Prévision de l'hydrogramme de rupture par submersion d'un barrage en enrochement avec masque amont de béton

Les normes concernant les ruptures de barrage en remblai par submersion prévoient une rupture en 30 minutes et la formation d'une brèche de largeur égale à quatre fois la hauteur maximale du barrage, sans considérations des caractéristiques du barrage.Laurent Masson, dans son mémoire « Évaluation du gain de sécurité relié au rehaussement d'une digue munie d'un élément d'étanchéité rigide » propose une méthode pour évaluer l'hydrogramme de rupture dans le cas de la submersion d'un barrage en remblai avec un rideau de béton. Dans sa continuité, l'objectif de se mémoire est de réaliser un modèle de calcul afin de traduire le comportement d'un barrage en remblai à masque amont en béton dans le cas de sa submersion. Partant de la méthode du « Multiple WedgeAnalysis » utilisée par la U.S. Bureau of Reclamation, ce modèle incorpore des composantes géotechniques dans l'étude du glissement, hydraulique dans l'étude de la mise en mouvement des enrochements sous l'effet de la vitesse de l'eau et du gradient hydraulique, et également des composantes structurales dans l'étude de comportement du parapet et du masque de béton sous l'effet de la lame d'eau. Une fois que les tableurs de calcul des facteurs de sécurité sont établis, nous étudions les mécanismes de rupture et les hydrogrammes de rupture pour différentes scénarios afin de le comparer à la norme. Les résultats obtenus dans ce mémoire tendent à infirmer l'applicabilité de la norme des (4H, 30 min) aux barrages en enrochements à masque amont de béton, la rupture du barrage étant beaucoup plus rapide que ne le prévoit la norme. Une meilleure connaissance des scénarios de rupture dans le cas des barrages en remblai, et notamment des barrages hybrides alliant les propriétés des sols et du béton, permet d'améliorer la gestion des ressources et l'efficience des mesures de sécurité.

Abstract

Safety standards about dam security predict a30 minute long failure of embankment dams by overflowing and a breach width equal to four times the dam height. In this thesis « Évaluation du gain de sécuritérelié au rehaussementd'unediguemunie d'un élémentd'étanchéitérigide », Laurent Masson gives a method to calculate the flooding failure hydrograph of an embankment dam with a concrete seal curtain. The purpose of this thesis is to make a calculation model to predict the impact of overflow on arockfill dam with a concrete mask in the upstream facing. Beginning with the « Multiple Wedge Analysis » method used by the U.S. Bureau of Reclamation, this model has geotechnical components which are used to establish a model of sliding line, hydraulic components to study of incipient movement of rocks by high velocity gradients and drag forces, and finally structural components with the calculation of stresses in the mask and the parapet. With the different models which give security factors for each failure mechanism, we study how these mechanism interfere with each other and once the failure scenario are done, we calculate failure hydrographs. In order to evaluate the applicability of safety standards used by Hydro-Québec, we compare these hyrographs with the one we obtain by using the (4H, 30 min) standards. The results tend to invalidate the (4H, 30 min) norm by giving faster failures. A better knowledge of failure mechanism and scenarios for embankment dams and hybrid dams using both soil and concrete properties allows to improve the resources management and the efficiency of safety measures.