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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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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
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- 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
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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
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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
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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
9.2 PRISE EN COMPTE DU TSUNAMI.. 25
10.0BARRIERES ANTI-TSUNAMIS 25
11.0 TALUS SOUS-MARINS 26
11 1 PRISE EN COMPTE DU SEISME 26
11.2 PRISE EN COMPTE DU TSUNAMI.. 29
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
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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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GEODYNAMIQUE SERVICE TECHNIQUE CENTRAL
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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GEODYNAMIQUE SERVICE TECHNIQUE CENTRAL
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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GEODYNAMIQUE SERVICETECHNIQUE CENTRAL
ET STRUCTURE DESPORTS MARITIMES ET DES
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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GEODYNAMIQUE SERVICETECHNIQUE CENTRAL
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
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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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GEODYNAMIQUE SERVICETECHNIQUE CENTRAL
ET STRUCTURE DESPORTS MARITIMES ET DES
VOIES NAVIGABLES
Dossier: 03-94
Date: JUILLET 1996
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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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ET STRUCTURE DESPORTS l\1ARITIMES ET DES
VOIES NAVIGABLES
Dossier:039
Date: AVRIL1996
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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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GEODYNAMIQUE SERVICETECHNIQUE CENTRAL
ET STRUCTURE DESPORTS MARITIMES ET DES
VOIES NAVIGABLES
Dossier:03-94
Date: AVRIL 1996
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- 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
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Figure 6
Exemples de rideaux de protectionsurpieux
Rid.:au ___Pieux
Protection contre
les a!Touillements-----.....-
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GEODYNAMIQUE SERVICE TECHNIQUE CENTRAL
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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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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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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Date: AVRIL 1996
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-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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-
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Date: AVRIL 1996
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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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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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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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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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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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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
8 1 PRISE EN COMPTE DU SEISME
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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9.0 BRISE CLAPOTS FLOTTANTS
9 1 PRISE EN COMPTE DU SEISME
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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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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Dossier:03-94
Date: AVRIL 1996
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- 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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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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Date: AVRIL 1996
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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
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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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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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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.
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