Comportement des sables sous sollicitation d'impact à faible vitesse - Application au dimensionnement de couches de sol protégeant les structures des impacts rocheux

Ces travaux visent à caractériser la distribution spatio-temporelle de pression à l’interface sol-structure lors d’un impact sur une couche de sable protégeant une structure de génie civil.

L’emploi d’une couche de sable en protection de structure contre les impacts rocheux est une solution technique consacrée par l’usage. Pour autant, la capacité et les limites de cette technique sont aujourd’hui (2017) encore faiblement établies. Une campagne d’essais expérimentaux instrumentés a été menée pour caractériser la distribution spatio-temporelle de pression induite à l’interface entre la couche de sol protectrice et la structure, dans différentes configurations d’impact caractérisées par l’épaisseur de sable (D), le diamètre équivalent du bloc rocheux (B, ou sa masse) et sa hauteur de chute libre (H, ou sa vitesse d’impact). Ces essais ont été réalisés en vraie grandeur à la station de l’Université Gustave Eiffel à Montagnole. L’étude paramétrique expérimentale a comporté 43 essais, combinant différentes valeurs de D, B et H de l’ordre de celles rencontrées en pratique, jusqu’à une masse de 7,5 t à une vitesse de 90 km/h impactant une couche de sable épaisse de 2 m protégeant une dalle en béton armé. L’analyse des essais a permis d’établir l’expression de la distribution spatio-temporelle de pression induite à l’interface sol-structure lors d’un impact. Les paramètres de cette expression sont propres à la nature et compactage du sable de protection. Pour la dimension et la vitesse d'impact du bloc rocheux données par l'étude d'aléa, l'impulsion de pression au travers de la couche de sol protectrice issue du modèle permet le dimensionnement en dynamique de la structure.

Mots-clés : sable, couche protectrice, impact, chute de blocs, rocheux