que l'incidence des houles est plus oblique.
Cette distance peut varier d'une façon quelconque le lon.- de la digue, par exemple dans le but d'éviter des phénomènes de réso nance généralisés. La fig. 4 montre, en plan, un exemple dune telle réalisation.
Dans cet exemple, le corps submergé est composé d'éléments tels que 15, 16, 17 paral lèles à la digue 14, mais placés à une distance de ladite digue variant d'un élément à l'autre. Bien entendu, pour réaliser la variation de distance, on peut disposer les éléments d'obs tacle d'une façon quelconque et en particulier les orienter obliquement par rapport à la di rection générale de la digue.
Enfin, il pourra être intéressant parfois de n'utiliser un corps submergé que pour cer taines parties du corps principal, par exemple le musoir ou les portions du corps principal les plus exposées, compte tenu de l'implanta tion topographique et des directions de boule. Dans l'exemple correspondant à la fig. 3', le corps principal et le corps submergé sont nettement séparés. Il n'en est pas nécessaire ment toujours de même; par exemple, dans le cas d'une profondeur plus grande (fig. 5), ces deux corps peuvent avoir une partie com mune 18, ee qui conrluit à une économie (le matériaux.
Dans ce dernier cas, il est évident que l'on a intérêt à ne pas exagérer la distance sépa rant les deux corps 1la, et 14c.
Si en effet cette distance augmente, la partie commune 18 diminue et peut même ne plus exister; on perd ainsi tout ou partie de l'économie de matériaux réalisable avec des dispositions analogues à celle de la fig. 5.
Si les ouvrages sont séparés et si le fond est affouillable, le corps principal 14b et le corps submergé 1lb peuvent également. être reliés par une semelle ou un pavane 19 per mettant d'éviter des érosions dangereuses (voir fig 6).
Ce pavage pourrait soit être mis en place à la construction (fig. 6), soit réalisé en par tie ou en totalité par le dépit au pied des talus (fig. 7), de massifs d'enrochements en réserve 20 et 21. Ces massifs d'enrochements en s'éboulant dans les cuvettes d'érosions éven tuelles telles que 22, formeront naturellement le pavage de protection 23.
En ce qui concerne particulièrement les réserves constituées ainsi entre les deux par ties de l'ouvrage, on aura la possibilité d'éva luer par avance l'importance des affouille ments probables et, par conséquent, le volume approximatif des réserves à mettre en place. Alors que dans les conditions d'emploi usuel de ce type de réserves on est pratiquement obligé soit de les prévoir très surabondantes, soit de procéder à des recbargements ulté rieurs, ce serait le cas par exemple d'une ré serve telle que 24 (fig. 7).
On a d'ailleurs dans certains cas intérêt: à laisser se créer un certain affouillement, de façon à augmenter le volume chi matelas d'eau.
Si, an lieu d'un affouillement, il se pro duit au contraire un apport de sable du larme tendant à combler complètement ou partielle ment 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 absorbant la ma jeure partie de l'énergie des vagues sans qua cette énergie risque de détériorer le talus de la digne situé en arrière du matelas protecteur.
Dans le cas de fortes agitations de la sur face liquide et si les enrochements dont on dispose sont particulièrement légers, on peuit avoir intérêt à réaliser plusieurs corps sub mergés suceessifs. La fig. 8 donne tin exemple d'une telle réalisation. Le premier corps 25 est établi pour détruire les houles les plus importantes, et il est arasé à une profondeur suffisante pour ne pas être détruit lui-même, mais il laisse passer les houles de faible am plitude.
Le deuxième corps '?6 est établi pour dé truire ces dernières, ainsi que le résidu des houles ayant déferlé sur le premier.
En définitive, la digue 14e est sul'i'isani- ment bien protégée pour être construite en matériaux légers.
Une configuration analogue pourra être employée lorsque les fluctuations dit niveau seront relativement importantes (par exemple supérieures à un ou deux mètres, notamment clans le cas de mers comportant des marées, etc.). ha fig. 9 montre alors tin exemple de réalisation. 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 an fur et à mesure de la montée on de la, descente du niveau de l'eau.
La fig. 10 représente tin type différent. de construction du corps submergé. Dans ce cas, le corps comporte deux barrière' 32 enfoncées dans le fond et retenant un matériau (le rem- plissage. Celui-ci petit être -formé de fines particules comme par exemple du sable on de la terre. La seule couche supérieure devra de préférence être construite avec des matériaux plus gros.
Cette construction peut être avan- tageusement utilisée lorsqu'un matériau de grosses dimensions est rare ou coûteux, ce qui permet d'obtenir une économie sensible du coût de l'ouvrage, dès l'instant que le fond est. à même de maintenir les barrières en place.
La disposition représentée à la fig. 11. montre un ouvrage dont le corps principal est constitué par une digue 33 construite avec des blocs 34 (le grandes dimensions et rendus soli daires par des ancrures appropriées. Un corps submergé 35 analogue au corps submergé 11 de la fig. 3 est placé côté large en regard de la digue 33.
La fig. 12 représente un corps submergé 35 en regard d'un corps principal constitué par une digue 36 construite de lagon quel que peu différente. Cette digue comporte, selon sa face tournée vers le large, des blocs 37 inclinés sur l'horizontale.
Les fig. 11 et 12 représentent l'une comme l'autre des variantes de réalisation consistant à adjoindre un corps submergé 35 à une digue principale 33 ou 36 existant déjà et préalable ment construite. On comprendra que si l'en semble de l'ouvrage avait à être construit en même temps, la conformation de la digue principale pourrait être plus simple et moins coûteuse que celle représente aux fin. Il et 12.
On remarquera qu'il n'est nullement néces saire que le corps principal et le corps sub- mergré aient été conçus ou réalisés simultané ment. Au contraire, on pourra, par exemple, trouver avantage à améliorer la tenue d'une digue existante de type quelconque en la fai sant précéder sur tout ou partie de sa lon gueur d'en ensemble protecteur, obstacle- matelas d'eau.