Marion FOURNEREAU’s thesis defence
Experimental study of the role of fractures in bedrock river erosion processes and rates
Marion Fournereau
Bedrock river erosion shapes landscapes through numerous processes including abrasion, which wears down rock by sediment impacts, and plucking, which removes blocks by exploiting existing fractures. The efficiency of these processes as a function of fracture geometry and sediment size remains poorly quantified. This thesis develops an experimental approach to study how geometry and grain size control erosion processes and rates. The experimental setup consists of a cylindrical column containing a fractured concrete disk (3D-printed fractures with variable geometry), water, and sediments. A motorized propeller sets the water and grains in motion, eroding the disk through repeated impacts. The disk's topography is monitored by photogrammetry. Two studies were conducted: one explores the influence of fracture geometry (spacing, dip, intersection angle), the other quantifies the role of grain size (5 to 30 mm). Unfractured substrates serve as reference. The results show that the average erosion of fractured and unfractured disks is similar, although they differ in their erosion morphologies and processes. Abrasion is always dominant, but plucking is favored by upstream-oriented fractures, close spacing, and grain size equal to or greater than this spacing. These results suggest that along a fractured bedrock river, erosion can vary in time and space due to variations in fracture geometry (density and orientation relative to flow) and to the size of transported grains.
Experimental, Rivers, Erosion, Fractures i Grain size
Soutenance de thèse de Marion FOURNEREAU
Étude expérimentale du rôle de la fracturation sur les processus et les vitesses d'érosion des rivières à fond rocheux
Marion Fournereau
L'érosion des rivières à fond rocheux sculpte les paysages par de nombreux processus dont l'abrasion, qui use la roche par impacts de sédiments, et le plucking, qui arrache des blocs en exploitant les fractures. L'efficacité de ces processus en fonction de la géométrie des fractures et de la taille des sédiments demeure peu quantifiée. Cette thèse développe une approche expérimentale pour étudier comment géométrie et taille de grain contrôlent les processus et taux d'érosion. Le dispositif expérimental consiste en une colonne cylindrique contenant un disque en béton fracturé (fractures de géométrie variable imprimées en 3D), de l’eau et des sédiments. Une hélice motorisée met l’eau et les grains en mouvement, érodant le disque par impacts répétés. La topographie du disque est suivie par photogrammétrie. Deux études ont été menées : l'une explore l'influence de la géométrie des fractures (espacement, pendage, angle d'intersection), l'autre quantifie le rôle de la taille des grains (5 à 30 mm). Des substrats non fracturés servent de référence. Les résultats montrent que l’érosion moyenne des disques fracturés ou non est proche, bien qu’il se distinguent par leurs morphologies et processus d'érosion. L’abrasion est toujours dominante mais le plucking est favorisé par des fractures orientées vers l’amont, peu espacées, et une taille des grains égale ou supérieure à cet espacement. Ces résultats suggèrent que le long d’une rivière à fond rocheux fracturé, l’érosion peut varier dans le temps et l’espace sous l’effet des variations de la fracturation (densité et orientation par rapport à l’écoulement) et de la taille des grains transportés.
Expérimental, Rivières, Erosion, Fractures i Taille de grains
