Ouvrage destiné à assurer l'immobilisation de matériaux solides de cohésion limitée La présente invention concerne des ouvra ges destinés à provoquer l'arrêt et l'immobili sation de matériaux solides dépourvus de cohésion ou présentant une cohésion limitée. On entend par là, par exemple, des sables ou terres, des galets, de la neige, etc. Les matiè res solides peuvent être simplement soumises à leur propre poids. Elles peuvent également être mises en mouvement sous l'action d'un fluide en mouvement comme l'air ou l'eau.
Sous l'action de ces différentes forces, les matériaux en question peuvent se mettre en mouvement soit brutalement, soit d'une ma nière progressive. Il suffit souvent d'une im pulsion minime pour déclencher ce mouve ment.
Or, il est bien connu que ces mouvements sont également susceptibles de s'arrêter d'eux- mêmes. C'est ainsi, par exemple, que la neige déplacée par le vent forme des congères, que les pierres en voie de glissement se stabilisent lorsque le talus formé atteint une certaine pente limite, que les graviers et sables charriés par l'océan ou les rivières se déposent.
On a cherché déjà à provoquer artificielle ment cet arrêt, au moyen d'obstacles opposés au mouvement. C'est ainsi que, sur les plages de l'océan, on a implanté des palissades ou clayonnages qui provoquent la formation de dunes littorales artificielles. On protège, contre la neige, des routes de montagne par l'implan tation de palissades. Ces obstacles forment en principe des fronts continus, tout en ayant une perméabilité suffisante si les matières solides sont en suspension dans un milieu fluide comme l'air ou l'eau, et que ce milieu doit pas ser à travers l'obstacle.
La présente invention se fonde sur l'obser vation suivante. L'arrêt d'un élément ou d'une particule des matériaux solides en mouvement provoque l'arrêt, de proche en proche, d'élé ments ou de particules de plus en plus nom breux, suivant une progression ayant une cer taine analogie avec ce qui est appelé commu nément aujourd'hui réaction en chaîne.
Afin de faire usage de cette observation, la présente invention a pour objet un ouvrage formant, perpendiculairement à la propagation du mouvement, des fronts discontinus, échelon nés en profondeur, les éléments de ces fronts étant décalés les uns par rapport aux autres d'un front à l'autre. On peut obtenir ainsi des obstacles qui, tout en arrêtant aussi bien les matériaux que les obstacles continus, présen tent l'avantage de provoquer des dépôts plus profonds et de beaucoup mieux résister aux efforts de renversement exercés sur eux par les dits matériaux.
De plus, de préférence, les sommets des élémznts ou obstacles sont agencés, et éventuel- lement sectionnés de façon que leurs sommets, dans la direction de propagation des matériaux solides, forment une surface droite ou courbe correspondant au profil en long que l'on désire obtenir par le dépôt ou l'atterrissement des ma tériaux.
Afin d'assurer aux ouvrages plus de solidité, d'efficacité et de stabilité, plusieurs des élé ments séparés, ou tous les éléments séparés du même front, peuvent être réunis entre eux par des dispositifs de liaison, par exemple par des câbles qui sont alors transversaux par rapport à la direction de propagation.
D'autre part, il y a lieu de prévoir le cas où la force vive des matériaux que l'on veut arrêter serait trop considérable pour permettre cette immobilisation, en sorte que le système serait fatalement disloqué.
Un moyen de remédier à cet inconvénient consiste à relier les sommets des éléments pla cés suivant une direction parallèle à la direc tion de propagation du mouvement ou, au be soin, oblique par rapport à cette propagation, l'organe de liaison venant s'ancrer en un point situé en amont, où les effets du choc ne sont plus à craindre. On matérialise ainsi, en quel que sorte, -le profil en long de l'atterrissage des matériaux.
Afin d'éviter cependant qu'une telle dispo sition ait pour effet de subdiviser le flot des matériaux et une série d'écoulements partiels qui détruiraient l'homogénéité du dépôt, il peut être avantageux de disposer à des niveaux dif férents les sommets des éléments faisant partie de deux lignes voisines et de donner à l'une des lignes de sommets une pente différente de celle de la ligne voisine. On provoquera ainsi un effet de bourrage provoquant le dépôt des ma tériaux.
Lorsque les éléments séparés constituant les obstacles, au lieu d'être implantés dans le sol ou dans le fond, doivent être posés sur le sol ou sur le fond, ce qui peut présenter de grands avantages pour la mise en place et ce qui convient aux sols meubles, plusieurs de ces éléments appartenant à des fronts diffé- rents, par exemple, pourront être réunis par un dispositif formant socle, et le groupe ainsi cons- titué pourra être muni d'une ou plusieurs soles débordantes de stabilisation, constituées par des plans rigidement liés au socle et formant, par exemple, grille (un certain nombre de tiges de direction parallèle au mouvement)
ou qua drillage (tiges dans deux directions perpendi culaires et pouvant être reliées par des tiges diagonales) ; ces plans peuvent être revêtus ou non de treillis métalliques, enrobés ou non dans un lit de béton continu ou discontinu et peu vent également consister en une surface de métal ou d'une autre matière, perforée ou non. Les plans en question seront dirigés vers l'amont ou vers l'aval ou vers l'amont et vers l'aval, suivant les efforts à combattre.
Le dessin annexé représente, à titre d'exem ple, quelques formes d'exécution de l'ouvrage faisant l'objet de l'invention.
Les fig. 1 et 2 sont respectivement une vue en plan et une élévation de face d'un ouvrage destiné à la rétention des sables marins ; la fig. 3 montre le profil en long adopté pour un ouvrage de ce genre ; les fig. 4 et 5 sont respectivement en plan et de profil un ouvrage adopté pour provoquer l'atterrissement de bancs de sable dans des rivières ou torrents ; la fig. 6 montre le profil en long adopté pour un ouvrage destiné à la protection contre les avalanches de neige ; la fig. 7 montre, en profil en long, une dis position qui peut être adoptée dans le cas de falaises sujettes à l'éboulement;
la fig. 8, relative au cas où les éléments sont reliés parallèlement ou légèrement obli- quement par rapport à la direction de propa gation des forces, montre deux profils perpen diculaires aux fronts ; les fig. 9 et 10 montrent respectivement en plan et de profil des groupes d'éléments ré unis entre eux et pourvus de soles débordantes.
Dans le cas des fig. 1 à 3, l'ouvrage est constitué par une série de pieux<I>A, B, C, D, E,</I> F ayant de préférence une section concave lar- gement ouverte et orientée vers le large. Ces pieux sont disposés suivant des fronts parallè les, les pieux A étant placés sur un premier front parallèle au rivage, les pieux B sur un second front, etc. Les pieux de chaque front sont largement écartés les uns des autres et les pieux d'un front sont décalés par rapport aux pieux du front suivant.
Il peut être avantageux (bien que non forcément nécessaire) que l'agen cement soit tel que, comme dans le cas des figures, la projection de l'ensemble des pieux sur un plan parallèle aux fronts constitue une surface continue en largeur, ou même qu'elle présente des chevauchements des divers élé ments. Comme on le voit sur la fig. 2, les pieux dans chaque front sont de même hauteur. Cette hauteur croît d'un front au suivant, en sorte que les sommets des pieux forment, en pro fondeur, un profil P qui détermine, pour l'at- terrissement, une surface de plus en plus rele vée, ayant sensiblement la forme d'un rivage marin.
Cependant, les derniers fronts du côté terre pourraient avoir, comme il est représenté, des hauteurs décroissantes, en vue de s'oppo ser à l'enlèvement des matériaux par ,les cou rants de retour qui viendraient miner la base.
Dans le cas où l'on cherche à provoquer l'atterrissement de sables fluviaux (fig. 4 et 5), l'ouvrage est, dans l'ensemble, disposé de la même façon, mais la section transversale des pieux<I>A, B</I> ... G n'est pas, en général, concave vers l'amont, mais peut être rectiligne. De plus, les sables fins doivent former, sous l'action du courant, un atterrissement de profil P sensi blement horizontal ou légèrement descendant vers l'aval (cas de la figure) de façon à éviter l'enlèvement des matériaux sous l'action de la chute formée.
Dans ce cas, il peut être avantageux aussi de relever vers les bords le profil en large des sommets, de manière à canaliser le courant vers le centre : les pieux d'un même front n'au ront donc pas la même hauteur. Il est d'ail leurs possible également, et dans certains cas avantageux, de prévoir un ouvrage discontinu, interrompu dans la partie médiane du cours d'eau, de manière à provoquer un surcreuse- ment du lit à ce niveau. Enfin, comme on l'a représenté, il n'est pas nécessaire que les pieux soient verticaux. Pour la résistance de l'ouvrage, il peut être préfé rable de les incliner en sens inverse de la di rection du courant (fig. 5).
En fig. 6, on voit le profil d'un ouvrage tel qu'il est prévu, par exemple au bas d'une pente, pour protéger des avalanches, par exem ple une route qui est supposée située à gauche de la figure. Le profil en long des sommets sera relevé de telle sorte que toute la masse neigeuse dont on veut assurer la rétention puisse s'y inscrire et former une congère qui aura, par exemple, le profil Q.
Dans le cas d'une falaise en voie d'éboule ment (fig. 7) on placera les fronts de l'ouvrage comme il est indiqué, de façon que les som mets des pieux se trouvent dans un plan ho rizontal ou légèrement incliné. Dans ces con ditions, les matières d'éboulement, en remplis sant l'ouvrage, constitueront un sol factice, l'ouvrage ayant une profondeur qui s'étend assez loin pour que les terres d'éboulement suivantes T puissent prendre une pente infé rieure ou égale à celle du talus naturel et, par conséquent, se stabiliser.
La fig. 8 montre, d'une manière très sim plifiée, décalées l'une par rapport à l'autre, deux lignes d'éléments disposés suivant la direction f de l'écoulement des matières à retenir. Les sommets. des éléments de l'une des lignes sont désignés par<I>A, B, C, D, E, F,</I> les sommets dies éléments de l'autre ligne sont désignés par A', <I>B', C', D',<B>E</B>, F' ;</I> les sommets<I>AB, CD,</I> EF sont réunis par un organe de liaison L en une ou plusieurs pièces, et cet organe de liaison vient s'ancrer au point P en amont de l'ou vrage, où les effets des chocs des matériaux ne sont pas à craindre.
De même, les organes de liaison<I>L'</I> des sommets<I>A', B', C', D', E', F,</I> sont ancrés en P'. Les fronts sont<I>F F' ... B B',</I> <I>A A' ;</I> les éléments de ces fronts peuvent ou non être reliés entre eux.
Comme on le voit, les éléments<I>A, B, C, D</I> ... n'ont pas tous la même hauteur que les élé ments<I>A', B', C', D',</I> de sorte que le profil<I>A,</I> <I>B, C, D, E, F</I> n'est pas le même que le profil <I>A', B', C', D',</I> E, <I>F'</I> et que, dans ces condi tions, il ne peut se former, dans la masse, des courants partiels, parallèles entre eux, qui ris queraient de former des lits de matière sans liaison réciproque.
Il est clair que les plans P,<I>A, B, C, D, E,</I> <I>F, A', B',</I> C, <I>D', E', F'</I> peuvent n'être pas parallèles entre eux, par exemple si l'on relie les sommets d'éléments tels que ceux qui sont représentés schématiquement dans les fig. 2 et 3.
Les fig. 9 et 10 montrent, schématique ment, en plan et de profil, l'organisation de l'ouvrage lorsque les éléments<I>A, B, C,</I> au lieu d'être implantés dans le sol ou dans le fond, sont posés sur le sol ou sur le fond'.
Dans ce cas, un certain nombre d'éléments est réuni en un groupe, les éléments du groupe étant fixés sur une grille G, par exemple formée de traverses qui relient, à leur partie inférieure, les éléments.
On adjoindra, de préférence, à chaque groupe une ou plusieurs soles débordantes de stabilisation constituées par un treillis ou par une tôle perforée, lesdites soles étant orientées suivant les efforts qui s'exercent. Si, par exem ple, les efforts sont dirigés suivant g et si les éléments sont réunis à leurs sommets par des câbles ancrés en amont, comme il a été exposé ci-dessus, il est clair que l'ensemble du groupe aura tendance à se renverser vers l'amont, de sorte qu'il faudra faire usage d'une sole amont telle que S. Sur une côte, au contraire, où le sommet du groupe tend à être entraîné vers la haute mer, il serait indiqué d'employer une sole aval S'.
Enfin, quand le courant est sus ceptible de s'inverser (marées) il serait indiqué d'employer une sole amont S et une sole aval S'.
Work intended to ensure the immobilization of solid materials of limited cohesion The present invention relates to works intended to cause the stopping and immobilization of solid materials devoid of cohesion or having limited cohesion. By this is meant, for example, sands or earth, pebbles, snow, etc. Solids can simply be subjected to their own weight. They can also be set in motion under the action of a moving fluid such as air or water.
Under the action of these different forces, the materials in question can set in motion either suddenly or in a progressive manner. Often a minimal impulse is enough to trigger this movement.
However, it is well known that these movements are also likely to stop on their own. It is thus, for example, that the snow moved by the wind forms snowdrifts, that the stones in the process of sliding stabilize when the slope formed reaches a certain limit slope, that the gravel and sands carried by the ocean or the rivers settle.
Attempts have already been made to artificially bring about this stopping, by means of obstacles opposed to movement. Thus, on the beaches of the ocean, palisades or wattle walls have been established which cause the formation of artificial coastal dunes. Mountain roads are protected against snow by the installation of palisades. These obstacles in principle form continuous fronts, while having sufficient permeability if the solids are suspended in a fluid medium such as air or water, and this medium must not pass through the obstacle.
The present invention is based on the following observation. The stopping of an element or of a particle of solid materials in motion causes the stopping, step by step, of more and more numerous elements or particles, following a progression having a certain analogy with what is now commonly called a chain reaction.
In order to make use of this observation, the present invention relates to a structure forming, perpendicular to the propagation of the movement, discontinuous fronts, rungs born in depth, the elements of these fronts being offset with respect to each other by a front to the other. Obstacles can thus be obtained which, while stopping both materials and continuous obstacles, have the advantage of causing deeper deposits and of much better resistance to the overturning forces exerted on them by said materials.
In addition, preferably, the tops of the elements or obstacles are arranged, and optionally sectioned so that their tops, in the direction of propagation of the solid materials, form a straight or curved surface corresponding to the longitudinal profile that is being wishes to obtain by depositing or landing materials.
In order to ensure the structures more solidity, efficiency and stability, several of the separate elements, or all the separate elements of the same front, can be joined together by connecting devices, for example by cables which are then transverse with respect to the direction of propagation.
On the other hand, it is necessary to provide for the case where the live force of the materials to be stopped would be too considerable to allow this immobilization, so that the system would be fatally dislocated.
One way to remedy this drawback consists in connecting the tops of the elements placed in a direction parallel to the direction of propagation of the movement or, if necessary, oblique with respect to this propagation, the connecting member being anchored. at a point located upstream, where the effects of the shock are no longer to be feared. We thus materialize, in some way, the longitudinal profile of the landing of the materials.
In order, however, to prevent such an arrangement from having the effect of subdividing the flow of materials and a series of partial flows which would destroy the homogeneity of the deposit, it may be advantageous to have the tops of the elements at different levels. being part of two neighboring lines and to give one of the vertex lines a slope different from that of the neighboring line. This will cause a jamming effect causing the deposit of materials.
When the separate elements constituting the obstacles, instead of being implanted in the ground or in the bottom, must be laid on the ground or on the bottom, which can have great advantages for the installation and which is suitable for loose soils, several of these elements belonging to different fronts, for example, could be joined by a device forming a base, and the group thus formed could be provided with one or more overhanging stabilization soles, formed by planes rigidly linked to the base and forming, for example, a grid (a number of steering rods parallel to the movement)
or qua drillage (rods in two perpendicular directions and can be connected by diagonal rods); these planes may or may not be coated with metal mesh, coated or not in a continuous or discontinuous concrete bed and may also consist of a surface of metal or of another material, perforated or not. The plans in question will be directed upstream or downstream or upstream and downstream, depending on the efforts to be controlled.
The appended drawing represents, by way of example, some embodiments of the work forming the subject of the invention.
Figs. 1 and 2 are respectively a plan view and a front elevation of a structure intended for the retention of sea sands; fig. 3 shows the longitudinal profile adopted for a structure of this type; figs. 4 and 5 are respectively in plan and in profile a structure adopted to cause the landing of sandbanks in rivers or torrents; fig. 6 shows the longitudinal profile adopted for a structure intended for protection against snow avalanches; fig. 7 shows, in longitudinal profile, a position which can be adopted in the case of cliffs subject to landslides;
fig. 8, relating to the case where the elements are connected parallel or slightly obliquely with respect to the direction of force propagation, shows two profiles perpendicular to the fronts; figs. 9 and 10 show respectively in plan and in profile groups of elements joined together and provided with projecting soles.
In the case of fig. 1 to 3, the structure is constituted by a series of piles <I> A, B, C, D, E, </I> F preferably having a concave section which is wide open and oriented towards the sea. These piles are arranged along parallel faces, the piles A being placed on a first front parallel to the shore, the piles B on a second face, etc. The piles of each front are widely spaced from each other and the piles of one front are offset from the piles of the next front.
It may be advantageous (although not necessarily necessary) for the arrangement to be such that, as in the case of the figures, the projection of all the piles on a plane parallel to the faces constitutes a surface continuous in width, or even that it has overlaps of the various elements. As seen in fig. 2, the piles in each front are of the same height. This height increases from one face to the next, so that the tops of the piles form, in depth, a profile P which determines, for the landing, an increasingly raised surface, having substantially the shape of 'a sea shore.
However, the last fronts on the land side could have, as shown, decreasing heights, in order to oppose the removal of materials by the return currents that would undermine the base.
In the event that one seeks to cause the landing of river sands (fig. 4 and 5), the structure is, on the whole, arranged in the same way, but the cross section of the piles <I> A , B </I> ... G is not, in general, concave upstream, but can be rectilinear. In addition, the fine sands must form, under the action of the current, a landing with a profile P that is sensibly horizontal or slightly downstream (as shown) so as to avoid the removal of materials under the action. of the fall formed.
In this case, it may also be advantageous to raise the broad profile of the tops towards the edges, so as to channel the current towards the center: the piles of the same front will therefore not have the same height. It is also possible for them, and in certain advantageous cases, to provide a discontinuous structure, interrupted in the middle part of the watercourse, so as to cause the bed to be deepened at this level. Finally, as has been shown, it is not necessary for the piles to be vertical. For the resistance of the structure, it may be preferable to tilt them in the opposite direction to the direction of the current (fig. 5).
In fig. 6, we see the profile of a structure as it is provided, for example at the bottom of a slope, to protect against avalanches, for example a road which is assumed to be located to the left of the figure. The longitudinal profile of the summits will be raised so that all the snow mass which we want to ensure the retention can register there and form a snowdrift which will have, for example, the Q profile.
In the case of a collapsing cliff (fig. 7), the fronts of the structure will be placed as indicated, so that the tops of the piles are in a horizontal or slightly inclined plane. Under these conditions, the landslide material, on filling the structure, will constitute an artificial soil, the structure having a depth which extends far enough so that the following landslides T can take a lower slope. or equal to that of the natural slope and therefore stabilize.
Fig. 8 shows, in a very simplified manner, offset with respect to one another, two lines of elements arranged in the direction f of the flow of the materials to be retained. The tops. elements of one of the lines are designated by <I> A, B, C, D, E, F, </I> the vertices of the elements of the other line are designated by A ', <I> B' , C ', D', <B> E </B>, F '; </I> the vertices <I> AB, CD, </I> EF are joined by a link member L in one or more parts , and this connecting member is anchored at point P upstream of the structure, where the effects of material shocks are not to be feared.
Likewise, the connecting members <I> L '</I> of the vertices <I> A', B ', C', D ', E', F, </I> are anchored at P '. The fronts are <I> F F '... B B', </I> <I> A A '; </I> the elements of these fronts may or may not be linked to each other.
As we can see, the elements <I> A, B, C, D </I> ... do not all have the same height as the elements <I> A ', B', C ', D' , </I> so that profile <I> A, </I> <I> B, C, D, E, F </I> is not the same as profile <I> A ', B ', C', D ', </I> E, <I> F' </I> and that, under these conditions, partial currents cannot be formed in the mass, parallel to each other, which would risk forming beds of matter without reciprocal connection.
It is clear that the planes P, <I> A, B, C, D, E, </I> <I> F, A ', B', </I> C, <I> D ', E' , F '</I> may not be parallel to each other, for example if we connect the vertices of elements such as those which are represented schematically in fig. 2 and 3.
Figs. 9 and 10 show, schematically, in plan and in profile, the organization of the work when the elements <I> A, B, C, </I> instead of being installed in the ground or in the bottom , are placed on the ground or on the bottom '.
In this case, a certain number of elements is united in a group, the elements of the group being fixed on a grid G, for example formed by crossbars which connect, at their lower part, the elements.
Preferably, one or more projecting stabilization soles formed by a lattice or by a perforated sheet, said soles being oriented according to the forces exerted, will be added to each group. If, for example, the forces are directed along g and if the elements are joined at their vertices by cables anchored upstream, as was explained above, it is clear that the whole group will tend to stand together. reverse towards the upstream, so that it will be necessary to make use of an upstream sole such as S. On a coast, on the contrary, where the top of the group tends to be drawn towards the high sea, it would be advisable to use a downstream sole S '.
Finally, when the current is liable to reverse (tides) it would be advisable to use an upstream sole S and a downstream sole S '.