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Confortement des barrages en maçonnerie par des recharges aval en remblai ou en enrochements


Jean-Rémi LHERBIER, Mathieu ROY (ARTELIA), Sarah DELMAS, Patrick LIGNIER (TRACTEBEL ENGINEERING)

Éditeur : Comité Français des Barrages et Réservoirs - CFBR - ISBN 979-10-96371-09-9

Colloque : Justification des barrages : état de l’art et perspectives - Chambéry, France
Année d’édition 2019

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Title : Strengthening of masonry dams by means of downstream backfill

Résumé
Suite aux retours d’expérience de plusieurs accidents et à l’évolution de la règlementation, la nécessité de conforter certains barrages-poids en maçonnerie est apparue. Pour ce type d’ouvrage, un confortement par une recharge aval en remblai ou en enrochements est une solution souvent retenue qui a été mise en œuvre sur plusieurs ouvrages.
Une méthode de dimensionnement des recharges aval en situation statique basée sur la théorie du coin de Coulomb a été développée par TRACTEBEL. Cette méthode, applicable pour toute géométrie et rapide à mettre en œuvre, est présentée dans cet article. Elle est ensuite appliquée au cas du barrage de Dardennes, dont les travaux de confortement par recharge aval sont prévus en 2020. Afin de tester la fiabilité de cette méthode, celle-ci a été comparée aux résultats de calcul obtenus par une modélisation aux éléments finis ainsi que par des méthodes traditionnelles de géomécanique.
Par ailleurs, sous chargement sismique, les contrastes de raideur entre la maçonnerie et les matériaux du remblai aval nécessitent la mise en œuvre de calculs numériques. En effet, il convient de s’interroger sur l’apport réel du remblai en termes de raideur et sur sa capacité à modifier significativement le comportement sismique du système. En outre, un éventuel comportement dynamique déphasé entre le barrage et sa recharge peut interroger sur le comportement mécanique à l’interface entre ces deux éléments.
Dans la suite de l’article, la méthode de justification des barrages en maçonnerie confortés par remblai aval sous chargement sismique développée par ARTELIA est présentée. Cette méthode a notamment été mise en œuvre pour les barrages de La Lauch et de Bouzey. L’analyse dynamique temporelle des barrages sous séisme SES est réalisée à l’aide de modèles numériques aux différences finies. L’article décrit l’estimation préliminaire des modes propres du système, la vérification de la résistance de la maçonnerie pendant le séisme, l’évaluation des déplacements irréversibles et l’analyse fine de l’interface entre la maçonnerie et le remblai.
Au travers de ces deux méthodes développées par TRACTEBEL et ARTELIA, l’article présente ainsi une démarche complète de justification des barrages-poids en maçonnerie confortés par des recharges aval en situations statiques et dynamiques.

Abstract
Due to accidents feedback and to the improvement of standard practice, a strengthening of several masonry dams appears to be necessary. For this type of dams, strengthening by means of downstream backfill is a solution often chosen which has been implemented for several dams.
TRACTEBEL has developed a simplified method to assess the force applied on the dam by the downstream backfill which can be applied for any geometry. This quick method is detailed in this article. Calculations have been carried out to design the downstream backfill of Dardennes Dam, which will be strengthened in 2020. In order to prove the reliability of this analytical method, the results are compared with two other methods - FEM numerical model and standard geomechanical calculations.
Under seismic load, the stiffness discrepancies between the masonry and the backfill materials require numerical calculations. Those are indeed necessary to evaluate the influence of the backfill to the whole system in terms of stiffness, and to assess if it can lead to an improvement of the seismic behavior of the dam. In addition, the potential shifted dynamic responses of the dam and the backfill require the mechanical behavior at this particular interface to be investigated.
In this respect, the design methodology of downstream backfill under seismic load developed by ARTELIA is presented. This method has been used for La Lauch and Bouzey dams. The time history seismic analysis under MCE is carried out by means of the finite difference element method. This article describes the preliminary assessment of the eigenmodes, the stress-strength analysis of the masonry during the earthquake, the evaluation of the displacement due to yielding and the analysis of the dam / backfill interface.
By means of the above-mentioned methodologies developed by TRACTEBEL and ARTELIA, the article provides a way to design the strengthening of masonry dams by means downstream backfill under both static and dynamic loads.

Citation
LHERBIER, ROY, DELMAS, LIGNIER. Confortement des barrages en maçonnerie par des recharges aval en remblai ou en enrochements. In Colloque Justification des barrages : Etat de l’art et Perspectives. Chambéry : CFBR - 27,28 novembre 2019. ISBN 979-10-96371-09-9. doi : 10.24346/cfbr_colloque2019_b15


Voir aussi : Colloque Justification des barrages : état de l’art et perspectives

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