Thèse soutenue

Stabilité des digues sous chargement sismique : vers une nouvelle génération de méthodes simplifiées

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Auteur / Autrice : Capucine Durand
Direction : Pierre-Yves BardEmmanuel Chaljub
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences de la Terre et de l'Univers et de l'Environnement
Date : Soutenance le 12/07/2018
Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la terre, de l’environnement et des planètes (Grenoble, Isère, France ; 1992-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences de la Terre (Grenoble)
Jury : Président / Présidente : Frédéric Dufour
Examinateurs / Examinatrices : Didier Clouteau
Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-François Semblat, Eric Vincens

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Permettant de protéger les populations des inondations, de canaliser l'eau à des fins d'irrigation ou de production d'électricité, les digues en terre sont des ouvrages stratégiques dont la rupture peut avoir des conséquences dramatiques. La stabilité de ces ouvrages doit ainsi pouvoir être assurée, notamment en cas de séisme. Cependant, étant donné le très grand linéaire qu'ils représentent, la mise en œuvre de vastes campagnes de reconnaissances et de modèles numériques complexes n'est pas toujours envisageable dans les zones de sismicité modérée. L'utilisation d'outils simplifiés, faisant appel à des données facilement mesurables, se révèle indispensable pour fournir une indication sur la stabilité de tronçons de digue soumis à un chargement sismique. Les méthodes simplifiées existantes permettant d'estimer la réponse dynamique des remblais sont inadaptées au contexte des digues. En effet, alors que les digues sont pour la plupart construites dans des vallées sédimentaires, la majorité de ces méthodes, développées pour l’étude des barrages, supposent que l’ouvrage est fondé directement au rocher. Seules deux approches permettent de prendre en compte l’interaction entre l’ouvrage et son sol d’assise (effets de site) : la méthode de Sarma(1979) et celle de Papadimitriou(2014). Cependant, la première est basée sur des hypothèses très fortes (elle considère notamment un rocher rigide et un amortissement uniforme, qui plus est très fort) et la seconde se limite à des ouvrages ayant une hauteur supérieure à 20 si{m}. L'approche développée au cours de cette thèse repose sur des hypothèses plus réalistes, en considérant notamment des géométries adaptées à celles des digues, en prenant en compte les effets de site et en adaptant la dissipation d'énergie au niveau de sollicitation. Une étude paramétrique numérique (calcul de la réponse visco-élastique par éléments spectraux en deux dimensions) est utilisée pour couvrir un ensemble de configurations géométriques et mécaniques de digues. Pour prendre en compte la non-linéarité, les valeurs d'amortissement et de dégradation du module de cisaillement sont adaptées en chaque point des modèles à partir des résultats fournis par une série de calculs en linéaire équivalent 1D. Les réseaux de neurones artificiels, dont l'apprentissage est basé sur les résultats des simulations numériques, sont utilisés pour le développement d'une nouvelle méthode simplifiée. Des abaques sont réalisés, à partir des réseaux de neurones établis, pour offrir une alternative visuelle à leur utilisation "mathématiques". Les outils simplifiés auxquels aboutit cette thèse font appel à des paramètres facilement mesurables sur le terrain. Des méthodes géophysiques sont mises en œuvre au niveau de quatre sites de digues afin d'identifier le meilleur compromis de mesures permettant d'estimer les paramètres nécessaires à l'évaluation de la réponse dynamique de l'ouvrage.