Modélisation du renard hydraulique et interprétation de l’essai d’érosion de trou

Modelling piping erosion and interpretation of the hole erosion test

¹ Cemagref, 3275 Route de Cézanne, CS 40061, 13182 Aix-en-Provence Cedex 5, France stephane.bonelli@cemagref.fr, France.
² Laboratoire de Mécanique et d’Acoustique (UPR-CNRS 7051) 31, chemin Joseph-Aiguier, 13402 Marseille, France.

Résumé

L’érosion par renard hydraulique est l’une des causes de rupture des ouvrages hydrauliques. Elle est liée à la formation et au développement d’un tunnel continu entre l’amont et l’aval. L’essai d’érosion de trou est très utilisé pour quantifier la cinétique d’érosion par renard. Toutefois, peu de travaux ont porté sur la modélisation de cette expérimentation. A partir des équations d’écoulement diphasique avec diffusion et des équations de saut avec érosion, un modèle à deux paramètres décrivant l’agrandissement d’un conduit par érosion hydraulique est proposé. Le premier paramètre est la contrainte seuil. Le second paramètre est le coefficient d’érosion. La comparaison avec des résultats expérimentaux publiés valide le modèle. Nous en déduisons alors, pour un ouvrage hydraulique (barrage, digue), une évaluation du temps restant jusqu’à la brèche.

Abstract

A phenomenon called « piping » often occurs in hydraulics works, involving the formation and the evolution of a continuous tunnel between the upstream and the downstream side. The hole erosion test is commonly used to quantify the rate of piping erosion. However, few attempts have been made to model these tests. From the equations of diphasic flow with diffusion, and the equations of jump with erosion, a two parameters model for pipe enlargement is proposed. The first parameter is the critical stress. The second parameter is the erosion coefficient. The comparison with published experimental data confirm the validity of this model. We propose therefore an expression for the remaining time to breaching for hydraulic works (dams, dykes).