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Technical Committee 210 + 201 /
Comité technique 210 + 201
les résultats de la modélisation : il est indispensable pour
modéliser correctement le comportement des grands CFRD. En
phase de construction, les résultats obtenus par les deux
modèles correspondent bien aux mesures in-situ (7,4% d’erreur).
A la fin de la mise en eau, l’écart entre les mesures et le calcul
des maxima du déplacement amont-aval et du tassement avec le
modèle de Mohr-Coulomb est de 117,3% et 42,5%
respectivement au lieu de 6,5% et 25,8% avec L&K-Enroch.
Sauf mention spéciale, les résultats présentés sont obtenus
en utilisant le modèle L&K-Enroch.
4.2
Interprétation concernant l’origine des fissures de
traction par flexion des grands CFRD
La construction du masque amont du barrage de Mohale est
effectuée en deux phases, afin d’avoir une protection vis-à-vis
des crues. En effet, la première phase du masque achevée,
permet de disposer d’un batardeau incorporé au CFRD.
Selon les résultats de l’analyse, aucune séparation entre le
masque et le remblai n’est constatée lors de la première phase
de construction du masque. Ensuite, la construction du remblai
se poursuit, d’abord par la zone aval du remblai (zone 3C). Une
fois que l’altitude de la partie amont du remblai et celle aval
atteignent le même niveau (El. 2040 m). La construction se finit
couche par couche (amont et aval en même phase) jusqu’à la
crête (El. 2078 m). Pendant ces phases de construction, les
enrochements du corps du barrage continuent à se déformer à
cause du poids des couches rajoutées. En revanche, le masque
amont en béton ne se déforme que très peu (le module de Young
du béton est 100 à 1000 fois plus rigide que celui de
l’enrochement), de telle sorte qu’une séparation horizontale
importante (environ 26 cm) entre le masque et le remblai à
l’altitude 2040 m se produit juste avant la construction de la
deuxième partie du masque (Figure 3). C’est l’endroit où l’on a
observé une fissure horizontale. Cette séparation a été
également détectée sur les bords du masque.
Figure 3. Séparation (<0) en m entre le masque et le remblai avant la
deuxième phase de construction du masque
Pour valider l’hypothèse que le phasage de la construction
est bien à l’origine de la fissuration, la construction intégrale du
masque une fois achevée, la totalité de la construction du
remblai a été modélisée. Aucune séparation significative n’y est
constatée. Si le fluage des enrochements est négligé, le
tassement des enrochements n’a alors aucune influence sur la
déformation du masque et son possible détachement (Figure 4).
Figure 4. Séparation (<0) en m entre le masque et le remblai à la fin de
la construction (Le masque construit après achèvement du remblai)
Une fois que le vide existe entre le masque et le remblai, le
masque travaille en porte-à-faux, ce qui peut induire
l’apparition de fissures horizontales dues au poids propre du
masque et de la pression d’eau.
4.3
Interprétation concernant l’origine des fissures de
compression des grands CFRD
Une fissure de compression a été souvent détectée au centre du
masque lors de la phase de mise en eau. Ces fissures, qui ont ici
une direction verticale, ont été observées dans plusieurs grands
barrages tels que Tianshengqiao-I (Chine), Campos Novos
(Brésil), Barra Grande (Brésil) ou Mohale (Lesotho).
D’après les simulations présentées, une forte contrainte de
compression d’environ 22 MPa au centre du masque est
constatée lors de la phase de mise en eau finale (Figure 5).
L’orientation de la contrainte principale en compression est
horizontale. Cette forte compression peut dépasser la limite de
la résistance à la compression du béton (20-25 MPa) et produire
cette fissure verticale constatée au centre du masque.
Figure 5. Champs de la contrainte principale majeure en Pa dans le
masque en dernière phase de mise en eau
Le déplacement des enrochements vers le centre de la vallée
accentué par la mise en eau entraine le masque et provoque une
zone de compression et une zone de traction au sein du masque.
Le déplacement maximal simulé de la rive gauche vers la rive
droite est d’environ 5,8 cm et le déplacement maximal simulé
de la rive droite vers la rive gauche est d’environ 6,0 cm (Figure
6). Le déplacement des enrochements vers le centre de la vallée
induit une sollicitation tangentielle sur le masque par
frottement. Il produit donc l’augmentation de contraintes de
compression dans la partie centrale du masque et des contraintes
de traction proches des rives.
Sous l’effet de ces contraintes de compression et de la
gravité et du bourrelet du remblai qui apparait au pied du
masque, des fissures de flexion inclinées en pied de masque
peuvent s’ajouter aux fissures de compression.
Figure 6. Déplacements longitudinaux (X) en m à fin de mise en eau
On peut aussi se poser la question de l’influence des joints
verticaux du masque. En effet, l’épaisseur du masque diminue
au niveau des joints, ce qui pourrait provoquer une
concentration de contraintes à ces endroits là. Dans le cas de
Tianshengqiao-1, l’épaisseur du masque est diminuée de 13 cm
au niveau des joints verticaux (Cao et al., 2008).
4.4
Interprétation concernant l’origine des fissures de
traction pure des grands CFRD
Le béton a une résistance à la traction de l’ordre de 2 MPa. En
phase de construction, les simulations numériques révèlent
l’existence de contraintes de traction d’environ 6 MPa dans le
masque et le long des rives (Figure 7). Ces tractions sont
générées par les déplacements des enrochements vers le centre
de la vallée. Afin de résister à ces efforts de traction, une à deux
rangées d’aciers sont mises dans le masque. Tandis qu’un joint
le long de la plinthe relâche les tractions au contact des rives.
