Erosion des sédiments cohésifs en autoconsolidation

Fabien TERNAT, thèse de doctorat de l'Université de la Méditerranée, ecole doctorale: Physique, modélisation et sciences pour l'ingénieur, 280p, soutenue le 15 février 2007

Les polluants et les matières qui transitent dans les cours d’eau peuvent constituer des stocks dans la colonne sédimentaire. Ces dépôts, soumis aux processus d’autoconsolidation, sont sujets au vieillissement et à l’enfouissement, qui augmentent leur temps de résidence dans la colonne sédimentaire par augmentation de leur résistance à l’érosion. Les flux de polluants peuvent être ramenés aux flux de matières sédimentaires, dont l’érosion est décrite par des lois d’érosion à seuil.
Nous proposons une modélisation du seuil d’érosion d’un sédiment cohésif. Ce modèle considère les propriétés cohésives des matières qui composent les couches sédimentaires, en s’appuyant sur la force attractive électrodynamique de contact de Van der Waals. Cette force, que nous avons paramétrée par la granulométrie et la porosité, vient s’ajouter au bilan des forces généralement considéré pour modéliser le seuil d’érosion.
Des expériences d’érosion artificielle ont été menées dans un canal à érosion, avec des sédiments naturels prélevés dans la partie avale du Rhône, pour en évaluer le seuil d’érosion, la granulométrie et la porosité. Les résultats des expériences alimentent la littérature en données expérimentales sur l’érosion de sédiments cohésifs consolidés.
Le modèle d’érosion ainsi développé est appliqué dans les conditions expérimentales. Il donne un bon accord avec les mesures. Nous illustrons sa prise en compte dans un modèle de consolidation, permettant de construire des diagrammes du type Mohr pour l’érosion d’un sédiment cohésif faiblement consolidé.