Stabilité des barrages voûtes réhabilités Barrage des … · Calculs statiques (face amont)...
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1 Stabilité des barrages voûtes réhabilités Barrage des Toules CFMR-CFBR / 23 mai 2013 Dr. Cane Cekerevac
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Stabilité des barrages voûtes réhabilités Barrage des Toules
CFMR-CFBR / 23 mai 2013
Dr. Cane Cekerevac
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Spitallamm arch dam
Seeuferegg dam
Surélévation du réservoir pour 23 m
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Seeuferegg
Gravity dam, H=42 m, 1932
Spitallamm
Arch dam, H=114 m, 1932
Surélévation du réservoir pour 23 m
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Visite Cours Barrage / GC / EPFL
13 novembre 2012
Confortement du barrage des Toules
• Caractéristiques du barrage
• Etudes du barrage existant
• Projet du confortement et travaux
• Conclusion
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Location du barrage
Les Toules arch dam Spitallamm arch-gravity dam
SUISSE
L’aménagement des
Forces Motrices du
Grand-St-Bernard
FGB
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Construction du
barrage
1955 - 1964
8
9
10
1955-58, H = 25 m
11
1960-64, H = 86 m
12
1960-64, H = 86 m
Caractéristiques
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Altitude du couronnement 1811 msm Hauteur 86 m Longueur du couronnement 460 m Epaisseur 20.5 m Volume de béton 235’000 m3
Volume de retenue 20.5 mio m3
Volume des apports annuels 100 mio m3
Les problèmes
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Joint Prepakt
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-0.9-0.8
-0.7-0.6-0.5
-0.4-0.3-0.2
-0.10.00.1
0.20.30.4
0.50.6
1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
Extensomètre N°2
Bloc 13
Joint Prepakt – Bloc 13
Extensomètre horizontal
+ Fe
rmet
ure
en
mm
1 ère étape
2 ème étape
Déformation de 0.05 mm/an depuis 1993
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Géologie : Gneiss & Micaschistes
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Géologie : Gneiss & Micaschistes
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5 6 7
Micaschistes (E = 5’000 MPa)
Bloc 6
Gneiss
Bloc 6
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Déplacement irréversible de 4 mm en 30 ans
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
68 70 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 00 02 04
mesuré calculé écart irréversibilité poussée de l'eau saison
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Gneiss – G1
Micaschistes – M3
Graviers
Barrage
Renfort
Gneiss – G2
Analyse statique: FS = 1.18 (1.50 requis)
Analyse dynamique: FS = 0.83 (1.10 requis)
Spaccta
Montagna
Dosso
Hoover
Paute MazarMauvoisin
Vajont
Mratinje
Luzzone
El Cajon
Contra
Emosson
Ziller
Koelnbrein
Valle di Lei
Santa Maria
Cavagnoli
Naret
Roggiasca
Z'mutt
Schlegeis
Nalps
Moiry
Limmern
KopsMalvaglia
Val GallinaOsiglietta
Gigerwald
Zeuzier
Hongrin nord
Hongrin sud
Inguri
Punt dal Gall
Châtelot
Curnera
Kawaji
Abugawa
Kamishiba
Kawamata
Kurobe
Managawa
Asahi
0
5
10
15
20
25
30
50 100 150 200 250 300
hauteur du barrage [m]
C :
co
eff
icie
nt
de
ha
rdie
ss
e L
om
ba
rdi
Les Toules ( h = 88m , C = 35 )
H
S ,V
C = S2 / ( H · V )
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Co
effi
cie
nt
d’e
lan
cem
ent
Hauteur du barrage [m]
H=86 m L= 460 m L/H=5.35 Volume: 235’000 m3
C=35 (S2 / (H·V))
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Séisme : Intensité pour une période de retour de 10’000 ans
LES TOULES I = 9.0 => 0.35 g
À l’époque: 0.10 g !!!
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Cas de charges critique : - poids propre - Sediments - Lac plein - Hiver
st = 5.3 MPa
Calculs statiques (face amont)
Calculs dynamiques (face avale)
st =11.4 MPa
Les objectifs du
confortement
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Renforcement de la voûte et résolution des problèmes annexes (Joint Prepakt et déplacement Bloc 6)
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Augmentation de la sécurité en cas de crues extrêmes
Adaptation aux nouvelles recommendations sismiques (OFEN 2003)
Les solutions
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Inventaire complet des solutions possibles
Avec confortement du barrage Sans confortement du barrage
Barrage à
l’aval
(Sarraire)
(contrepres-
sion) selon AP
de Gicot en
1948
Abaissement du niveau de la retenueRenforcement (armature) de
la section du barrage
Epaississement de la section
du barrage
Sur les
rives
Au centre et
aux reins
Armature/
PrécontrainteCeinture
sismique
Nouvelles
retenues
Liaison avec autres
aménagements
Fib
res e
n
carb
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Em
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lum
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G-D
ixen
ce
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31
Barrage de Sarraire (Projet Gicot 1948) Hauteur : 125 m / Longueur Couronn.: 420 m Rapport L/H : 3.36 / Surface : 28’000 m2 Volume : 550’000 m3 / Elancement : 11.4
La solution retenue
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Confortement en béton
(2009-2010) Colonnes de cisaillement (2008-2009) Butée rive gauche (2008)
30’000 m3 béton par
confortement 9 colonnes
L = 16 m
D = 700 mm
7’000 m3
Durée des travaux: 2008 - 2011
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8.1 MPa (-30%)
Calculs statiques:
Calculs dynamiques:
Face avale
3.0 MPa (-45%)
Face amont
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Résistance requise 45 MPa
Béton 28 jours [MPa]
365 jours [MPa]
Type I 30 50
Type II 25 37
Réduction du dosage en ciment
Type I Type II
Cement: 190 kg/m3 175 kg/m3
Cendres volantes: 110 kg/m3 125 kg/m3
Plastifiant: 1.2% 1.2%
Entraineur d’air: 0.8% 0.8%
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Après 30 jours: 37 °C
(DT = 27°C)
Après 720 jours: st = 1.8 MPa
Hypothèse: début le 1er Mai Température du béton frais: 10°C Levée de 1.5 m – temps de recouvrement: 4 jours
Post-cooling (tuyaux refroidissement chaque 3m)
Thermomètres dans les levées (each 9 m)
Elévation réelle de température: DT = 20-22°C
Barrage existant
Confortement
0
5
10
15
20
25
30
35
40
16
.06
.20
09
23
.06
.20
09
30
.06
.20
09
07
.07
.20
09
14
.07
.20
09
21
.07
.20
09
28
.07
.20
09
04
.08
.20
09
11
.08
.20
09
18
.08
.20
09
Te
mp
éra
ture
[°C
]
Date
Bloc 19 - Temperature at 1757.30 (Lift 29)
1
2
37
38
39
40
Calculs EF - Résultats:
Calculs statiques: FS = 2.73 1.18
Calculs dynamiques: FS = 1.31 0.83
Le déroulement
des travaux
41
42
2008
43
44
45
46
2009
2010
47
48
2008-2010
49
2008-2010
50
51
20
10
RD
– 2
01
1 R
G
52
2010
53
54
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Instrumentation et
remise en eau
56
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Instrumentation
98 Points de nivellement 11 Cibles de visées 19 Déformètres linéaires 12 Déformètres 3D 22 Télédilatomètres 12 Extensomètres dans joint Prepakt 49 Extensomètres en rocher 4 Extensomètres télétransmis 29 Clinomètres 20 Débits d’infiltration (jaugeage) 34 Contrôle des fissures 67 Pièzomètres 6 Pendules directs 9 Pendule inverses 10 Pendules optiques 19 Prismes 360° 40 Téléthermomètres 11 Inclinomètres TOTAL: 472 mesures et appareils => 1 pièce / 650 m3 !
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