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Proceedings of the 18
th
International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Paris 2013
Figure 7. Traction (>0) aux bords du masque en fin de construction
A la fin de la mise en eau, on observe l’existence d’une
bande horizontale à la cote El. 2040 m dans laquelle se
développent des contraintes de traction verticales (Figure 8).
D‘autres contraintes de traction désolidarisent les bords du
masque des rives.
Figure 8. Contraintes de traction >0) en Pa sur la partie supérieure et les
bords (rives) du masque amont à la fin de la mise en eau
Ces tractions peuvent générer des fissures horizontales du
masque, identiques à celles de Aguamilpa, Mohale
4.5
Interprétation concernant la qualité des enrochements de
la zone 3C des grands CFRD
Afin de vérifier l’impact de la déformabilité des enrochements
aval sur le comportement global du barrage, trois simulations
avec des modules différents de la zone 3C (aval) ont été
réalisés. Les valeurs des modules de la zone 3C sont : 25 MPa,
50 MPa et 100 MPa. En revanche, le module de Young dans la
zone 3B est constant et égal à 100 MPa. La comparaison entre
les trois calculs est présentée ci-dessous.
Le détachement horizontal entre le masque et le remblai
diminue lorsque le module en Zone 3C augmente. Si le barrage
est construit avec un matériau de module identique en amont
(3B) et en aval (3C), le détachement du masque sera moins fort.
Le détachement augmente de 166% en moyenne, lorsqu’on
utilise un matériau avec un module de 25 MPa au lieu de 100
MPa dans la zone de 3C. On peut aussi constater que la
différence de l’ampleur du détachement entre les matériaux de
100 MPa et de 50 MPa est faible. On peut donc accepter que les
matériaux utilisés entre la zone de 3B et la zone de 3C aient des
modules différents, à condition de borner ce contraste. Selon
l’analyse paramétrique précédente, un rapport maximum de 2
pourrait être toléré.
En phase de mise en eau, la traction au centre du masque
augmente lorsque le module de déformation dans la zone 3C
diminue. Ceci montre également l’effet positif d’un module fort
dans la zone 3C sur le comportement du masque amont. En
revanche, l’impact de la déformabilité de la Zone 3C sur la
compression détectée au centre du masque est très faible d’après
les résultats de notre simulation.
5 CONCLUSION
Les modélisations numériques présentées dans ce travail
constituent une contribution à l’analyse du comportement
mécanique des grands CFRD. Elles tentent d’expliquer les
pathologies observées sur les grands CFRD, notamment la
fissuration détectée sur le masque amont en béton.
D’après les résultats des simulations effectuées, les
contraintes de compression générées en phase de mise en eau
expliquent clairement la fissure verticale observée sur le masque
amont. Pour y remédier, nous conseillons d’ajouter des joints
verticaux de compression au centre du masque, qui dissiperont
la compression concentrée et de renforcer les armatures dans le
masque.
Les fissures horizontales observées, soit en phase de
construction, soit en phase de mise en eau, proviennent de la
compressibilité excessive des enrochements en 3B et 3C après
la construction du masque. D’un point de vue mécanique, deux
types de fissures horizontales sont à distinguer : la fissure de
traction par flexion (due à une sollicitation de flexion
engendrant de la traction en fibre tendue du masque) et la
fissure de traction directe.
Les fissures de traction par flexion sont principalement
causées par le détachement du masque de son support. Une fois
que le masque perd son support, il travaille comme un système
en porte-à-faux. Les fissures horizontales sont ensuite générées
par le poids du masque ou la charge hydraulique. Les
simulations montrent que le phasage de construction joue un
rôle essentiel dans l’apparition de ce type de fissure. Si les
conditions le permettent, il faudrait commencer la construction
du masque après celle du remblai afin d’éviter l’impact des
déformations différées des enrochements sur le masque amont.
Selon les simulations numériques, l’impact de la déformabilité
de la Zone 3C est significatif sur le comportement du masque.
Cet impact est d’autant plus important que le barrage est haut.
On conseille d’utiliser en Zone 3B et Zone 3C des matériaux
dont les modules de déformation ne soient pas très différents.
Pour éviter les fissures de traction directe, on conseille
d’utiliser un écran anti-adhérence pour éviter que les contraintes
se transmettent de la bordure profilée au masque (Chen, 2012),
de diminuer la déformabilité de la Zone 3C et d’ajouter un joint
horizontal sur la partie supérieure du barrage (vers 1/3 de la
hauteur du barrage).
6. RÉFÉRENCES
Cao K., Wang Y., Xu Y. and Liu S. 2008. Concrete Face Rockfill Dam,
China Water Power Press
Chen Y., Fry J.J., Laigle F., Vincens E., and Froiio F. 2012. Numerical
Analysis of High CFRD Using an Elastoplastic Constitutive Model
International symposium on dams for a changing world,
ICOLD
2012 Kyoto, Japon.
Barton N. and Kjaernsli B. 1981. Shear Strength of Rockfill,
Journal of
the Geotechnical Engineering Division, Proceedings of the
American Society of Civil Engineers
.
Laigle F. 2004. Modèle Conceptuel pour le Développement de Lois de
Comportement adaptées à la Conception des Ouvrages Souterrains.
Thèse de Doctorat, Laboratoire de Tribologie et Dynamique des
Systèmes (LTDS), Ecole Centrale de Lyon
.
Macedo-Gomez G., Castro-Abonce J. and Montanez-Cartaxo L. 2000.
Behaviour of Aguamilpa Dam,
CFRD 2000
, Beijing.
Marsal R-J. 1967. Mechanical properties of rockfill, Embankment Dam
Engineering,
Casagrande Volume
.
Marulanda C. and Anthiniac P. 2009. Analysis of a concrete face
rockfill dam including concrete face loading and deformation.
10th
Benchmark Workshop on Numerical Analysis of Dams,
Paris,
France
Silvestre A. 2007. Modélisation numérique du comportement des
ouvrages souterrains par une approche viscoplastique. Thèse de
Doctorat, Institut national polytechnique de Lorraine.
Silvestre A. 2010. Projet ACABECE : Description de la loi de
comportement retenue pour la modélisation rhéologique des
enrochements.
