On the modelling of piping flow erosion: from the laboratory to the structure
Modélisation de l'érosion par renard hydraulique : du laboratoire à l'ouvrage
Résumé
A phenomenon called « piping » often occurs in hydraulics works, involving the formation and the evolution of a continuous tunnel between the upstream and the downstream side. A simplified model is proposed in order to simulate the pipe enlargment in a hydraulic structure. This model is mechanically motivated: it has been infered from the Navier-Stokes equations, and from the jump equation with erosion on the water/soil interface. This model has initially been developed in order to interpret Hole Erosion Tests. The comparison with published experimental data, obtained on a large scale test, shows that the model is also able to provide orders of magnitude for a hydraulic structure, concerning the evolution of the hole diameter, and of the flow rate.
L'érosion interne par renard est l'une des causes de rupture des ouvrages hydrauliques. Elle est liée à la formation et au développement d'un conduit continu entre l'amont et l'aval. Un modèle simplifié est proposé pour simuler l'agrandissement du conduit par érosion dans un ouvrage hydraulique. Ce modèle est mécaniquement fondé : il est déduit des équations de Navier-Stokes et des équations de saut avec érosion sur l'interface eau/sol. Il a été initialement développé pour interpréter les essais de laboratoire au Hole Erosion Test. La comparaison avec des mesures publiées, qui ont été réalisées sur un essai de grande dimension, montre que le modèle donne également les ordres de grandeurs de l'évolution du diamètre du conduit, et du débit d'écoulement sur un ouvrage.