Modelling in a tidal estuary. Marine soils behaviour in the high turbidity zones.
Modélisation dans un estuaire à marée. Rôle du bouchon vaseux dans la tenue des sols sous marins.
Résumé
Thesis report is concerning the modelling of vertical sedimentary processes in estuaries (deposition, consolidation, erosion). These research works have been carried out with the civil engineering aspect. This research is developed in respect with the folIowing parts:
- Analysis of usual sediment dynamics models ;
- Adaptation of models used and issued from other science areas ;
- Development of new models.
The proposed models take into account the mechanical phenomena with the typical properties. These properties are defined by simple laws which depend on the temperature and the dry density. This approach simplifies a multi-parameters hydro-sedimentary modelling. All models are adjusted for the Loire estuary mud, but can be used for other sites. A settlement model is also developed with the vertical soil mechanics aspects. The suspension's sedimentation is simulated as a particular case without affective stresses conditions.
A multi-layers iso-dry density model is described for the vertical beds dynamics. This model offers the possibility to appreciate the dry density above which the mud is gathering near the bed to give a pseudo-plastic suspension.
Also rheological tests have been performed on Loire estuary mud. These tests results show the temperature's influence on the mud yield stress which is governing the erosion.
- Analysis of usual sediment dynamics models ;
- Adaptation of models used and issued from other science areas ;
- Development of new models.
The proposed models take into account the mechanical phenomena with the typical properties. These properties are defined by simple laws which depend on the temperature and the dry density. This approach simplifies a multi-parameters hydro-sedimentary modelling. All models are adjusted for the Loire estuary mud, but can be used for other sites. A settlement model is also developed with the vertical soil mechanics aspects. The suspension's sedimentation is simulated as a particular case without affective stresses conditions.
A multi-layers iso-dry density model is described for the vertical beds dynamics. This model offers the possibility to appreciate the dry density above which the mud is gathering near the bed to give a pseudo-plastic suspension.
Also rheological tests have been performed on Loire estuary mud. These tests results show the temperature's influence on the mud yield stress which is governing the erosion.
L'objectif premier de cette recherche, réalisée dans le cadre du génie civil, est de modéliser les processus sédimentaires verticaux (dépôt, tassement, et érosion), faisant partie de la dynamique sédimentaire des vases dans les estuaires.
Afin de parvenir à ce but, trois démarches différentes sont suivies :
- Analyse des modèles couramment utilisés en sédimentologie.
- Adaptation aux problèmes sédimentaires des modèles utilisés dans d'autres disciplines.
- Proposition de nouveaux modèles.
Les modèles proposés tiennent compte des actions mécaniques et des propriétés caractéristiques des vases. Les différentes propriétés de la vase sont reliées à la concentration et à la température par des lois simples utilisant un maximum de trois paramètres, ce qui facilite une modélisation hydrosédimentaire à paramètres multiples.
D'une manière générale, les modèles sont ajustés pour la vase de l'estuaire de la Loire. Cependant, ils sont applicables à d'autres sites, aux valeurs des paramètres près.
Un modèle général de tassement satisfaisant les principes issus de la mécanique de sols est développé; le tassement par sédimentation des suspensions est simulé comme un cas particulier en absence de contraintes effectives.
Un modèle iso-concentration multicouches pour la dynamique verticale des dépôts de vase est formulé. Ce modèle permet de détecter la concentration au-dessus de laquelle la vase s'accumule dans le fond pour former la crème de vase.
Enfin, des essais rhéométriques réalisés sur une vase de l'estuaire de la Loire mettent en évidence l'influence de la température sur sa rigidité initiale, laquelle conditionne l'érosion.
Cette synthèse des différentes modélisations hydrosédimentaires nous a permis la construction d'un modèle numérique unidimensionnel de l'ensemble de l'estuaire de la Loire.
Afin de parvenir à ce but, trois démarches différentes sont suivies :
- Analyse des modèles couramment utilisés en sédimentologie.
- Adaptation aux problèmes sédimentaires des modèles utilisés dans d'autres disciplines.
- Proposition de nouveaux modèles.
Les modèles proposés tiennent compte des actions mécaniques et des propriétés caractéristiques des vases. Les différentes propriétés de la vase sont reliées à la concentration et à la température par des lois simples utilisant un maximum de trois paramètres, ce qui facilite une modélisation hydrosédimentaire à paramètres multiples.
D'une manière générale, les modèles sont ajustés pour la vase de l'estuaire de la Loire. Cependant, ils sont applicables à d'autres sites, aux valeurs des paramètres près.
Un modèle général de tassement satisfaisant les principes issus de la mécanique de sols est développé; le tassement par sédimentation des suspensions est simulé comme un cas particulier en absence de contraintes effectives.
Un modèle iso-concentration multicouches pour la dynamique verticale des dépôts de vase est formulé. Ce modèle permet de détecter la concentration au-dessus de laquelle la vase s'accumule dans le fond pour former la crème de vase.
Enfin, des essais rhéométriques réalisés sur une vase de l'estuaire de la Loire mettent en évidence l'influence de la température sur sa rigidité initiale, laquelle conditionne l'érosion.
Cette synthèse des différentes modélisations hydrosédimentaires nous a permis la construction d'un modèle numérique unidimensionnel de l'ensemble de l'estuaire de la Loire.
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