Analyse et modélisation du vieillissement des barrages en enrochement par une approche micromécanique

Analyse et modeling of the ageing of rockfill dams by a micromechanical approach

• Auteur / Autrice : Tran Thi-Huong
• Direction : Bernard Cambou
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences. Génie civil
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de tribologie et dynamique des systèmes (Écully, Rhône1970-)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Roches, Mécanique des

Barrages

Enrochements

Mots clés libres

Vieillissement

Fluage

Effet différé

Résumé

Les barrages en enrochements comportent des blocs qui peuvent atteindre des dimensions de plusieurs dizaines de centimètres. Ces blocs rocheux présentent généralement des fissures liées à la genèse de la roche ou à la technique d’extraction. Le réseau de fissures peut évoluer sous l’action des efforts appliquées ainsi que de conditions environnementales (pluie, gel,. . ), ce qui peut conduire à la rupture de certains blocs. Suite à ces ruptures sous l'action de leur poids propre et des charges d'exploitation ces ouvrages en enrochements présentent une évolution des déformations relativement importantes au cours du temps. Le modèle numérique utilisé dans cette thèse est un modèle discret bidimensionnel. Il est fondé sur un modèle déjà développé par R. Deluzarche permettant de prendre en compte la rupture des blocs. Le modèle développé introduit la prise en compte d'une évolution de la résistance mécanique des blocs en fonction du temps et de l'évolution du climat. Les lois de vieillissement sont calées sur les essais de fluage réalisés sur des échantillons de roches en laboratoire. Différentes lois sont testées sous différents types de sollicitions à l'échelle du VER. Les mouvements réels de plusieurs barrages en enrochements ont été analysés en fonction du temps et en tenant compte de l'influence de facteurs climatiques comme la pluie, la température et le gel. L’un de ces barrages a été modélisé numériquement. La simulation du remplissage-vidange de la retenue annuelle met en lumière l'importance de l'effet cyclique sur les déformations du barrage à long terme. En fait c’est le couplage entre les ruptures différées liées à l’endommagement progressif des blocs et le chargement cyclique lié aux évolutions saisonnières du niveau de la retenue qui génère l’essentiel des déformations au cours du temps. Des facteurs de sécurité peuvent être évalués tout au long de la vie de l’ouvrage. Pour des lois de vieillissement réalistes ces facteurs de sécurité semblent diminuer légèrement au cours du temps.

Rockfill dam are composed of rock blocks whose size can reach one meter. The measurements on site of one group of rockfill dams show deformations and displacements all along their life. Blocks generally include networks of cracks whose evolution can lead to failure. The failure of a certain number of blocks governs the deformations occurring all along the live of such a work. This thesis presents a 2D discrete model based on an existing model develop by R. Deluzarche taking into account the possible failure of blocks. This work has allowed the rock strength evolution as a function of time and climate to be taken into account. The ageing law are determined by fitting experimental results of creep tests on rock blocks. Several simulations have been performed under different loading paths applied on a representative volume of blocks. A rockfill dam is numerically modelled. The deformation analysis of this rockfill dam shows the importance of cyclic effects due to the evolution of the water level. Finally, we determine the safety factor to account for the long term stability of the dam.