Soutenance mémoire
LES MECANISMES DE RUPTURE DES OUVRAGES EN REMBLAI
APERÇU SUR LES BARRAGES A MASQUE D’ETANCHEITE
Les barrages en terre à masque sont des remblais perméables avec un écranimperméable appelé masque, placé sur le parement amont. (Fig. 1.1).Le corps du barrage est construit avec un matériau quelconque pour autant qu’il soi tpeu déformable, et pouvant assurer la stabilité au glissement de l’ensemble de l’ouvrage. Le masque qui assure l’étanchéité peut être en béton, en produits bitumineux ou en Géomembrane. La présence de ce masque sur le parement amont présente un double avantage; de pouvoir faire des réparations en cas de dégradation du masque, et de permettre de faire des vidanges rapides sans risque de glissements.
CAUSES DE RUPTURE DES BARRAGES
Les causes de rupture d’ouvrage peuvent être de différents ordres. Problèmes techniques Peuvent entraîner la rupture d’un ouvrage. Il peut s’agir d’un défaut de fonctionnement des vannes permettant l’évacuation des crues ou bien d’un vice de conception, de construction, ou de matériaux. Le type de barrage, les matériaux utilisés, la nature des fondations ainsi que l’âge de l’ouvrage vont avoir une influence sur l’apparition de ces problèmes. Cependant, l’évolution des techniques de construction rend les barrages modernes beaucoup plus sûrs. Causes naturelles Peuvent également être à l’origine de rupture de barrage. Il en est ainsi des crues exceptionnelles, d’intensité supérieure à celle retenue pour le dimensionnement des ouvrages évacuateurs, appelée crue de projet. Le niveau de sécurité retenu est généralement compris entre la crue millénaire et la crue déca millénaire. Les barrages en remblai ne supportent pas la submersion et sont donc plus vulnérables aux débordements. La phase de chantier pour les barrages en construction est une période sensible aux risques de crue, car les ouvrages d’évacuation ne sont pas encore opérationnels. Les glissements de terrains, soient de l’ouvrage lui-même dans le cas de barrages en remblai, soit des terrains entourant la retenue sont également une cause de rupture. L’ouvrage peut être déstabilisé par un glissement (barrage de Malpasset, 1959) ou bien submergé par la vague engendrée par un glissement en amont de la retenue (barrage du Vajont, 1963). Enfin les séismes peuvent causer des dommages mineurs à ne pas négliger (déformations, tassements, fissures, etc.). Les ruptures de barrages dues aux séismes sont d’ailleurs très rares. Causes humaines Peuvent enfin être à l’origine d’accidents: études préalables pas assez approfondies, contrôle d’exécution insuffisant, erreurs d’exploitation, défaut de surveillance et d’entretien ou encore actes de malveillance, sabotage, attentat, guerre.
TYPES DE RUPTURE
Le risque de rupture brusque et inopinée est considéré comme très faible, voire nul. La situation de rupture paraît plutôt liée à une évolution plu s ou moins rapide d’une dégradation de l’ouvrage susceptible d’être détectée par la surveillance et l’auscultation. Les barrages en remblai peuvent être touchés par une rupture progressive, causée par un phénomène d’érosion externe ou interne. L’érosion externe est engendrée par des circulations d’eau, même peu importantes sur la crête des barrages. Le mécanisme d’érosion s’amorce à partir du bord aval de la crête et progresse jusqu’à ce qu’une brèche soit ouverte. Le phénomène peut durer quelques minutes à quelques heures selon la taille des matériaux, leur cohésion, le revêtement de la crête, la hauteur de l’eau qui s’écoule au-dessus du barrage.L’érosion interne correspond à l’entraînement des matériaux au sein du corpsde l’ouvrage ou de sa fondation. Elle est provoquée par des percolations excessivesà travers l’ouvrage. Le conduit de fuite s’agrandit par érosion jusqu’àprovoquer l’effondrement de la structure. Les barrages en maçonnerie ou enbéton sont menacés par une rupture instantanée partielle ou totale, produite parrenversement ou par glissement d’un ou plusieurs plots.
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Table des matières Résumé Abstract III Liste des Figures Liste des Photos Liste des Tableaux INTRODUCTION GENERALE CHAPITRE 1 : PATHOLOGIES,RUPTURES ET RISQUES 1. INTRODUCTION 2. APERÇU SUR LES BARRAGES A MASQUE D'ETANCHEITE 2.1. Les Organes d’étanchéités des Barrages En Terre 2.2 Géomembranes 2.2.1 Différents types de géomembranes 2.2.1.1 Premières géomembranes 2.2.1.2 Fabrication 2.2.1.3 Matériaux de base 2.3 Historique 2.4 Certification des géomembranes 2.5 Essais de contrôles préconisés 2.6 Mise en oeuvre des géomembranes 3. CAUSES DE RUPTURE DES BARRAGES 3.1. Problèmes techniques 3.2. Causes naturelles 3.3. Causes humaines 4. TYPES DE RUPTURE 5. LES MECANISMES DE RUPTURE DES OUVRAGES EN REMBLAI 5.1. L’érosion externe 5.1.1. L’affouillement 5.1.2 .Courant et chocs de corps flottants 5.1.3. La surverse 5.1.4. Exemple de cas de surverse 5.1.5. Le mécanisme de glissement 5. Les mécanismes d’érosion interne 5.1 .Exemple de cas d’érosion interne 5.2. Synthèse 6. Typologie de l’érosion et de la dispersion 6.1. Typologie de l’érosion interne 6.1.1.Les phénomènes d’arrachement 6.1.1.1 L’entraînement 6.1.1.2 L’érosion régressive 6.1.1.3 Le débourrage 6.1.1.4 La condition de boulance 6.1.1.5 La dissolution 6.1.1.6 La défloculation 6.1.1.7 L'exsolution 6.1.2. Les phénomènes de transport 6.1.2.1 Le renard hydraulique 6.1.2.2 La suffusion 8. DIAGNOSTIC D'UN OUVRAGE 8.1. Définition du diagnostic 9. DIAGNOSTIC ET ANALYSE DE RISQUE DES OUVRAGES DE GENIE CIVIL 10.PHASES D'ETUDES PREALABLES: LA RECHERCHE D'INDICE 10.1. Recherche historique 10.2. Etude géologique 10.3. Analyse morphodynamique 10.4. Topographie – données de repérage (lino et al 2000). 10.5 Inspection visuelle (lino et al, 2000) 11. LA RECONNAISSANCE GEOTECHNIQUE 11.1. Principe et objectif de la reconnaissance géotechnique 11.2. Méthodes géotechniques privilégiées pour le diagnostic desdigues 12. ESSAIS IN SITU 12.1. Choix des méthodes et critères d'implantation des reconnaissances 12.2. Essais pénétrométriques : PANDA 12.3. Essais pénétrométriques : Pénétromètre dynamique lourd (LCPC) 12.4. Essais de perméabilité Lefranc 12.5. Essais de perméabilité avec le Perméafor 12.6 Essais de cisaillement avec le phicomètre 12.7. Sondages à la pelle mécanique 12.8. Les forages mécaniques 13. CONCLUSION CHAPITRE 2 :AUSCULTATION SURVEILLANCE ET MAINTENANCE 1. AUSCULTATION ET SURVEILLANCE 1.1. Introduction 1.2. Système de génie civil et performance – définitions et principes 1.3. Surveillance 1.3.1. Profil des intervenants 1.3.2. Rôle de l’autorité de surveillance 1.3.3. Suivi du comportement des barrages en remblai 1.3.4. Suivi du comportement des fondations 1.3.4.1.Géologie des fondations 1.3.4.3. Fondation en terrain meuble 1.3.5. Surveillance des environs proches et éloignés de l’ouvrage de retenue 1.4. Plan en cas d’urgence 2. Maintenance des ouvrages de génie civil 3. Traitement des fuites : nouvelles technologies 3.1. Les parois étanches 3.1.1. Les outils pour l’exécution des travaux, les contrôles 3.2. L’injection 3.2.1. Les produits injectés 3.3. Le Jet Grouting 4. Conclusion CHAPITRE 3 : ETUDE DU CAS DE LA DIGUE D'OUED KREIRECH 1. INTRODUCTION 2. PRESENTATION DE L'OUVRAGE 2.1. Situation 2.2. Historique de l'ouvrage 2.3. Conception de la digue 2.3.1. Crête 2.3.2. Largeur de la crête 2.3.3. Longueur de la crête 2.3.4. Protection des talus 2.3.5. Cuvette 2.4. Type de la retenue 2.5. Caractéristiques de l'ouvrage 2.6. Origine de la bentonite de sodium naturelle 2.6.1. Géotextiles 2.6.2. Propriétés physiques 3. PROSPECTIONS ET SONDAGES 3.1. Procédures et équipements 3.2. Caractéristiques géotechniques du terrain 3.2.1. Sondages et profils 3.3. Reconnaissances hydrogéologiques 3.4. Résultats des reconnaissances géotechniques 3.4.1. Diagnostic 3.4.2. Géologie 4. RESULTATS D'OBSERVATIONS 5. RESULTATS ET MESURES GEOTECHNIQUES 5.1. Essais d'identifications 5.1.1. Détermination de la teneur en eau 5.1.2. Pesé hydrostatique 5.1.3. Analyse granulométrique 5.1.4. Essai de perméabilité 5.1.5. Les limites d'Atterberg 5.1.6. Valeur au bleu de méthylène 5.1.7. Essai d'évaluation des carbonates (caco3) 5.1.8. Essai d'évaluation de sulfates 5.1.9. Essai de cisaillement a la boite 5.2. Essais de dispersivité au laboratoire 5.2.1. Crumb Test (Emerson Test) 5.2.2. Double hydrometer test 5.2.3 Pinhole test (essai de trou d’épingle) 5.2.4 Commentaire 6. CONCLUSION CHAPITRE 4 : MODELISATION AVEC PLAXIS 1. INTRODUCTION 2. PRESENTATION DE PLAXIS 3. LES MODELES DE COMPORTEMENTS UTILISES DANS PLAXIS 85 3.1 Comportement élasto-plastique 3.2 Modèle élastique linéaire 3.3 Modèle de Mohr-Coulomb 3.3.1 Module d’Young 3.3.2 Coefficient de Poisson 3.3.3 Angle de frottement 3.3.4 Cohésion 3.3.5 Angle de dilatance 3.3.6 Les contraintes de traction 3.3.7 Les paramètres avancés 4. Modélisation 5. Définition des données 5.1 Hypothèses 5.2 La géométrie du modèle 5.3 Caractéristiques des matériaux 5.4 Génération du maillage 5.5 Définition des conditions initiales 5.6 Conditions Hydrauliques 6. Phases de calcul 6.1 Les déplacements 6.2 Les contraintes totales 6.3 Les points plastiques 6.4 Les pressions interstitielles 6.5 Réseau de lignes d’écoulement 6.6 Résultats 6.6.1 Interprétation 6.7 Remèdes et mise en état 6.7.1 Interprétation des Résultats 7. Conclusion CONCLUSION GENERALE References Bibliographiques ANNEXES 01 . Courbes granulométriques ANNEXES 02 . Saisie des données Plaxis
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