Dispositif pour l'édification d'un ouvrage hydraulique dans un cours d'eau La présente invention se fonde sur le comporte ment des matériaux tels que les pierres soumises à l'action d'un courant liquide, et se rapporte particu lièrement à l'observation de ce comportement dans les torrents.
On constate qu'une pierre entraînée par le cou rant dans un canal à fond légèrement rugueux, comme une simple cunette cimentée, accomplit un certain parcours, s'arrête, puis repart sous l'action des filets liquides. Si l'on introduit deux ou plusieurs pierres, on observe également que celles-ci s'entre choquent et sont susceptibles de s'immobiliser et de se mettre mutuellement en mouvement.
Par exemple, l'arrêt d'une pierre est susceptible de provoquer l'ar rêt de plusieurs pierres et ainsi de suite, ces effets se multipliant de façon, par exemple, à provoquer des atterrissements qui, à l'origine, ont été provo qués par l'arrêt d'un petit nombre de pierres. Les facteurs essentiels du mouvement et de l'arrêt des pierres sous l'action des courants sont, d'une pari, la section droite (ou maître couple) de la pierre per pendiculairement aux filets liquides et, d'autre part, la surface par laquelle la pierre est en contact avec le fond.
La présente invention a pour objet un dispositif pour l'édification d'un ouvrage hydraulique dans un cours d'eau, caractérisé en ce qu'il comprend deux surfaces de rétention perméables destinées à être dressées au travers du cours d'eau et à barrer le lit de ce cours d'eau, ces deux surfaces étant placées à distance l'une de l'autre.
Une surface d'appui solidaire des surfaces de rétention peut reposer sur le fond du cours d'eau et se prolonger au-delà de la surface de rétention d'amont, afin que la charge des matériaux, qui vien dront recouvrir ce prolongement, augmente l'adhé rence de la surface d'appui au fond du lit et, par conséquent, la stabilité de tout l'ouvrage. La dis tance qui sépare les deux surfaces de rétention et la longueur de la portion amont de la surface d'appui sont en rapport avec la hauteur que l'on entend don ner à l'ouvrage, dont l'édification peut comporter plusieurs phases ou étages.
Le dispositif suivant l'invention peut comporter une armature lui conférant une certaine rigidité, cette armature possédant à la fois des pièces transversales maintenant en place chacune des deux surfaces de rétention et des pièces reliant entre elles ces deux surfaces.
Dans le plan des surfaces de rétention, l'arma ture pourra être du type polygonal, savoir : carré, rectangle, triangle ou hexagone, la disposition trian gulaire équilatérale étant celle qui confère le maxi mum de rigidité.
Perpendiculairement au plan des surfaces de ré tention, l'armature reliant ces deux surfaces pourra être du type linéaire, cette disposition offrant la moins grande résistance au flot qui s'écoule à son contact.
Il y a le plus grand avantage à ce que les pièces de liaison longitudinales servent également à drainer vers l'aval les. eaux qui s'infiltrent dans les maté riaux retenus.
Enfin, en vue de rendre plus facile le montage, les pièces de liaison longitudinale seront utilement associées à des éléments appartenant à la liaison transversale.
Sur le dessin annexé relatif à plusieurs formes d'exécution, choisies à titre d'exemple, du dispositif objet de l'invention la fig. 1 représente d'une manière très, schémati que parallèlement à la direction du courant un dis positif placé dans le lit d'un cours d'eau ; la fig. 2 montre en perspective, d'une manière schématique, une armature destinée à maintenir l'écartement des deux surfaces de rétention ; la fig. 3 est une vue en perspective de l'un des tubes-drains faisant partie de l'armature ;
les fig. 4, 5, 6 représentent schématiquement, en coupe transversale, diverses variantes du tube-drain ; les fig. 7, 8 sont des schémas, en coupe éléva tion transversale et en vue longitudinale, d'une étoile prévue à l'extrémité du tube-drain ; la fig. 9 est une vue en perspective de l'un des éléments longitudinaux par le moyen desquels la sur- face d'appui se prolonge vers l'amont au-delà de la surface de rétention d'amont ;
la fig. 10 est une vue en élévation en bout mon trant une étoile sur laquelle est monté un, des élé ments de raccordement d'une des faces de l'arma ture ; la fig. 11 est une perspective schématique d'une partie de l'armature avec câbles de renforcement; la fig. 12 est un schéma en coupe longitudinale, dans le sens du courant, montrant l'édification d'un ouvrage par étages ;
la fig. 13 est une élévation en bout montrant comment peut être établie la crête de l'ouvrage en forme de chaînette, et la fig. 14 est un schéma perspectif montrant l'arrimage des éléments de l'armature à une des surfaces -de rétention: Sous sa forme la plus simple (fig. 1), le dispo sitif représenté est constitué par deux surfaces de rétention perméables 1 et 2 placées transversale ment par rapport au courant d'un cours d'eau dont la direction est indiquée par une flèche.
Ces surfa ces de rétention sont constituées par un filet métal lique, rigide ou souple, un filet ordinaire, un tissu de gabion, etc. Ces surfaces de rétention sont soli daires d'une surface d'appui 3 qui repose sur le lit du cours d'eau et de préférence s'accroche au fond par une partie rabattue.
En principe, la surface d'appui 3 s'étend largement en amont de la surface de rétention d'amont 1, en sorte que, quand cette portion amont est chargée de matériaux, ce qui se produit en premier lieu, l'ouvrage se trouve fixé au fond.
On a montré, à titre d'exemple, comment s7ef- fectue le dépôt des matériaux, le niveau liquide s'établissant lui-même en N, N', N" au-dessus des matériaux atterris et au-dessus du lit.
Afin de soutenir les surfaces de rétention 1 et 2 on utilise une armature du type polygonal représen tée en fi-. 2, formée d'éléments de liaison 4 qui viennent concourir à des étoiles 5 réunies entre elles, d'un bout à l'autre de l'armature, par des tubes drains 6.
Ces tubes-drains (fig. 3), qui sont destinés à collecter une partie des eaux qui s'infiltrent dans les matériaux déposés, sont percés, à cet effet de trous 7, et la collecte des eaux est mieux assurée si l'on adapte au tube des ailerons 8 formant avec le plan horizontal un certain angle. Ces tubes-drains peuvent être posés: en disposi tion contraire ainsi que le montre la fig. 5, les aile rons pendants au lieu d'être érigés protègent du col matage les trous d'entrée d'eau placés à leur voisi nage.
Les deux dispositions peuvent du reste être jumelées (fig. 6), les ailerons étant alors disposés par paires, de chaque côté du tube, l'un en position montante, l'autre en position descendante par rap port à celui-ci, deux séries d'orifices étant aména gées dans le tube au-dessus et au-dessous des aile rons correspondants.
Les étoiles 5, aux extrémités des tubes 6, sont constituées par des éléments de tube 9 soudés nor malement à la surface du tube-drain et situés ainsi dans un plan perpendiculaire à ce tube. Le nombre des tubes constituant les étoiles est fonction de la division (rectangulaire, triangulaire ou hexagonale) adoptée pour l'armature.
Des: flasques métalliques 10 relient entre eux les éléments de tube dans le sens transversal par rap port au tube-drain, et d'autres flasques métalliques 11 (fig. 8) relient chacun des éléments de tube avec le tube-drain dans le sens longitudinal. Ces deux séries, de flasques assurent l'indéformabilité de l'étoile.
Il y a deux étoiles par tube-drain, placées une à chaque extrémité, et c'est au niveau de ces étoiles que se placent les deux surfaces de rétention aval et amont. Il peut y avoir une ou plusieurs étoiles inter médiaires 5' (fig. <B>11)</B> sur le tube pour assurer un contreventement entre les tubes-drains voisins.
Des tubes-drains sans étoile 12 (fig. 9) d'un cali bre différent à leur extrémité, pénètrent dans. l'extré mité amont d'un tube-drain muni d'étoiles, ou se laissent pénétrer par lui, constituant ainsi l'armature de la surface d'appui située vers l'amont de la sur face de rétention.
Les étoiles sont reliées entre elles dans un plan transversal par des éléments de préférence tubulai res 13 de longueur uniforme. Dans le compartimen- tage triangulaire, qui est le plus rationnel, les étoiles ont six branches, chacune étant ainsi associée à six étoiles différentes, deux situées au même niveau, deux au-dessus et deux au-dessous.
La jonction des tubes 9 et des tubes 13 peut se faire d'une manière très simple, par emboîtement réciproque. On peut encore utiliser un manchon 14 (fig. 10) dans lequel pénètrent les extrémités du tube 9 et de l'élément 13, le tout étant assuré par clave- tage après montage.
Le montage des deux premiers tubes-drains de base se réalise sans difficulté, puisque les tubes à emboîter sont parallèles. Toutefois, on laissera un certain jeu dans l'emboîtage en vue de favoriser le montage d'un tube à un niveau supérieur.
Pour réaliser ce montage, après avoir élevé le tube-drain au moyen d'un appareil de levage quel conque au-dessus de la position qu'il doit occuper par rapport aux deux tubes-drains de base, on l'y maintient suspendu et l'on présente simultanément à l'emboîtage les tubes transversaux devant le relier aux deux étoiles de base ainsi que, (si un tube-drain de la rangée supérieure a déjà été placé) au tube transversal destiné à le relier à ce dernier.
Le jeu des pièces en présence permet l'emboîtage simultané des deux ou trois tubes intéressant chacune des étoi les en cause. Pour réaliser un contreventement donnant plus de rigidité à l'ensemble dans le sens longitudinal, les étoiles intermédiaires 5' (fig. 11) sont reliées aux étoiles 5, en diagonale, par des éléments, 18. De part et d'autre d'une étoile intermédiaire et dans chacun des plans formés par un tube-drain et l'une quelconque des branches de l'étoile des crochets ou anneaux 15 sont fixés sur le tube-drain.
Des cro chets ou anneaux identiques sont placés de même au voisinage des extrémités du tube-drain, vers l'in térieur du volume compris entre les étoiles d'amont et d'aval. Ainsi, il est possible de tendre des élé ments de câble 18 entre les crochets ou anneaux appartenant à un même plan de tubes transversaux, mais à des étoiles de rang différent. On peut égale ment relier directement les étoiles 5 d'amont et d'aval par des éléments de câble tendus en diago nale qui réalisent le contreventement longitudinal de l'ouvrage.
L'ouvrage est maintenu en place par un ou plu sieurs câbles transversaux 19 (fig. 12) ancrés dans les berges. Ces câbles sont placés à l'aval de la ran gée d'étoiles correspondante et fixés à chacune d'elles par un moyen approprié.
Lorsque l'édification de l'ouvrage s'effectue par hausses ou étages successifs (fig. 12), on peut isoler les différentes couches de matériaux déposés, par une épaisseur convenable d'un matériau isolant 20, ce matériau peut, suivant l'importance des, mesures de sécurité que l'on estime nécessaires, être posé sur tout ou partie de la dimension longitudinale de l'ouvrage, uniquement entre les surfaces de réten tion d'aval et d'amont ou, au contraire, s'étendre en amont sur une surface d'appui supplémentaire à laquelle sera donnée telle longueur jugée utile.
Pour couronner l'ouvrage à sa hauteur définitive, on aura avantage afin de canaliser les eaux d'étiage, à donner à la crête une forme courbe comme par exemple, celle d'une chaînette. A cet effet, le bord supérieur de la surface de rétention 2 sera lié à un câble transversal 22 (fig. 12 et 13) présentant la flè che désirée. Ledit bord sera maintenu en place par des éléments de câble longitudinaux 23 accrochés aux étoiles intermédiaires correspondantes 5' et il pourra être associé au compartimentage aval par des éléments de tube 18' disposés comme les éléments 18, mais de longueur appropriée.
La pose et le maintien des surfaces de rétention sur l'armature seront assurés par un moyen quelcon que (fig. 14), comme par exemple des éléments de fer cornière ou profilé 26 s'appliquant sur les tubes de liaison 13 mais séparés de ces tubes par la sur- face de rétention 1 ou 2 et maintenus dans cette position par des broches à étrier 24.
Pour la constitution de la crête de l'ouvrage, le fer cornière opposé au tube 13 est remplacé par un câble 25 courant le long du câble 22 qui soutient la crête, la surface de rétention étant insérée entre ces deux câbles. Des serre-câbles ou étriers 26 traver sant la surface de rétention marient entre eux lesdits câbles.
Device for the construction of a hydraulic structure in a watercourse The present invention is based on the behavior of materials such as stones subjected to the action of a liquid current, and relates in particular to the observation of this behavior in torrents.
We see that a stone carried by the current in a channel with a slightly rough bottom, like a simple cemented cunet, completes a certain course, stops, then starts again under the action of the liquid streams. If we introduce two or more stones, we also observe that they collide with each other and are likely to immobilize and put each other in motion.
For example, the stopping of a stone is likely to cause the stopping of several stones and so on, these effects multiplying so as, for example, to cause landings which, originally, were provoked. qués by stopping a small number of stones. The essential factors of the movement and the stopping of stones under the action of the currents are, of a bet, the cross section (or master couple) of the stone perpendicular to the liquid threads and, on the other hand, the surface by which the stone is in contact with the bottom.
The present invention relates to a device for the construction of a hydraulic structure in a watercourse, characterized in that it comprises two permeable retention surfaces intended to be drawn up across the watercourse and to block the bed of this watercourse, these two surfaces being placed at a distance from each other.
A bearing surface integral with the retention surfaces can rest on the bottom of the watercourse and extend beyond the upstream retention surface, so that the load of the materials which will come to cover this extension increases. the adhesion of the bearing surface to the bottom of the bed and, consequently, the stability of the whole structure. The distance separating the two retention surfaces and the length of the upstream portion of the bearing surface are related to the height that is intended to be given to the structure, the construction of which may include several phases or floors.
The device according to the invention may include a frame giving it a certain rigidity, this frame having both transverse parts holding in place each of the two retention surfaces and parts connecting these two surfaces together.
In the plane of the retention surfaces, the reinforcement may be of the polygonal type, namely: square, rectangle, triangle or hexagon, the equilateral triangular arrangement being that which confers the maximum rigidity.
Perpendicular to the plane of the retention surfaces, the reinforcement connecting these two surfaces may be of the linear type, this arrangement offering the least resistance to the flow which flows on contact with it.
There is the greatest advantage that the longitudinal connecting pieces also serve to drain them downstream. water which infiltrates the materials retained.
Finally, in order to make assembly easier, the longitudinal connecting pieces will be usefully associated with elements belonging to the transverse connection.
In the appended drawing relating to several embodiments, chosen by way of example, of the device which is the subject of the invention, FIG. 1 represents in a very, schémati way that parallel to the direction of the current a positive device placed in the bed of a watercourse; fig. 2 shows in perspective, in a schematic manner, a frame intended to maintain the separation of the two retention surfaces; fig. 3 is a perspective view of one of the drain tubes forming part of the frame;
figs. 4, 5, 6 schematically show, in cross section, various variants of the drain tube; figs. 7, 8 are diagrams, in cross sectional elevation and in longitudinal view, of a star provided at the end of the drain tube; fig. 9 is a perspective view of one of the longitudinal elements by means of which the bearing surface extends upstream beyond the upstream retention surface;
fig. 10 is an end elevational view showing a star on which is mounted one of the connecting elements of one of the faces of the armature; fig. 11 is a schematic perspective of part of the frame with reinforcing cables; fig. 12 is a diagram in longitudinal section, in the direction of the current, showing the construction of a work in stages;
fig. 13 is an end elevation showing how the crest of the chain-shaped structure can be established, and FIG. 14 is a perspective diagram showing the attachment of the elements of the reinforcement to one of the retention surfaces: In its simplest form (fig. 1), the device shown is constituted by two permeable retention surfaces 1 and 2 placed transversely to the current of a watercourse the direction of which is indicated by an arrow.
These retention surfaces are formed by a lique metal net, rigid or flexible, an ordinary net, a gabion fabric, etc. These retention surfaces are integral with a support surface 3 which rests on the bed of the watercourse and is preferably hooked to the bottom by a folded-back part.
In principle, the bearing surface 3 extends widely upstream of the upstream retention surface 1, so that, when this upstream portion is loaded with materials, which occurs in the first place, the structure is found fixed at the bottom.
It has been shown, by way of example, how the deposition of materials takes place, the liquid level itself establishing itself in N, N ', N "above the landed material and above the bed.
In order to support the retention surfaces 1 and 2, a reinforcement of the polygonal type shown in fi- is used. 2, formed of connecting elements 4 which contribute to stars 5 joined together, from one end of the frame to the other, by drain tubes 6.
These drain tubes (fig. 3), which are intended to collect part of the water which infiltrates the deposited materials, are drilled for this purpose with holes 7, and the water collection is better ensured if one adapts to the fin tube 8 forming a certain angle with the horizontal plane. These drain tubes can be installed: in the opposite arrangement as shown in fig. 5, the wings hanging down instead of being erected protect the water inlet holes placed in their vicinity from the collar matting.
The two arrangements can moreover be twinned (fig. 6), the fins then being arranged in pairs, on each side of the tube, one in the upward position, the other in the downward position in relation to it, two series of orifices being arranged in the tube above and below the corresponding wings.
The stars 5, at the ends of the tubes 6, are formed by tube elements 9 welded normally to the surface of the drain tube and thus situated in a plane perpendicular to this tube. The number of tubes constituting the stars depends on the division (rectangular, triangular or hexagonal) adopted for the frame.
Metal flanges 10 interconnect the tube elements crosswise to the drain tube, and other metal flanges 11 (Fig. 8) connect each of the tube elements with the drain tube in the direction. longitudinal. These two series of flanges ensure the undeformability of the star.
There are two stars per tube-drain, placed one at each end, and it is at the level of these stars that the two downstream and upstream retention surfaces are placed. There may be one or more 5 'intermediate stars (fig. <B> 11) </B> on the tube to provide bracing between neighboring drain tubes.
Starless drain tubes 12 (fig. 9) of a different caliber at their end enter. the upstream end of a drain tube provided with stars, or allow them to penetrate, thus constituting the reinforcement of the bearing surface located upstream of the retention surface.
The stars are interconnected in a transverse plane by preferably tubular elements 13 of uniform length. In the triangular compartmentalization, which is the most rational, the stars have six branches, each thus being associated with six different stars, two located at the same level, two above and two below.
The junction of the tubes 9 and the tubes 13 can be done in a very simple way, by reciprocal interlocking. It is also possible to use a sleeve 14 (FIG. 10) into which penetrate the ends of the tube 9 and of the element 13, the whole being ensured by keying after assembly.
The assembly of the first two basic drain tubes is carried out without difficulty, since the tubes to be fitted are parallel. However, some play will be left in the casing in order to promote the mounting of a tube at a higher level.
To carry out this assembly, after having raised the tube-drain by means of any lifting device above the position that it must occupy in relation to the two basic tube-drains, it is kept suspended there and the transverse tubes which are to be connected to the two base stars and, (if a drain tube from the upper row has already been placed) are presented simultaneously to the fitting together with the transverse tube intended to connect it to the latter.
The play of the parts present allows the simultaneous fitting of two or three tubes interesting each of the stars in question. To achieve a bracing giving more rigidity to the whole in the longitudinal direction, the intermediate stars 5 '(fig. 11) are connected to the stars 5, diagonally, by elements, 18. On either side of an intermediate star and in each of the planes formed by a drain tube and any one of the branches of the star hooks or rings 15 are fixed to the drain tube.
Identical hooks or rings are placed in the same way near the ends of the drain tube, towards the interior of the volume between the upstream and downstream stars. Thus, it is possible to stretch cable elements 18 between the hooks or rings belonging to the same plane of transverse tubes, but to stars of different rank. The upstream and downstream stars 5 can also be directly connected by cable elements stretched diagonally which provide the longitudinal bracing of the structure.
The structure is held in place by one or more transverse cables 19 (fig. 12) anchored in the banks. These cables are placed downstream of the corresponding row of stars and fixed to each of them by an appropriate means.
When the construction of the work is carried out by successive increases or floors (fig. 12), the different layers of deposited material can be isolated, by a suitable thickness of an insulating material 20, this material can, depending on the importance of the safety measures considered necessary, be installed over all or part of the longitudinal dimension of the structure, only between the downstream and upstream retention surfaces or, on the contrary, extend upstream on an additional bearing surface to which such length deemed useful will be given.
To crown the work at its final height, it will be advantageous in order to channel the low-flow water, to give the crest a curved shape such as, for example, that of a chain. For this purpose, the upper edge of the retention surface 2 will be linked to a transverse cable 22 (fig. 12 and 13) having the desired arrow. Said edge will be held in place by longitudinal cable elements 23 hooked to the corresponding intermediate stars 5 'and it may be associated with the downstream compartmentalization by tube elements 18' arranged like elements 18, but of appropriate length.
The installation and maintenance of the retention surfaces on the frame will be ensured by any means (fig. 14), such as for example elements of angle iron or section 26 applying to the connecting tubes 13 but separated from these. tubes by retaining surface 1 or 2 and held in this position by yoke pins 24.
For the constitution of the crest of the structure, the angle iron opposite the tube 13 is replaced by a cable 25 running along the cable 22 which supports the crest, the retention surface being inserted between these two cables. Cable ties or brackets 26 crossing the retention surface marry said cables together.