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Des bactéries à l'oeuvre pour renforcer les digues

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Par publié le à 15h11

Des bactéries à l'oeuvre pour renforcer les digues

Le modèle physique du projet Boréal est une boîte de béton de 4 m de large, 2 m de haut et 8 m de long. Il est ici rempli de graves sableuses consolidées par des bactéries.

Dans le cadre du projet Boreal, le centre d'analyse comportementale des ouvrages hydrauliques (CACOH) valide l'utilisation de bactéries pour renforcer des digues. Ce procédé a déjà été utilisé pour renforcer des sols, mais jamais en présence d'un écoulement d'eau. Un modèle physique permet de réaliser des tests en laboratoire avant d'aller sur le terrain.

Nourrie avec une solution à base d’urée et de chlorure de calcium, la bactérie Sporosarcina .pasteurii produit des cristaux de calcite. Lorsqu’elle a lieu entre des grains de sable, cette réaction biochimique les lie entre eux. Le sol se solidifie. Ce procédé baptisé Biocalcis est breveté par la société Soletanche Bachy pour consolider des sols. Mais le Centre d’analyse comportementale des ouvrages hydrauliques (CACOH), laboratoire de la Compagnie nationale du Rhône (CNR), l’étudie dans le cadre du projet Boreal (Bio renforcement des ouvrages hydrauliques en remblais) en vue d’une nouvelle application : renforcer des digues.

L'eau s'infiltre entre 0,01 mm/s et 1 mm/s

Jusque-là, le procédé était utilisé dans des sols secs ou avec de l’eau, mais sans écoulement. « Il fonctionne en milieu statique, précise Aurélie Garandet, ingénieure auscultation et sûreté au CACOH. Mais cela n’avait jamais été testé avec des vitesses. » Car dans le cas d’une digue, le grain perméable permet l’écoulement depuis la retenue d’eau en amont jusqu’au canal de drainage. Les vitesses considérées dans le cadre du projet vont de 0,01 mm/s et 1 mm/s. C’est faible, certes, mais suffisant pour arracher des particules et perturber le travail des bactéries.

Des simulations numériques ont été effectuées avant d’être testées sur le modèle physique. En guise de digue, une boîte en béton remplie de sable. Un réservoir en amont simule une rétention d’où s’écoule l’eau à travers le sable. Des tubes y sont plantés pour injecter d’abord une solution contenant les bactéries, puis la solution calcifiante (urée et chlorure de calcium) pendant quelques jours. Après leur passage dans le milieu, les effluents sont récupérés en aval dans un autre réservoir pour être jaugés et analysés. « Le but est aussi de démontrer que le procédé a peu ou pas d'impact sur l'environnement », précise Aurélie Garandet.

Une alternative au ciment

Deux types d’essais sont prévus. Les premiers avec une seule couche de sol. Les seconds avec deux couches différentes l’une sur l’autre. Cette configuration permet de simuler une interface entre des milieux de granulométries différentes. Un premier test concluant a été fait avec du sable de Fontainebleau : autour du point d’injection des bactéries et de solution calcifiante, le milieu s’est solidifié, formant un bulbe compact de deux mètres sur deux. Mais le sable de Fontainebleau, très fin, est rarement utilisé dans des digues. Deux nouveaux essais ont donc été réalisés avec des graves sableuses : un mélange de galets de toutes tailles, de sable et de limon. Plus perméable, ce milieu a permis la circulation des bactéries. La calcification s’est produite sur un plus grand volume. Le programme se poursuit avec deux couches différentes posées l’une sur l’autre pour valider le procédé.

Si cela fonctionne, l’étape d’après sera de sortir du laboratoire pour aller sur le terrain. A terme, cette solution pourrait constituer une alternative aux méthodes actuelles de consolidation des digues : l’injection de ciment en grandes quantités.

Si la perméabilité d’une digue ne pose pas de problème en temps normal, elle est parfois responsable d’érosion interne. Surtout à l’interface entre deux matériaux de granulométries différentes. Dans ce cas, l’écoulement de l’eau peut emporter des particules du corps de digue et créer des conduits qui grossissent jusqu’à former une cavité. Le barrage peut alors se rompre. L’autre problématique posée par cet écoulement est la liquéfaction du sol. Pour comprendre, il faut imaginer le sable saturé en eau en bord de plage, à l’endroit où la mer va et vient. En marchant dessus, le pied s’enfonce. « Cela peut se manifester sur une digue et conduire à un affaissement, indique Aurélie Garandet. Dans ce cas, la sollicitation n’est pas le poids du corps mais un séisme par exemple. »

 

Le sable de Fontainebleau s'est consolidé en blocs compacts sous l'action des bactéries :

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Commentaires

Une réaction

bill
Le 19/02/2018 à 16h30
Bonjour, Ceci pourrait-il ressembler au béton d'étanchéité des cuves d'eau potable mis en œuvre par le romains ?

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