Comité Français des Barrages et Réservoirs

doi_cfbr_colloque2016_a04

Évaluation probabiliste de la sécurité des ouvrages hydrauliques en remblai vis-à-vis du mécanisme de glissement par la méthode des éléments finis stochastiques

Anthony Mouyeaux , Claudio Carvajal, Laurent Peyras (Irstea), Philippe Bressolette, Claude Bacconnet, Pierre Breul (Clermont Université, Université Blaise Pascal, Institut Pascal)

Éditeur : Comité Français des Barrages et Réservoirs - CFBR
Colloque "Sûreté des barrages et Enjeux" - 23 et 24 novembre 2016 - Chambéry, France
Année d’édition 2016 - Pages : 41 à 53
ISBN : 979-1096371-02-0

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Title : Reliability evaluation of earth dams regarding slope instability using stochastic finite element method

Résumé
Les ouvrages hydrauliques en remblai (barrages et digues) sont des ouvrages particuliers dont la sécurité se doit d’être constamment assurée. La stabilité au glissement de ces ouvrages est traditionnellement évaluée dans l’ingénierie par des démarches déterministes à l’équilibre-limite faisant intervenir les méthodes des tranches. Cependant, des méthodes plus évoluées comme celle des éléments finis sont plus appropriées, notamment dans le cas de configurations complexes, ou de matériaux compressibles. De plus, les études de dangers de barrages demandent désormais d’évaluer des probabilités de rupture relatives à certains scénarios, ce qui n’est pas toujours aisé. Un travail de thèse a été proposé par IRSTEA afin de développer une démarche probabiliste permettant l’évaluation de la fiabilité structurale d’un ouvrage hydraulique en remblai par rapport au risque de glissement basée sur les données réelles d’un barrage d’étude. Elle propose dans un premier temps une modélisation probabiliste du champ de pressions interstitielles. La variabilité spatiale de la perméabilité des matériaux est modélisée par un champ aléatoire. Les résultats de cette modélisation montrent un bon accord avec les mesures d’auscultation réalisées sur l’ouvrage. Dans un second temps, le champ de pressions obtenu est utilisé comme donnée d’entrée dans un modèle mécanique de calcul du facteur de sécurité par la méthode de réduction de paramètres. Dans ce calcul, les paramètres de cisaillement – cohésion et angle de frottement – sont également représentés par des champs aléatoires de façon à prendre en compte leur variabilité spatiale. La probabilité de défaillance de l’ouvrage est finalement obtenue grâce à des simulations de Monte-Carlo.

Abstract
Hydraulic works (dams and dykes) are specific structure. Their safety must be constantly assured. Embankment slope stability is traditionnaly evaluated in engineering with limit equilibrium deterministic approaches based on slices methods. However, more complex methods like finite elements are more appropriate, particularly in case of more complex geometries or compressible materials. More, hazard studies require now to determine the failure probabilities related to different scenarii, which could be quite difficult . IRSTEA proposed a thesis work to develop a probabilistic approach allowing structural reliability evaluation of earth dam regarding slope instability based on real data of a dam case study. It proposes on the one hand a probabilistic modelisation of the pore water pressures field. The spatial variability of materials’ hydraulic conductivity is modeled with a random field. The results show a great agreement with monitoring measurements realized on the studied dam. On the other hand, the obtained pressures field is used in a mechanical model which compute the factor of safety with the strength reduction technique. In this computation, the shear strength parameters – cohesion and friction angle –are also represented by random fields in order to model their spatial variability. The failure probability of the dam is finally obtained with Monte-Carlo simulations.

Citation
MOUYEAUX Anthony, CARVAJAL Claudio et Al. Évaluation probabiliste de la sécurité des ouvrages hydrauliques en remblai vis-à-vis du mécanisme de glissement par la méthode des éléments finis stochastiques. In Colloque "Sûreté des barrages et Enjeux". Chambéry : CFBR- 23,24 novembre 2016. ISBN 979-1096371-02-0 . p. 41-53. doi : 10.24346/cfbr_colloque2016_a04

Voir aussi : Colloque "Sûreté des barrages et enjeux"


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