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Le barrage du Chambon
Son comportement mécaniqueLes travaux effectués
Eric BourdarotElectricité de France
Centre d’Ingénierie Hydraulique
Caractéristiques principales
Colloque le Pont 9 et 10 octobre 2012 - Barrage du Chambon
- Barrage-poids
- Hauteur : 90 m (135 m sur canyon)
- Longueur : 300 m (plots de 15 m)150 m rectiligne / 150 m courbe
- Epaisseur : 5 m en crête / 70 m à la base
- Volume 300 000 m3
- Matériaux :- Béton cyclopéen dosé de 150 à 250 Kg- Gneiss - Gunite en face amont et aval
HistoriqueConstruction : 1929-19351950 : apparition des premières déformations irréversibles de l’ouvrage1958 : découverte fissure aval sous l’évacuateur1960 : analyse des déplacements de l’ouvrage1976 : analyse LCPC mettant en évidence le phénomène de RAG1980-1990 : étude des différentes solutions :
Remplacement : variantes (0/+20/+40)Confortement
1991-1997 : 1ère campagne de travaux de confortement 2012-2014 : 2nd campagne de travaux de confortement
Colloque le Pont 9 et 10 octobre 2012 - Barrage du Chambon
Colloque le Pont 9 et 10 octobre 2012 - Barrage du Chambon
Déformations observées
Exhaussement du couronnement : 2,6 à 4 mm par an Déplacements de l’EVC :
vers l’amont : jusqu’à 5 mm par anVers la rive gauche : 1 mm par an
Déplacements en RD :Vers l’aval : 1 mm par anVers la RD :
0,3 mm par an
Impact sur l’ouvrage
Développement de contraintes de compression dans la structureBasculement de l’ouvrage vers l’amontMise en extension et fissuration du parement avalDéveloppement d’une fissuration longitudinale dans le plan du voile de drainage
Instabilité potentielle de blocs ou de plaques dans la partie amont sous l’effet d’un séisme
Conditions de stabilité au glissement de la partie rive gauche
Colloque le Pont 9 et 10 octobre 2012 - Barrage du Chambon
Réalisation d’un nouvel évacuateur de crue(1992-1997)
Colloque le Pont 9 et 10 octobre 2012 - Barrage du Chambon
Injection de la partie haute (1992/93)Ragréage des parements amont et aval
Colloque le Pont 9 et 10 octobre 2012 - Barrage du Chambon
Bétonnage de l’ancien évacuateur de crue (1995)
Colloque le Pont 9 et 10 octobre 2012 - Barrage du Chambon
Colloque le Pont 9 et 10 octobre 2012 - Barrage du Chambon
Mise en place d’une membrane PVC 1993-1995 (8400 m2)
Réalisation de 8 sciages (1995-1997)
Colloque le Pont 9 et 10 octobre 2012 - Barrage du Chambon
Principe de sciage d’une section
Colloque le Pont 9 et 10 octobre 2012 - Barrage du Chambon
Dispositif d’auscultation15 repères planimétriques24 pendules36 repères de nivellement (couronnement, galerie)10 contrôleurs de fissures8 fils16 bases (barres)5 Distofor (en puits)9 piézomètres30 points de mesure de fuites
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Effets des sciagesDéplacements radiaux au pendule (11/12)
Colloque le Pont 9 et 10 octobre 2012 - Barrage du Chambon
Retour vers l’aval : près de 20 mm8 mm en 19955 mm en 19963 à 5 mm en 1997
Déformation équivalente : 7 années (3mm par an)Atténuation mais poursuite des évolutions jusqu’en 2005Au total le retour vers l’aval représente une dizaine d’années d’évolution de gonflement.
Modélisation numérique
Reprise des évolutions vers l’amontBesoin de refaire un bilan du comportement de l’ouvrage 10 ans après la fin des sciagesBesoin d’approfondir des questions en suspens en 1992 concernant l’impact éventuel d’une fissuration en cas de séismeArrivée à maturation des modèles de comportement développés dans le code ASTERDécision en 2007 de relancer une modélisation aux éléments finis avant d’envisager une nouvelle campagne de travaux
Colloque le Pont 9 et 10 octobre 2012 - Barrage du Chambon
Approche multi-échelleEchelle micro Echelle meso Echelle macro
Aggregate
Paste
ITZ
Fissuration, déformation, contraintes...
Pression poro-mécanique
Gel
Creation de gel
Réactions chimiques
Gonflement
Remplissage de la porosité Endommagement
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Description du modèle (E. Grimal, 2007)
( )( ) ( ) +
+
−−−
−=
∂∂ ASr
SrSrSr
TTREa
tA
ref0
0
0 111exp.α
( )[ ]+++−= εtrbVAVAMP ggggg .. 0
Effet de la température
Effet de la saturation en eau sur l’amplitude des gonflements
Effets de la saturation en eau sur la cinétique des gonflements
Porosité à remplir avant développement de pression
Volume maximal de gelVolume de vide en lien avec les déformations irréversibles
Contraintes macroscopiques
temps
Α Cinetique de la RAG
temps
Pg Pression de gel
Conditions environnementales thermiques et hydriques
Pw
σ i
Pg
σ i
ε vep
ε
ε vdt Pression d’eau
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Evolution des déplacements
-250
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
250
1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040 2060 2080
Date (Années)
Dép
lace
men
ts (m
m)
-50
0
50
100
150
200
250
300
1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040 2060 2080
Date (Années)
Dép
lace
men
ts (m
m)
-100
-50
0
50
100
150
200
250
300
350
1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040 2060 2080
Date (Années)
Dép
lace
men
ts (m
m)
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
1930 1950 1970 1990 2010 2030
Date (années)
Dépl
acem
ent (
mm
)
radial
vertical
tangentiel
vertical
tangentiel
radial
vertical
amont-aval
rg-rd
vertical
amont-aval
rg-rd
Calage de Vg
Résultats de la modélisation numérique.
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Downstream view
Modélisation numérique. Contrainte de compression en face aval
Comparaison calcul-mesures
Modeling Test
Zone 1 (Positive stress are compressive)
σ 1 = 5 MPa
σ 1 = 5.5 MPa dip : 37 °
Zone 2 (Positive stress are compressive)
σ 1 = 3.5 MPa
σ 1 = 4.0 MPa dip : 2 °
Zone 3 (Positive stress are compressive)
σ 1 = 5.5 MPa
σ 1 = 3.5 MPa dip : 45 ° Tensile zone mesured
dip : 26 °
dip : 0 °
dip : 40 °
Modeling Test
Zone 1 (Positive stress are compressive)
σ 1 = 5 MPa
σ 1 = 5.5 MPa dip : 37 °
Zone 2 (Positive stress are compressive)
σ 1 = 3.5 MPa
σ 1 = 4.0 MPa dip : 2 °
Zone 3 (Positive stress are compressive)
σ 1 = 5.5 MPa
σ 1 = 3.5 MPa dip : 45 ° Tensile zone mesured
dip : 26 °
dip : 0 °
dip : 40 °
Modeling Test
Zone 1 (Positive stress are compressive)
σ 1 = 5 MPa
σ 1 = 5.5 MPa dip : 37 °
Zone 2 (Positive stress are compressive)
σ 1 = 3.5 MPa
σ 1 = 4.0 MPa dip : 2 °
Zone 3 (Positive stress are compressive)
σ 1 = 5.5 MPa
σ 1 = 3.5 MPa dip : 45 ° Tensile zone mesured
dip : 26 °
dip : 0 °
dip : 40 °
Colloque le Pont 9 et 10 octobre 2012 - Barrage du Chambon
Exploitation des résultats des simulations en vue de la conception de la nouvelle campagne de travaux
Evaluation des états de contrainte
Avec ou sans sciage suivant différentes localisationsEvaluation de l’état de l’ouvrage dans 15 à 30 ans
Principales conclusions:
Impact positif des sciages sur les états de contraintes dans la partie supérieure de l’ouvrageRéduction des niveaux de compression dans la partie supérieure de l’ouvrageRéorientation des contraintes au contact barrage-fondation en rive gauche favorable aux conditions de stabilité
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Sciage ( N=7 / S = 2500 m2)
Reprise et approfondissement des sciages
Renforcement de la partie supérieure Dispositif de précontrainte
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TirantsFibres de carbone
5 m
24 m Membrane PVC
Tirants (4200m)
Fibres de carbone
Fixations de la membrane
Vue de l’amont
Renforcement de la partie supérieureMaillage fibre de carbone1. Mise en place de tirants précontraints2. Maillage de fibres de carbone en parement amont 3. Réinstallation de la membrane PVC
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Merci pour votre attention
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