er_qg_96-01

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l n i s t ~ r

el Eqaipement,

desTransports

etdaLogement

RAPPORTD1 TUDES ETDE

RECHERCHES

RISQUESDYNAMIQUES POURLES

OUVRAGESMARITIMESETFLUVIAUX

Fasciculen4 :

PRISEENCOMPTEDUS iSME

ETDUTSUNAMIDANSLA CONCEPTIONET

L' VALUATIONDES OUVRAGESPORTUAIRESEXT RIEURS

Ao6t1996

Centre d Etudes TechnifluesMaritimesEtFluviales

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STCPMVN

ER-QGn96.01 Ao t1996

RAPPORT D'ETUDES ETDE

RECHERCHES

RISQUES DYNAMIQUES POUR LES

OUVRAGES MARITIMES ET FLUVIAUX

Fascicule n 4 : PRISEEN COMPTE DU SEISME

ETDU TSUNAMI DANSLA CONCEPTION ET L'EVALU

ATION DES OUVRAGES PORTUAIRES EXTERIEURS

AUTEUR GEODYNAMIQUE ET STRUCTURE

Ing nieurs-conseils en g niesismique

VU LE HEF DE SERVI E

.

P.

.

M O N I E R ~

Diffusion N

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3/40

R publique ran aise

MINISTERE DE L'EQUIPEMENT,U LOGEMENT ,DES TRANSPORTSET U TOURISME

SECRETARIATD ETAT AUX TRANSPORTS.

SERVICETECHNIQUE CENTRAL

DES PORTS MARITIMESET DES VOIES NAVIGABLES

INTRODU TION

Ce rapport d tudes et de recherches poursuit la sene de

consacr e aux risques dynamiques surlevaste th me desouvr ges ext rieursdes

ports maritimes. Y est aborden undocument unique l ensemble des aspects

individuellement, pour les ouvrages int rieurs, dans

pr c dents:

- conception et dimensionnement des ouvrages

- analyse des ouvrages existants,

- priseencompte du risque sismique,

- comportement lors du passage des tsunamis.

Les ouvrages ext rieurs sont des ensembles composi

l ment fait l objet d une analyse appropri e : stabilitdu soubassement, tenue

corps de digue et de ses mat riaux constitutifs, stabilitde la carapace

d enrochements. Les probl mes de liqu faction rencontr sau sujet des ouvrages

int rieurs ne sont l pas moins pr occupants.

L tude des digues maritimes en situation accidentelle pr

originaux:

- tandis que les digues verticales s analysent

comme des ouvrages-poids, les diguestalus sont des ouvragessoupl squi peuvent

tol rer des plus larges d formations avant la ruine quece qu il est g n ralemen

convenu de prendreencompte pour les ouvrages int rieurs,

i:> l2 boulevardGambetta-BP 53 - 60321COMPIEGNE CEDEX

4492 60 00 - T l copie 44 20 06 75

5/24/2018 ER_QG_96-01

4/40

- contrairement aux qup.is-poids, la possibilit d unmplific tion

dyn miquesous s isme ne peut plus tren glig eleniveau d acc l ration sismiqu

danslecorps de digue peut ainsi tre sup rieur l acc l ration nomdusol de

-fondation,

-lecrit rededimensionnement, vis- -vis des tsunamis npeut tre appr ci par une analysede laprotectionapport e au plan d eau int rieuret

aux installations terre;uncrit re original peut ainsi tre d velopp con

seuils d agitation minimaux danslebassin. L tudeducomportement post-accident

de l ouvrage se doit d en tenir compte : une digue m me endommag e doeneffet

treenmesure d assurer une certaine protectiondu bassind finir) jusqu sa

remiseen tat.

R dig par GEODYNAMIQUE et STRUCTURE,ce guide m thodologique

fait abondamment r f rence aux trois fascicules ant rieurs (ER Q

95.05). Cet ensemble de textes la fois concis et d une utilisation ileprojet constitue maintenant, notre sens, une tr s bonne r

l tude dynamique des ouvrages maritimes.

Le th me des talus sous-marins, abord bri vement lafindece fascicule,

sera d velopp dansunrapport d tudes et de recherches para tre prochain

LE CHEF DU SERVICE

P MON DIER

Page

5/24/2018 ER_QG_96-01

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GEODYNAMIQUE SERVICE TECHNIQUE

ET STRUCTURE CENTRAL DES PORTS

157, RUE DES BLAINS MARITIMESET DES

92220 BAGNEUX VOIES NAVIGABLES

GUIDE TECHNIQUE

PRISEEN COMPTE DU SEISMEET

DU TSUNAMI DANS LA

CONCEPTIONET L'EVALUATION

DES OUVRAGES PORTUAIRES

EXTERIEURS

REVISIOND JUILLET 1996

5/24/2018 ER_QG_96-01

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GEODYNAMIQUE SERVICE TECHNIQUE CENTRAL

ET STRUCTURE DESPORTS MARITIMESET DES

VOIES NAVIGABLES

Dossier:03-94

Date: JUil.LET 1996

R vision: Page:

PRISE EN COMPTEDU SEISME ET DU TSUNAMI DANS LA

CONCEPTION ET L'EVALUATION DES OUVRAGES PORTUAIRES

EXTERIEURS

SOMMAIRE

PARTIE A - GENERALITES 3

1.0PRESENTATION DU GlTIDE 3

2.0RETOUR D'EXPERIENCE 3

3.0PRISE EN COMPTE DU SEISME 6

3.1 DETERMINATION DE L'ALEA SISMIQUE 6

3.2 ACTIONS A CONSIDERER DANS LE CALCUL 6

3.3 PRESSIONS HYDRODYNAMIQUES LIEES AU SEISME 6

4.0PRISE EN COMPTE DU TSUNAMI 8

5.0PROTECTION VIS A VIS DUTSUNAMI APPORTEE PAR L'OUVRAGE 9

PARTIE B - APPLICATIONET RECOMMANDATIONS PARTICULIERES

POUR LA CONCEPTION ET L'EVALUATION DESOUVRAGES PORTUAIRES

EXTERIEURS l

6.0DIGUES A TALUS l

6.1 PRISE EN COMPTE DU SEISME Il

6.1.1 Conception et justification d ouvrages neufs l

6.1.2 Evaluation et renforcement 17

6.2 PRISE EN COMPTEDU TSUNAMI 176.2.1 Enseignements tir s de l tude de Kamel 17

6.2.2 M thodese pr dimensionnement 2

7.0DIGUES VERTICALES: OUVRAGES POIDS 21

7.1 PRISE EN COMPTEDU SEISME 21

7.1.1 Conception et justification d ouvrages neufs 21

7.1.2 Evaluation et renforcement 23

7.2 PRISE EN COMPTE DU TSUNAMI.. 23

8.0DIGUES VERTICALES SUR PIEUX 24

8.1PRISE EN COMPTE DU SEISME .24

8.2 PRISE EN COMPTE DU TSUNAMI 24

5/24/2018 ER_QG_96-01

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GEODYNAMIQUE SERVICETECHNIQUE CENTRAL

ET STRUCTURE DESPORTS MARITIMES ET DES

VOIES NAVIGABLES

DosJier:03 94

Date: JUILLET 1996

R vision:D Page: 2

9.0BRISE CLAPOTS FLOTT ANTS 25

9 1 PRISE EN COMPTE DU SEISME 25


10.0BARRIERES ANTI-TSUNAMIS 25

11.0 TALUS SOUS-MARINS 26

11 1 PRISE EN COMPTE DU SEISME 26


12.0CONCLUSION GENERALE 29

REFEREN CES 30

ANNEXE 1 33

ANNEXE 2 35

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GEODYNAMIQUE SERVI E TECHNIQUE CENTRAL

ET STRUCTURE DESPORTS MARITIMESET DES

VOIES NAVIGABLES

Dossier:03 94

Date: JUILLET 996

R vision:D Page: 3

PARTIE A - GENERALITES

1.0 PRESENTATION U GUIDE

Ce guide fait suiteaux documents cit s en r f rences 20, 25 et 26 qui d cri

compte des actions dynamiques (s ismes, tsunamis)d nsla conception et la justifica

ouvrages int rieurs neufs, ainsi que dans l'analyse etlerenforcement des ouvrages po

int rieurs existants.

Ces documents ant rieurs d veloppent les concepts de base utilislepr sent guide.

Le but deceguide est de pr senter une m thodologie permettant d'une pa

justifier les ouvrages ext rieurs neufs visvis d'actions dynamiques (s ismes et t

d'autre part, de prendre en comptelerisque liaux actions dynamiques pour l' valuale

renforcement de ceux-ci. L' valuation estcomprendre au sens technique du terme,savoir la

d termination de la capacit d'un ouvrage existant r sisterune agression sismique o

un tsunami.

Les ouvrages vis s par

le

guide sont:

- les diguestalus,

- les digues verticales,parois absorbantes ou non,

- les brise-clapots,

- les talus sous-marins naturels,

- les barri res anti-tsunami.

Le guide se pr sente en deux parties:

-la partieA est vou e aux g n ralit s concernant la prise en compte d

surles ouvrages ext rieur ,

-la partieportesurl'application delapartie Aaux diff rents ouvrages sus-cit s.

2.0 RETOUR D EXPERIENCE

La

connaissance du comportement des ouvrages ext rieurs visdynamiques (tsunamis, s ismes) s'appuie, conune pour les ouvrsurleretour

d'exp rience acquisla suite d' v nements pass s.

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ET STRUCTURE DESPORTS l\lARITIMESET DES

VOIES NAVIGABLES

Dossier:03 9.-

Date: JUILLET 1996

R vision:D Page: 4

Le retour d'exp rience dans ce domaine repose essentiellementsurles observations recueillies

propos des ouvrages japonais ou am ricains (r f rences3 7 9 10 21 et 22) ayant subi des

agressions sous forme de s ismes ou de tsunamis.

Les principales conclusions tir es de ces observations sont les suivan

ismes

Les ouvrages ext rieurs r sistent assez bien aux s ismes.La raison en est que ces ouvrages

sont g n ralement prot g s par des enrochements comportant des blocs

ce qui donne l'ensemble une bonne stabilit . Des tassements d'import

modeste peuvent survenir, sans que la fonctionnalit de l'ouvrage en so

L'endommagement brutal provoqu parles isme peut conduire toutefoisun vieillissement

plus rapide de l'ouvrage.

La destruction de certains ouvrages peut d'ailleurs tre due au tsunami qui s

qu'au s isme lui-m me, commelemontre l'exemple de la digue d'Hachenobe d truite aprle

s isme de Tokachi-Oki de 1968 (r f rence 10).

Sous ces r serves, les ouvrageslesplus sensibles sont les digues comportant, en fon

dans le coq>s de digue, des sols liqu fiables.

En dehors du ph nom ne de liqu faction, les digues talus sont, a prioriles digues verticales qui sont g n ralement dimensionn esparla pression exerc eparla houle.

Les efforts d'inertie induits parles isme, sont en effet, plus faiblespourles digues verticales.

D'un autre c t les diguestalus sont des ouvrages souples, ce qui les rend moins v

au s isme.

L'endommagement des constructions fond es sur une digue n'a pas fai

syst matiques. Signalons toutefois l'endommagement de l'optique du pha

(zone1. ,au cours d'un s isme de magnitude moyenne ( gale 5.2) en 1972. Cette o

confirme que les phares sont particuli rement sensibles au s isme en rais

important.

bl sunamis

Les ouvrages ext rieurs sont, en revanche, beaucoup plus sensiblesl'action des tsunamis.La

r f rence22 cite ainsi une vingtaine d'ouvrages constitu s (en g n ral)

tonnes ayant subi un endommagement important suitelasurvenance de tsunamis.La

r f rence 10 citelecas du s isme du26 mai 1983, Nihon-Kai-Chubu, dont les blocs de

carapace ont t dispers s135m l'int rieur des terres (figure1 parun tsunami dontla

vague tait de13m de haut.

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ETSTRUCTIIRE DESPORTS l\-IARITIMES ET DES

VOIES NAVIGABLES

Dossier:3 9 ~

Date: AVRIL1996

R vision: Page: 5

Figure1

Exemple dedestructiond unedigueparuntsunami. La photomontreladispersiondes blocs artificiels

en b ton constitutifs de la digue(TsunamideNihon-Kai-Chubu,1983)

Cet tat de fait est essentiellement dce quelesouvrages ext rieurs sont "en premi

lors de l'agressionparletsunami et ne sont g n ralement calcul s quepourr sisterune

houle de projet "conventionnelle". Or, la vague de tsunami est, ra

dangereuse qu'une houle ordinaire en raisonde:

- la hauteur de vague plus importante l'approche de la c te,

- la formede vague (onde cno dale, onde solitaire) qui transportehauteurgale, beaucoup

plus d' nergie que la houle.

La sensibilit des ouvrages ext rieursauxtsunamis peut avoir des cons quences d scarces ouvrages sont g n ralement d'acc s difficile etlesd lais n cessairespourleur remise

en tat peuvent induire des dommages indirectssurles installations prot g esparces

ouvrages.

De plus, la destruction partielle ou totale des diguesde protectionparla vague initiale du

tsunami induit videmment une augmentationde la part du tsunami r ussissantfranchirla

digue.La r f rence1 cite le cas du tsunami~ les Hawa survenu en 1946,pourlequel la

vague n'a t r duite que de 8 m7 m dans le port de Hilo, dontladigue de protection avai

t fortement endommag eparle m me tsunami.Parcomparaison, une vague de 6 m envi

a pu tre r duite3 m apr s passage de la digue (non endommag e) du port de Kah

proximit .

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GEODYN MIQUE SERVICE TECHNIQUE CENTRAL

ET STRUCTURE DESPORTS M RITIMIS ET DES

VOIES NAVIGABLES

Dossier:03-94

Date: VRIL 1996

R vision:C Page: 6

3.0 PRISE EN COMPTE DU SEISME

3 1 DETERMINATION DE L ALEA SISMIQUE

Rappelons que l al a sismique est d fini surleterritoire fran ais etdesDOM par lezonage

sismique de la France (r f rence 4).Ilest propos de dimensionnerlesouvragesenmeren

utilisant l acc l ration nominale correspondant au cantondulittoralleplus proche.

3.2 ACTIONS A CONSIDERER DANS LE CALCUL

Une question importante pourlesouvrages ext rieurs estde d terminer quelles sontles

actions, en particulier en ce qui concerne la houle,consid rer simultan ment avec l actio

accidentelle sismique.

D apr slesRecommandations AFPS 90 et l Eurocode8 lesactionsconsid rerensituation

sismique se superposent suivantlescombinaisons accidentelles, excluantlesvaleurs

fr quentes des actions variables d accompagnement. Seules sont doncprendre en compte les

valeurs quasi-permanentes des actions variables.

La d termination des coefficientsVEi(Recommandations AFPS) ouV2i(Eurocode8 CCTG

Fran ais) affectantlesvaleurs quasi-permanentes des actions variables, ainsi

valeurs caract ristiques des actions variables (etenparticulier la houle), sont en cour

d tablissement.

Notons que la priseencomptedela houle en tant qu action concomitante avecles isme doit

inclure:

- les actions dues aux pressions dynamiques provenantdela houle c t mer,

- les variations de pressions interstitielles induites par la houle danslessols et mat riaux

perm ables.

3 3 PRESSIONS HYDRODYNAMIQUES LIEES AU SEISME

Les pressions hydrodynamiques exerc es par l eaus ur ouvrage ext rieur, au cours d un

s isme, d pendent fortement de l inclinaison sur l horizontale de la p

l ouvrage en contact avec l eau.

Le rapport entre la r sultante des forces d inertie et la r sultantehydrodynamiques permet de caract riser les cas o la priseencompte des pressions

dynamiques dues au s isme est indispensable.

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VOIESNAVIGABLES

Dossier:3 9 ~

Date: AVRIL 1996

R vision:C Page: 7

Le tableau 1dOlll1eles valeurs durapportp de la r sultante despressionsdynamiqueslar sultante des forces d'inertie, calcul eparla m thode deWestergaard(r f rence 20) oupar

Zangaren suivant une m thode d'analogie lectrique (r f rence 23)pourun barrage. Les

valeurs obtenuespourPd pendent essentiellement du fruit desparementsde l'ouvrage. Le

fruitest gal la tangente de l'angle d'inclinaison duparementsurla verticale. (Pour une

digue sym trique baign e des deux c t s,Pest multiplierpardeux).

Le tableau 1 montre clairement que les pressions hydrodynamiques nesontprendre en

compteque pourlesouvragesverticaux ou subverticaux et lam thodedeWestergaardpeut

s'y appliquer. Il n'y apaslieu de prendre en compte ces pressionspourles diguestalus.

TABLEAU 1IMPORTANCE RELATIVE DES FORCES HYDRODYNAMIQUESET

DESFORCES D'INERTIEPOUR DIFFERENTSTYPES DE BARRAGES (REFERENCE8)

fruit fruit~ t b o d e

Type de barrage 'tb/Y" aamontaval

Terre 3 3 2 0.02 Zangar

Remblai

Enrocb.ement 1.5 1.5 2 0.08 Zac.gar

0 0.8 2.4 0.61 \.lestergaard

0.56 Zac.gar

Poids

0.2 0.6 2.4 0.50 Zangai

-L

0.2 2.4 =0.80 Zangar

(*)A contreforl:s

12 3 EstimationVoute - 2.4

p rtirde

.". Westergaard

to

:........

Yb poidsvolumiquedu mat riauconstitutifde l'ouvrage Yw poids volumique de l'eau

(*) environ0.80 suivantles dispositions adopt espourlescontreforts.

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ET STRUCTURE DESPORTS M RITIMES ET DES

VOIES NAVIGABLES

Dossier:03-94

Dale: VRIL 1996

R vision:C Page: 8

4 0 PRISE EN COMPTE U TSUNAMI

Les l ments prendreencompte pour justifierunouvrage vis vis du tsunami sont:

- la d finition des param tres caract risant la vague de projet:l hauteur Hde l vaguede

projet, ainsi que la pseudo p riode T aff rente, pourront tre d termin esl aide des m thodes

d crites en r f rence 25.

- la formede l vague: mais,ilsera g n ralement impraticablede d terminer la forme de

vague que l on peut attendre surlesite.

Une solution consiste alorsenvisager deux hypoth ses extr mes, retenant la classi

introduiteparTalandier (r f rence 34):

- tsunamide type A, pour lequel les d g ts sont dus uniquementl effet de la pression

dynamique. Ce tsunami sera caract ris par une onde longue d amplitude gala demi

hauteurde la vague du tsunami de projet. Ce typede vague sera utilis pour tudier la

protection contrelesaffouillements en pied,de part et d autre de l ouvrage.

- tsunamide type C, pour lequel le tsunami agit sous forme d onde solitaire ou

hauteur H se d pla antune vitesse gale[ido d est la profondeur d eau moyenne

proximit de l ouvrage. Ce type de vague sera utilis pour dimensionner lde

l ouvrage.

En compl ment des r gles de dimensionnement utilis es pour prendre en

habituelle,ilfaut particuli rement tudier la partiede la digue situ e du c t port, et ceci pour

deux raisons:

- les effets dus aux reflux

de

la vague de tsunami sont importants,

- la hauteur de vaguedu tsunami, induit des donunages importants, soitparla cr ation de

pressions internesl ouvrage, qui diminue la r sistance au cisaillement et peut i

rupture par glissement (danslecasde digues perm ables), soitparendonunagementde la

carapace c t port qui se manifeste par des glissements, plusoumoins tendus, en casde

franchissement.

L tude d taill e d une digue prenant en comptelerisque de tsunami n cessitera l utilisatiode

mod les r duits, compte tenu de la complexit des ph nom nes en cause et de lde

mod liser l endonunagement

de

la carapace, m canisme essentiel dans la destruction

de

diguesparletsunami (r f rences 7,la).

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GEODYNAMIQUE

ET STRUCTURE

Dossier:

Date:

R vision:

0394

JUILLET 1996

D

SERVICETECHNIQUE CENTRAL

DESPORTS MARITIMES ET DES

VOIES NAVIGABLES

Page: 9

5.0 PROTECTION VIS A VIS U TSUNAMI APPORTEE PAR

L OUVRAGE

Le retour d'exp rience a montr queleniveau de protection apportparles digues existantes

tait toutfait appr ciable, dans la mesure o la digue elle-m me n' tait pas

L' tude du niveau de protection apport

directrices suivantes:

parla digue peut tre abord e selon les

lV rificatione la stabilite l ouvrage visvis du tsunami

On se reportera au paragraphe 4.0 ci-dessus.

blD terminationu d bitfranchissant

Une proc dure de d terminationdu d bit franchissant en casde tsunami est propos epar

Wiegel (r f rence10 pourlecas de vague non d ferlante (tsunami de type A).

Le r sultat de cette proc dure est donn en figure 2 o l'on peut

franchissant en fonction de la p riodedutsunami et de l' l vation de la vague au-d

la cr te deladigue.

Cette proc dure pourra tre utilis e comme premi re approximation po

Figure2

Protection contre un tsunami. D termination du d bit franchissant en fhauteurde la vague

au-dessus delacr te de la digueetde la p riode du tsunami(1)

PROTECTION CONTRE UN TSUNAMI

DEBIT DE FRANCHISSEMENT

10000r--------------------------::---------

a'0

ooc

4l

Q,

E;

i

wQ

1000

1 t ....... __ t t _ t ....... t _ ~

0.1 1 10

HAUTEUR AU DESSUS DE LA CRETE(m)

I T = 8 0 mn T = 4 0 mn -S rie31

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VOIES NAVIGABLES

Dossier: 03-94

Date: JUILLET 1996

R vision:D Page: 10

Le d bit ainsi obtenu est alors utilis pour calculer, en premi re appro

d'eau l'aval de l'ouvrage, en supposant que le volume situ c t port se rem

"p riode" avecled bit ainsi calcul . Wiegel (r f rence 10)dOlUleen exemplelecas d'une

digue de protection dont la cr te se situe1.5 m de la cr te de la vaguedu tsunami

(cf. figure 3).La zone prot g e, est comprise entre la digue et une falaise situ300 m

derri reladigue.

D'apr s la figure 2, le volume franchissant en une p riodeestde l 088 m3 m de digue en

supposant la p riode gale40 mn. Si toute cette eau tait pi g e dans une zone de 300 m

large, la profondeur d'eau dans la zone prot g e serait de l088/300 soit environ 3.6 m. Le

niveau, dans la zone prot g e, se situerait donc3.6 - 1.2 - 1.5, soit 0.9 m au-dessus de la

cr te de la vague, ce qui est impossible. Il en r sulte que la digue n'exerc

protection; en effet, le niveau de l'eau dans la zone prot g e serait fparla falaise,

ind pendamment de la hauteur de la digue.

Il faut noter que les d bits ainsi calcul s restent cependant consid

d' nergie est en effet limit e par le fait que la longueur d'onde du tsunamesttr s grande

devant la dimension transversale de l'ouvrage.

Ilfaut donc concevoir des ouvrages de dimensions g n ralement consipouraboutir

une protection significative des instal1ations portuaires, dites bar

apr s chapitreIl).

Figure 3

Exemple d' valuation de la protection apport eparune digue(d apr sWiegel, r f rence10

1 2m 6. A ' l $ - , , ~ > ' f r r , ~ 1 1 f ' m , , . c . . . . . . . .m

~ o : : : . . . . . . s z . : o a :

. 1.8m=NIVEAUDE MAREE

~ I V UMOYEN

b. SECTIONA-A

NOTA: Les cotes 1.8 et 3.6 rep rentlesniveaux indiqu sparrapport au niveau moyen.

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GEODYN MIQUE SERVICE TECHNIQUE CENTRAL

ET STRUCTURE DESPORTS l\1ARITIMES ET DES

VOIES NAVIGABLES

Dossier:039

Date: AVRIL1996

R vision: Page:l

PARTIE 8 - APPLICATION ET RECOMMANDATIONS

PARTICULIERES POURLA CONCEPTION ET L EVALUATION DES

OUVRAGES PORTUAIRES EXTERIEURS

Les ouvrages ext rieurs se classent en:

- diguestalus (exemple de la figure 4),

- digues verticales,

panniles digues verticales,onpeut distinguer les ouvrages poids (figure 5) qui

parois absorbantesounon, etlesouvrages sur pieux (figure6 :

- digues mixtes, interm diaires entrelesdiguestalus etlesdigues verticales (exemple de la

figure 7),

- brise-clapots,

- talus sous-marins.

Les probl mes relatifs aux digues mixtes rel vent de ceux aff rents aux dtalus etaux

digues verticales;decefait, elles ne seront donc pas tudi es en particulier

6.0 DIGUES A TALUS

Les diguestalus, d'une fa on g n rale, pr sentent l'avantage d'une

m me en cas de rupture localeoude d sorganisation partielle, bien que frag

continueassurer, encore un temps, m me partiellement, sa fonctiondeprotection.

6 1 PRISEEN COMPTE DU SEISME

6.1.1 Conception et justification d ouvrages neufs

tabilit au glissement et liqu faction du corps de digue

Le risquedeglissement d'ensemble des digues maritimestalus sous s isme est limit ,par

comparaisonauxdiguesenterre ouenenrochements fonctionnantentant que barrages,pour

les raisons suivantes:

- la pression d'eau statique est sensiblement quilibr edepart et d'autre des digues portuai

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VOIES NAVIGABLES

Dossier:03-94

Date: AVRIL 1996

R vision:C Page: 2

- les diguesla mer comportent une proportion importante de blocs et enro

pour prot ger le corpsde digue contre l'entra nement des mat riaux. Or, ces mat ri

tr s bonne r sistance au cisaillement, ce qui entra ne une bonne r

d'ensemble pour l'ouvrage.

Un point faible des diguestalus peut tre la pr sence, dans certains cas, de pent

lev es c t port,la limite de la pentede talus naturel. Cette disposition,laquelle peut

s'ajouter la pr sencede pressions interstitielles g n r es dansle corps de la digue, peut

conduireun profil instable en cas de s isme.

Figure4

Exemple e iguestalus

C t port

blocs Couronnement enton

C tmer Carapace de

Traitement /cantre l'affouillement

Remblais ou

enrochements

Figure5

Exemple de digue verticale nonabsorbante

C t portNiveau des plus C t mer Couronnement enton

hautes mers

Dalleenb ton

Protection du pied par Protection du piedpar'.'Caisson

blocs de b ton oublocs de b ton ou . :

enrochementsenrochements .

.'

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ET STRUCTURE DESPORTS l\lARITIMES ET DES

VOIESNAVIGABLES

Dossier:039-4

Date: AVRIL 1996

R vision: Page:13

Figure 6

Exemples de rideaux de protectionsurpieux

Rid.:au ___Pieux

Protection contre

les a!Touillements-----.....-

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ET STRUCTURE DESPORTS :r.1ARITIMESET DES

VOIESNA VlGABLES

Dossier:0.3 94

Date: VRIL1996

R vision: Page: 14

l-M thode g n rale calcul avec acc l rogramme

Danssaversion la plus labor e, l'analyse au s isme d'une digue talus pe

suivant les tapes d crites ci-dessous.

11D terminer l' tat des contraintes statiques pr valant danslecorps de la digue.

2 D terminer les caract ristiques m caniques dynamiques des mat riaux con

essentiellement des propri t s suivantes:

- coefficient de Poisson,

- module de cisaillementfaibles d formations (propri t s quasi- lastiques),

- variation du modulede cisaillement avec la distorsion.

3 Calculer les acc l rations y(t, x) et contraintes induites dans la digueparle s isme, partir

d'un acc l rogranune (en utilisant en g n ral des l ments finis).

4 Evaluer le potentiel de liqu faction des mat riaux sensibles, sous la co

induitedansl'ouvrage (r sistance au cisaillement cyclique).

5 D terminer les zones de l'ouvrage susceptibles de se liqu fier, compte ten

d termin es en 3 et du potentielde liqu faction d termin en 4.

6 Effectueruncalcul pseudo-statique de stabilit de l'ouvrage au grand glisseme

le plus d favorable des cas suivants: soit les forces d'inertie correspl'acc l ration

y(t, x) calcul e en 3 sans priseencompte de la liqu faction, soit un calcul statiquey:::0) en

prenant en compte une r sistance au cisaillement nulle dans la zone liqu

Notons que la stabilit au glissement doit tenir compte de l'ensemble

interstitielles existant dans l'ouvrage, incluant celles induitesparla houle.

Un incr ment de rotation se produitauxintervalles de tempspourlesquels les forces d'inertie

provenant de l'acc l ration conduisentun moment moteur sup rieur au moment des forc

stabilisatrices. Le glissement s'arr te lorsque cette condition n'est

vitesse relative est !lulle.

Cette proc dure, mise au point pour les digues de grande hauteur,nesera g n ralement pas

utilis edansson int gralit pour les digues de protection de dimensions plus

l'objet du pr sent manuel, mais montre toutefois les l ments essentie

comptedansl'analyse au s isme d'une diguetalus,savoir:

- la s curit de l'ouvrage doit tenir compte du potentiel de liqu factio

constitutifs deladigue,

- le potentiel de liqu faction lui-m me est fonction des contraintes dynparle

s isme,eten particulier de l'amplification des acc l rationsl'int rieur de l'ouvrage et des

contraintes dynamiques calcul es au cours de la sollicitation sismiquel'int rieur deladigue.

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VOIES NAVIGABLES

Dossier:3 9 ~

Date: AVRIL 1996

R vision:C Page: 15

A -M thode simplifi e calcul avec spectrede dimensionnement normalis

Pour des diguestalus de dimensions modestes (hauteur g n ralement in10m),

dont certains des mat riaux constitutifs sont potentielIement l

proc dure suivante (r f rence8).

alLe module dynamique moyen des mat riaux constitutifs de la digueserad tennin , l'aide

des l ments disponibles (cf. r f rence 20), conduisant l'estimatiS:

Vs.

hlLa p riode fondamentaleT de l'ouvrage sera approch eparla relation:

T = _ _ I

J Vs

pour une diguetalus,HI tant la hauteur de la digue, compt epartirdu fond marin.

clLa pseudo-acc l ration normalis eRD n est luesurlespectrede dimensionnement

normalis de la zone en question (cf. r f rence 20).

dl L'acc l ration du centre de gravit de la digue est donn e par:

5),4ao= RD T).aN (

o :aN est l'acc l ration nominaledela zone en question,

/; est l'amortissement du mat riau constitutif du corps de la digue (),g n ralement

compris entre 5 et 10 , obtenu partir d'essais cross-hole.

lLa contrainte dynamique induite dans l'ouvrage est donn e par:

2 yhCa = '3g .ao

o : h est la hauteur de mat riaux au-dessus du point consid r ,

y est le poids volumique du mat riau constitutif du corps deladigue.

fILe coefficient de s curitla liqu faction sera ensuite obtenusuivantla proc dure g n rale,

en comparantCa la contrainte de cisailIementCt provoquant la liqu faction, danslecorps de

la digue.

gIDans lecasd'un coefficient de s curitlaliqu faction inf rieurl,pourune partie des

mat riaux de remblai, le coefficient de s curit au glissementserad termin en adoptant un

r sistance au cisailIement nulIedans la zone correspondante, commeen6 ci-dessus.

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VOIES NAVIGABLES

Dossier:039-4

Date: AVRIL 1996

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Comme indiqu au paragraphe 3.3,lespressions d'eau d)11amiques induites par le s ismne

sont pasprendreencompte, careUessont n gligeables devant les forces d'inertiedela masse

de la digue.

A -Liqu factione lafondation

Que ce soit par la m thode simplifi e ouparla m thode g n rale,ilest n cessaire d'examiner

la liqu fiabilit des sols de fondation.

La liqu faction de la fondation sera tudi e en consid rant que la cont

appliqu e est donn eenun point situ sousleniveau de fondationparla relation:

2 YLa = . Z rd

max

3 g

o :

z estlahauteur verticaledesol (remblai et fondation) au-dessusdupoint consid r ,

m x est donn , en fonction de l'acc l ration nominale et du type de site,enr f rence 20;le

type de site est d termin sans tenir compte de l'existence de remblais rapp

l'ouvrage, c'est- -dire dans la situation existante avant projet.

rd est donnenfonction de la profondeurenfigure8.

Rappelons que les coefficients sismiquesprendre en compte pour la stabilit des pentes s

ceux donn senfonctiondutype de site en r f rence 20.

La contrainte appliqu eLa est compar eilla r sistance au cisaillement cycliqueLt comme pour

lecorps de la digue.

Figure 8

Variation du coefficientrdavec la profondeur (d'apr s la r f rence6)

Lacourbeenpointill correspondune valeur moyelmeetles courbes en trait pleinunencadrement derd

Courbes valablespourunsol sableuxethomog ne

rd

Cl1 Q4 11 0& 10

/1

/ //1 ;'1

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ETSTRUC JRE DESPORTS MARITIMES ET DES

VOIESNAVIGARLES

Dossier:03-94

Date: JUILLET 1996

R vision:D Page: 17

Justification d'ouvraf?es en t te de digue

Les ouvrages situ s sur la digue serontjustifier en adoptant pour acc l ratiode projet

l acc l ration en cr tedela digue, sensiblement galedeux fois l acc l ration

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VOIESNAVIGABLES

Dossier:039-4

Date: AVRIL 1996

R vision:C Page: 8

-letypedeplacement des blocsdeprotection c t port: un placement judicieux peut pen

d'augmenterl densit moyenne des blocs et r duirelerisque de destruction de la carapace,

- la pente de l'ouvrage c t port: en effet, une pente trop importante peut tr

s'il s'ajoute des pressions interstitiellesl'int rieur de la digue.

La stabilit de l'ouvrage d pend de la hauteurdefranchissement, de la pente c t port et de la

taille des blocs decarapacesitu s c t port.

La figure 9 montre la sectiondel'ouvrage tudi et la figure10montre la relation obtenuesur

cet ouvrage entre la hauteurdefranchissement maximale et la pente de l'ouvrage c t por

Figure9R habilitationd'unedigue au tsunami(r f rence27)

La zone hachur e repr sente la digue existante (distances en pieds)

D Blocs de10ou20tonnes

ID Moellons de10kg 2 tonnes

) Blocs de10tonnes

@ Moellons de 10kg 200kg

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-

GEODYNAMIQUE SERVlCE TECHNlQUE CENTRAL

ET STRUCTURE DES PORTS MARITIMES ET DES

VOIESNAVlGABLES

Dossier:03-94

Date: AVRIL 1996

R vision:C Page: 19

Figure10

Relationentrelahauteurdefranchissementmaximaleetlapente duparementc tport.

Unevaleurde 2pourlapentesignifieunepente de2 1 (r f rence27)

PROTECTION CONTRE U TSUNAMI..........

E PROTECTION COTE PORT.........

d ] 1 0 r i

UJ

Cf) - - - ~ _ - -.f)

- - .-

oZ 1

::

u

UJ

o

::

:::>

0 1

:::> 2 3 4 5 6 7

PENTE DU PAREMENT COTE PORTI

BLOCS DE CARAPACE DE 10 TONNES

BLOCS DE CARAPACE DE 20 TONNES

Ouvrage non franchissable

La stabilitde l'ouvrage suppos "non franchissable" d pendduniveau (run-up) atteint ple

tsunami c t mer, mais galement de la dur e pendant laquelle ce niveau e

La largeur du couronnement, la porosit de la section, la pentede la digue c t port etles

dimensions des blocsde carapace c t port sont galementles l ments importants de

stabilit de l'ouvrage.

Il d coule de ces observations que la r partition de pressionsl'int rieur de la digue est

l ment d tenninantde la stabilit . L'estimationde celle-ci,ensupposant l' couleme

pennanent, hypoth seunpeu conservative, pennet d' valuer la stabilitde la digue en prenant

en compte cet effetde pressions interstitielles.

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VOIES NAVIGABLES

Dossier:03 94

Date: AVRIL1996

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6.2.2M thodesde pr dimensionnement

Une m thode relativement simple de pr -dimensionnement des blocs mettrenoeuvre est

propos e ci-dessous.

alDeux types extr mes de tsunami sont envisag s:

- tsunami de typeA pour lequel les d g ts sont dus uniquementl effet de la pression

hydrostatique,

- tsunami de type C, pour lequelletsunami agit comme une vague de type onde solitaire o

cno dale.

l La hauteur de franchissementde la vague accidentelle du tsunami est d tennin e par

m thodes donn esenr f rence 25, ainsi quela pseudo-p riode T relative la vague du

tsunami.

d La vitesse moyenne de franchissement est alors estim e, sous deux hypoth s

Casdu tsunamidetypeA:

La vitesse moyenne d coulement au-dessus de la digue est valu e dans l hypo

l vation de niveau relativement lente.La figure 2 pennet d obtenir le d bit franchissan

fonction de la hauteur de franchissement etde la p riode du tsunami, d o l on tire la vitess

moyenne de franchissement.

La vitesse maximale sera alors obtenue en multipliant la vitesse moyenne d

par unfacteur 23.

Cette vitesse peut alors tre utilis e pour dimensionner les blocspositionner autour de

l ouvrage en tant que tapis anti-affouillement,l aide d une relation empirique pennettan

d valuerlataille minimale des blocs qui soient stables dans un courant de vit

exemples de relations de ce type (fonnule d Isbach et autres) peuvent tre trou1.

Cas du tsunami detypeC:

Dansce casle tsunami se pr senteaux abords de l ouvrage comme une onde solitaire

cno dale, dont la c l rit est do nn e en premi re approximation par: v= Jidoid est la

profondeur.

Cette vitesse peut alors tre consid r e comme une vitesse de courant e

empiriques pr cit es, dont certaines tiennent compte, en particulier, de

(cf. annexe 1), pennettent de dimensionner les blocs de carapaceplacer du c t mer.

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ET STRUCTURE DESPORTS M RITIMES ET DES

VOIES NAVIGABLES

Dossier:03 94

Date: AVRn.. 1996

R vision:C Page: 21

Les relationsde l'annexe 1 sont pr vues pour l'entra nement par un coura

l'action du tsunami.

IlYa lieu de consid rer galementledimensionnement des enrochements visvisde l'action

exerc e par la vague de hauteur H du tsunami qui peut s'effectuer, en premi r

l'aide des indications de l'annexe 2.

dl Les blocsde la carapace, c t port sont ensuite pr -dimensionn spartir des indication

(certes partielles)de la figure1 ouen s'en inspirant.

7.0 DIGUES VERTICALES: OUVRAGES POIDS

7 1 PRISE EN COMPTE DU SEISME

7.1.1 Conception etjustificationd ouvragesneufs

Stabilit de l ouvrage

La stabilit de l'ouvrage sera tudi e en prenant en compte, dans un ca

- les forces d'inertie calcul espartir des coefficients sismiques utilis

sout nements,

- les pressions dynamiquesde part et d'autrede l'ouvrage, calcul espartir de la fonnule de

Westergaard.

La constitution internede la digue (pr sence d' l ments absorbants ou no

stabilit de celle-ci.Ilsera g n ralement difficile, dans l' tat actuel des cd terminer, pour les digues absorbantes, la part de l'eau interne quide la digue

au coursde la sollicitation sismique. Dansunsouci de simplification,sauftude sp cifique,le

calcul de la stabilit sous s isme sera effectu en consid rant l'e

l'ouvrage. Les pressions hydrauliques dynamiques li es au s isme se

pour une digue non absorbante.

Les m canismesde ruine tudi s seront:

-leglissementsurla base,

-lerenversement,

-lepoin onnement de la fondation,- la stabilit interne de la structure en b ton.

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ET STRUCTURE DESPORTS l"IARITIMES ET DES

VOIES NAVlGABLES

Dossier:03 94

Date: VRIL 1996

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L'attentionseraport esurlefait que la r sistance au poin onnement de la fonda

fonction de la r sistance au cisaillement des sols sous-jacents eten particulier de la

liqu faction partielle ou totalede ces sols.

Ilsera donc indispensable de d terminer l' tendue des sols liqu fiables sopar

des tudes appropri es (r f rence 20).

Rappelons quelespressions interstitielles induitesparla houle seront galementprendre en

compte (r f rences 28, 29) pour valuer les diminutions de r sistance au ci

d coulentetquisecumulent avec celles induitesparle s isme.

Parailleurs, contrairement aux quais constitu spardes ouvrages poids, qui ne pr sentent pas

d'amplification dynamique,ily aura lieu de d terminer la p riode propre de l'ouvrage

calculer la r sultante des forces d'inertie appliqu es.

La m thode adopt e pour calculer la r sultante des forces d'inertie est la sui

al L'imp dance (ou raideur)de la fondation de l'ouvrage, sous efforts horizontalOt)

est calcul e en tenant compte des propri t s dynamiques du sol d'apr s les re

en r f rence 38.

lLa p riode propre relative au premier mode de translation est alors donn

1

t V ~

o

M est la massede l'ouvrage,y compris l'eau interne (cf. ci-dessus),

Ma est la masse ajout e, prenant en compte l'eau entra n e au coursdu mouvement

sismique (cf. r f rence 26).

L'acc l ration spectraleprendre en compte est alors calcul epartir des spectres

r glementaires (cf. r f rence 26).

Justification d ouvrages situ s sur la digue

Les ouvrages situ s sur la digue sontjustifier en adoptant pour acc l ration de c

l'acc l ration en t te de l'ouvrage.Ily auralieu de consid rer l/amplification dynamiqu

l'ouvrage. En premi re approximation, l'acc l ration en t te de l'ouvraau

double de l'acc l ration calcul e au centre de gravit .

Bien entendu, dans le cas d'ouvrages mixtes,ilfaudra tenir compte, de plus, de l'amplificatio

apport eparladiguetalus sous-jacente.

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VOIES NAVIGABLES

Dossier:039'

Date: AVRIL 1996

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7.1.2 valuationet renforcement

L'examen technique pr liminaire comportera la d termination des in

des joints) et IVL (vuln rabilitla liqu faction). Cet examen sera compl t

reconnaissance de l' tat de d gradation ventuelle des mat riaux sde l'ouvrage,

qui peut r duire significativement la r sistance de l'ouvrage visvis des crit resde stabilit

externe.

L' valuation d taill e comprend les ratiosID pour: la liqu factionrd,lemouvementde

l'ouvrage consid r comme un sout nement (rs), ainsi que ceux re

ruine pr cit s.

Le renforcement pourra n cessiter entre autres:

- l'injection des mat riaux de fondation,

- la mise en place d'enrochements au pied de l'ouvrage.

7 2 PRISE

EN

COMPTE

DU

TSUNAMI

Les principaux dommages pouvant tre induits parletsunami sont:

-lerenversement, ou l'entra nement de l'ouvrage par la pression dedu tsunami,

- l'affouillement par la d sorganisation des protections situ es

Rappelons en effet (r f rence 24) qu'un inconv nient des diguesparement plein est qu'elles

entra nent des rosions en pied susceptibles de faire basculer l'oulelarge.

La p riode du tsunami tant tr s diff rente de la p riode de la houle,ily a lieu de penser, pour

les digues parois absorbantes, quelem canisme physique pennettant l'absorptio

de la houle sera inhibpourletsunami et que celle-ci seraconsid rer comme une digue

parement plein.

Au niveau de l'avant projet,lesm thodes adopt es pour la v rification de l'

l'action de la houle pourront tre utilis es, faute de mieux, en pren

hauteur de vague du tsunami en lieu et placede la hauteur de vagueHD)utilis e pourle

dimensionnement classique. On pourra reprendre,parexemple, le profil de pressionsde Goda

et Takahashi (r f rence 33).

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VOIESNA VIGABLES

Dossier:03-9

Date: AVRIL 996

R vision:C Page: 24

Ces m thodes devront tre compl t es au niveau du projetpardes essais sur mod le r duit.

Les renforcements suivants sont envisageables:

- mise en placede blocs de protection au pied de l'ouvrage,

- construction d'un remblai, c t mer, qui diminue les effortsde pression dynamique exerc s

surleparement amont de l'ouvrage et absorbe partiellement l' nergie des vague

8 0 DIGUES VERTICALES SUR PIEUX


Ces ouvrages l gersnen cessitent pas d' tude d taill e sous s isme pour deux raiso

- leur masse est faible,ce qui induit des efforts d'inertie n gligeables, compar sceux exerc s

par la houle,

- la sensibilitla liqu faction des ouvrages sur pieux est faible, comme ceci a t

pour les quaissurpieux (r f rence 20).

8 2 PRISE EN COMPTE DU TSUNAMI

av rification de l'ouvrage sous l'action du tsunami sera effectu e avec u

similairece qui est employ de fa on classique.

Notons que contrairementaux ouvrages poids, ces ouvrages l gers peuvent deveni

v ritables projectiles en cas d'arrachement parle tsunami, ce qui justifie de leur porter

attention.

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VOIES NAVIGABLES

Dossier:03-94

Date: JUILLET 996

R vision: Page: 25

9.0 BRISE CLAPOTS FLOTTANTS


Ces ouvrages tr s l gers sont particuli rement peu sensibles au s is

Le seul point faible serait la liqu faction ventuelle des ancrages, c

liqu faction soit accompagn e d une traction concomitante condu bloc

d ancrage.

9.2 PRISE EN COMPTE DU TSUNAMI

Le calcul de ces ouvrages sous l actiondu tsunami s effectueraenadaptant les m thodes

utilis es pourledimensionnement sous la houle (r f rence35).

Notons que ces ouvrage l gers sont, comme les digues sur pieux,

transport s parletsunami en casde rupture d ancrage.

10.0 BARRIERES ANTI T5UNAMIS

La constructionde barri res anti-tsunamis, c est- -direde digues con ues pour prot g

int gralement les installations portuaires contre l agress

exceptionnelle.

Unexemple de ce type d ouvrage est donn en r f rence 32.

Ils agit d une digue mixte constitu eparun caisson de 27 m de haut reposant sur une

talus de 30 m de haut. L ensemble a une longueur d environ deux kilom tresIl .

Au vu des essais sur mod le, cet ouvrage se comporte vis vis du tsunam

mixte vis visde la houle, si ce n est qu il montre des d placements alternsa

position d quilibre, alors qu une digue soumise l action de la houle

un d placement continu vers la terre.

On n oubliera pas que des ouvrages de dimensions plus modestes peuvenletsunami

franchissant de fa on non n gligeable (voir chapitre 5 de la partie

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VOIES NAVIGABLES

Dossier: 03-94

Date: JUILLET 1996

R vision: Page: 6

FigureIl

Coupe de la digue de Kamaishi (Japon) (r f rence 32)

Les distances sont en m tres

6.0

0 TALUS SOUS MARINS

PRISE EN COMPTE DU SEISME

Rappelons que la perte de stabilit de talus sous-marins peutaVOIrtrois cons quences

importantes vis vis des ouvrages portuaires:

- destruction massive d'installations portuaires par des glissements de

- destruction indirecte d'ouvrages par cr ation d'un tsunami localisleglissement,

- destruction d'un chenal de navigation.

L'analysede la stabilit des talus sous-marins s'int gre doncdansl' tude des installations

portuaires avoisinantes.

Les m thodes classiquement utilis es pour l'analyse de stabilit des talus pe

talus sous-marins, en prenant en compte les l ments qui suivent:

- les talus naturels sous-marins peuvent avoir des profils tr s variablle

transportde s diments se produisant localement. En particulier, l' rosiodestalus

sous-marins peut conduiretermeleur instabilit visvis du grand glissement, mettant en

jeu la stabilit d'installations portuaires,

- l'analyse de stabilit des talus naturels doit prendreencompte, outre les pressio

interstitielles g n r es parles isme, celles g n r es par la houle (r f rence 17 et 39),

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VOIES NAVIGABLES

Dossier:03-94

Date: AVRIL 1996

R vision:C Page: 27

- les mat riaux constitutifs des talus naturels ont des propri t s

faibles que celles observ essurles sols situ sterre.Ils'ensuit que la pente du "talus lim

correspondantla perte d' quilibre peut tre tr s faible. On peut obser

glissements de forme presque planesurdes surfaces consid rables, survenan

s isme. Leur extensionsurterre peut d truire les installations portuaires d

tr s importantes (cf. par exemple les cas de SewardenAlaska, rappel en r f rence

Valdez (Alaska) r f rence7,(glissement d'extension 1.2kmx 180 m).

L' tude de glissements sous-marins sous s isme, en utilisant un mo

fait l'objet de travaux syst matiquesenvue d'application la baiedeNice (r f rence 14).La

figure12(donn e seulementtitre d'illustration du ph nom neder duction de la stabilit

fait de la houle) montre un exemple de d terminationdela stabilit sous s isme d'un tal

coh sion caract ris par un angle de frottement0 =30.La figure permet d'identifier, p

une valeurdecoefficient sismiqueahfix e, et connaissant la surpression inte

t.ula valeurdela pentea conduisantun coefficientdes curitde 1.

Figure12

Abaquedonnantlapentede talus limiteconduisantun coefficient des curitde 1pourunglissement

plan,enfonction du coefficientsismiquehorizontal0"11etdurapportuJy z(r f rence14)

COEFFICIENTSIS1v1lQUE

HORIZONTAL O"H

0,201\

8

0,15

0,10

0,05

0,00- l - - - . - - - - , - T - - r - - - , . - ~ . . . . , . . . : ~ - = : : : ; :

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 t.u

y'z

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T STRUCTURE DESPORTS MARITIMES T DES

VOIES NAVIGABLES

Dossier:3 9 ~

Date: JUILL T 1996

R vision: Page: 28

L'utilisation de cet abaque n cessite l'obtentionde la pression interstitielle~ uqui est la somme

de deux termes:

- lasurpressioninduiteparla houle. CelIe-ei est donn e,enpremi re approximation, par la

formule de Madsen (r f rence 31)la surface du fond marin, qui consid re que cet

surpression varie sous la forme d'une sinuso de d'amplitude:

Yw H

o :

H estlahauteur de la vague,

w lepoids volumique de l'eau,

L la longueur d'onde,

d la hauteur d'eau.

Cette relation donne une premi re approximation de la borne sup rieurde la surpression

interstitielIe cr e par la houle.

On trouveraenr f rences3 et 29 une discussion des approximations inh rentesl'utilisation

de la formule de Madsen, ainsi quelemoyen d'obtenir la pression interstitiellela profondeur

de la surface de glissement.

Il estnoter galement que la pression interstitielle sinuso dale ainsi c

la surpression induiteparletassement progressifdu s diment. Cette derni re surpression

correspond en faitune liqu faction partielle sous l'action delahoule (r f rence 29).

- l surpressioninduiteparle s isme, correspondantune liqu faction partielle des

s diments.

CelIe-ei est beaucoup plus complexe d terminer etiln'existe pas de m thode simple pour

l'obtenir, m me sous forme approch e, sans r aliser d'essais cycliques sulemat riau.

Rappelons que la liqu faction partielle se produitd nsdes mat riaux peu denses qui ont

tendancese compacter sous l'action des contraintes de cisaillement alte

s isme.

La pr sence de couches de sable l che intercal es dans des sols peu perm ab

constitue ainsi une configuration particuli rement d favorable.

L'utilisation de cette m thodesurdes surfaces de glissement potentielles importante

que celles cit es pr c demment, n cessiterait toutefois des reconnaissa

g otechniques sur des surfaces tendues, dontleco t risque d' tre prohibitif.

Les mesuresprendre visvis de tels grands glissements sont alors d'ordre pr ve

- suivi topographique de l' volution des fonds marins,

examen p riodique de l' rosion dans une zone suffisanunent tendue

portuaires.

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GEODYNAMIQUE SERVI E TE HNIQUE CENTRAL


VOIES NAVIGABLES

Dossier:03 94

Date: AVRIL 1996

R vision:C Page: 29

11 2 PRISE EN COMPTE U TSUNAMI

Hormislecasde Nice pour lequel une telle interpr tation a t avanc e, aude

talus suitel'action de tsunami n'a t mis en videncecejournotre connaissance.

Il estnoter toutefois queletsunami peut induire, comme la houle, des pression

non n gligeables.e plus, la profondeurlaquelle ces pressions interstiti

substantielles augmente avec la longueur d'onde et sera donc plus imletsunami

que pour la houle.

12 0 CONCLUSION GENERALE

Les ouvrages portuaires ext rieurs sont, a priori, moins sensibllesouvrages

int rieurs, si l'onencroitleretour d'exp rience tabli apr s s ismes. Le s isme

agirde fa on plus insidieuseenproduisantunendommagement partiel, ce qui peut indui

vieillissement plus rapide.

Parailleurs, ces ouvrages sont particuli rement sensiblesaux pressions interstitielles

en

raisondu fait qu'ilya superposition:

- des pressions statiques,

- des pressions duesla houle,

- des pressions dueslaliqu faction partielle sous s isme.

IlY aura donc lieu, une fois de plus, de se pr occuper des fondations

constitu es par des mat riaux peu denses, partiellement ou totalemen

La priseencompte du tsunami dans la justification des ouvrages e"t rieurs reste d licate d

mise

en

oeuvre, ce qui d coule videmment des difficult s inh rentes au crare de ce type d'agression. On retiendra que les premi res dispostudier sont

d'accro tre les capacit s de r sistance des parties d'ouvrage situ eilfaut

tre conscient de la quasi-impossibilit d' tablir des barri res

protection compl te et qui soientenm me temps conomiquement viables.

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ET STRUCTURE DES PORTS .MARITIMES ET DES

VOIES NAVIGABLES

Dossier:03-94

Date: JUILLET 1996

R vision: Page: 30

REFEREN ES

AFPS 90Recommandations pourlar dactionder gles relatives aux ouvrages et installationsr aliser

danslesr gions sujettes aux s ismes - Pressesde l'ENPC, Tome 1(1990),TomeII(1992),

Tome III(1993).

2/ EUROCODE 8

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ET STRUCTURE DES PORTS MARITIMES ET DES

VOIES NAVIGABLES

Dossier:0394

Date: JUILLET1996

R vision:D Page: 33

ANNEXE

DIMENSIONNEMENT DESENROCHEMENTS POUR LA RESISTANCE A

L ENTRAINEMENT DANS UN COURANT

(R f rences36 et37)

Al-FORMULE D ISBACH

Pour un talus inclin d'un anglea surl'horizontale,lediam tre D=Dsodes enrochements

permettant de r sisterune vitesse d'arrachement critique V, est dormparla formule

d'Isbach, fruit d' tudes exp rimentales et th oriques.

Le courantest suppos se diriger perpendiculairementla lignede plus grande pente du talus:

o :

C est un coefficient d pendant de:

. l'angledefrottementcpdes enrochements

. la pentea d'inclinaison du talus

Y estlepoids volumique du mat riau constitutif de l'enrochement,

ooestlepoids volumiquedel'eau,

Ys est g n ralement compris entre 25 et 28k m3

Diverses expressions sont trouv espourC dans la litt rature:

C =l (r f rence 37)

. cosa

avec:

K b=1.20 pour la vitesse induisant le glissement de l'enr:>chement,

Kt =1.55 pour la vitesse induisant le basculement hors de son logem

l'enrochement.

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VOIES NAVIGABLES

Dossier:03-94

Date: JUILLET 1996

R vision:D Page: 34

b l C = (r f rence 36)

K

avec:

b l A pour les courants naturelsforte turbulence,

b=0.7 pour les courants naturelsenr gime uniforme,

tg2Cl

K =cosCl 1tg2q>

A2 -ABAQUE DE RAMETTE (R f rence 36)

L'abaque de Ramette (figure A1 permetledimensionnement des enrochementsde protection

contre un courant naturel, dans des axes (DIh, y2jgh), pour diff rentesCl.

h est la profondeur d'eaul'emplacement consid r .

Ila t report galement la courbe, y2=3.3DIh, utilis e auLCHf pour dimensionnerles

enrochements pourletalus sous fluvial des berges, conduisantun dimensionnement plus

V2

s v re que celui tir de l'abaque de Ramette, pour les faibles valeurs de:

gh

FIGURE Al

ABAQUE E RAMETTE

0 9

0 8

0 7

0 6

0 5oC

0 4

0 3

0 2

0 1

0

0 0 02 0 04 0.06 0 08 0 1 0 12 0 14 0 16 0 18 0 2

D h

[--pente=113- -pente=21S--pente=112--COURBElCHF1

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ET STRUCTURE DESPORTS l\-lARITIMESET DES

VOIES NAVIGABLES

Dossier:03-94

Date: AVRIL 1996

R vision: Page: 35

ANNEXE

DIMENSIONNEMENT DESENROCHEMENTS POUR LA RESISTANCE A

L'ENTRAINEMENTPAR UNE VAGUE

(R f rence 36)

Des tudes r alis es au laboratoire d'hydrauliquedeDelft, dans un contexte diff rent d

des tsunamis (protection d s talus sous-fluviaux), ont montr

d'enrochement permettant de r sisterl'entra nement par une vague de hauteur H, se d

suivant la lignedepius grande pente du talus est donn e par:

H. (cosa t

so2:

C'

C' = constante comprise entre 1.8 et 2.3,

H = hauteurdevague,

(.- (d = (cf. Annexe 1),

(00

a = angle de la pente du talus.