Comprendre l'érosion interne des digues

Les barrages sauvent des vies. Avec les digues, ces structures robustes nous approvisionnent en eau, nous protègent des inondations et contribuent à la production d’électricité. À l’échelle internationale, 45 000 grands barrages ont été construits pour affronter fermement tous les aléas. Pourtant, que faire lorsque leur force décline ? La science a montré que l’érosion interne, un processus qui voit les particules du sol « lessivées » sous l’action des forces d’infiltration de l’eau, altère progressivement l’intégrité de ces superhéros.
Avec l’aide d’un groupe de conseillers industriels, John Pennefather a pour mission, en qualité de protecteur des barrages, de simuler et de modéliser l’érosion interne à l’échelle des particules individuelles. Il s’agit d’étudier la formation de zones fragiles dans le barrage ou dans ses fondations, et d’évaluer la vulnérabilité des structures en place. Grâce à ce travail, les ingénieurs pourront parfaire la conception de ces édifices en vue de prévenir les effondrements tout en protégeant mieux les vies humaines et les infrastructures contre le changement climatique.
Mes travaux consistent à élaborer des modèles d’écoulement multiphasique dans les matériaux granulaires denses, et à appliquer ces modèles pour évaluer l’instabilité interne des barrages en terre. Dans cette démarche, je mets l’accent sur les méthodes de frontière immergée, même si l’on considère que d’autres modèles moins fidèles permettent d’étudier plus de situations différentes. Pour ce qui est de l’application de ces modèles, je m’intéresse avant tout au déclenchement et à la propagation des phénomènes de suffusion et d'érosion, deux des premières causes d’affaissement catastrophique des barrages, pourtant les moins bien connues à ce jour du point de vue de la micromécanique.