cfms digue de la palliere · tassements, mettent t’ils en jeu la stabilité de la digue? journée...

Diagnostic de la Diagnostic de la digue de la Palidigue de la Palièèrere

M. Fahd CuiraM. Fahd Cuira

JournJournéée technique CFGIe technique CFGI--CFMSCFMS--CFMR 27 Janvier 2011 CFMR 27 Janvier 2011

Melle AurMelle Auréélie Garandetlie Garandet

JournJournéée technique CFGIe technique CFGI--CFMSCFMS--CFMR CFMR

Contexte et problContexte et probléématique de la diguematique de la digueDiagnostic de la digue de la PaliDiagnostic de la digue de la Palièèrere

Zone d’étude de 700 m - PK 132.750 à PK 133.450 en rive droite

Localisation:⇒ Retenue de l’aménagement de Belley

Etudes géotechniques avant aménagement:

- Les sondages de 1978 ont montrés la présence d’une zone tourbeuse sur 1700 ml sur le linéaire projeté de l’endiguement et sur 5 à 10 m d’épaisseur.

- => études de tassements et de stabilité: tassement estimé = 70 à 85 cm en 1 an. Il en résulte le choix d’une digue de type gravierconstruite en 2 phases de terrassements

- un suivi spécifique sera confié au BRGM (cellules de pression interstitielles, tassomètres, inclinomètre…)pour étudier le comportement de la digue lors de sa réalisation

RRééalisation de la diguealisation de la digueDiagnostic de la digue de la PaliDiagnostic de la digue de la PalièèrereJournJournéée technique CFGIe technique CFGI--CFMSCFMS--CFMR CFMR

Tourbe et limons tourbeux

Graviers et sables

Limons sableux ou argileux

Début des travaux en janvier 1981Conclusions du BRGM en janvier 1982:

- La dissipation des pressions interstitielles dans la tourbe et limons tourbeux est très lente (àcette date 35 cm de tassement est effectif, soit 50% du tassement théorique)- La consolidation primaire n’est pas terminée et la consolidation secondaire sera importante.- Tassements ultérieurs prévisibles dans les niveaux tourbeux et avec risques de déformations latérales.

Contre canal +231.2Le Rhône +235.00

Etats des lieux actuel de la digueEtats des lieux actuel de la digue

Diagnostic de la digue de la PaliDiagnostic de la digue de la PalièèrereJournJournéée technique CFGIe technique CFGI--CFMSCFMS--CFMR CFMR

Graviers et sables

Niveau tourbeux saturésNiveau limono-sableux

M NDC B A

Digue gravier perméable

Phénomènes de sous pression

Fuites,cotes 233 – 234 m

+235.00 m +231.2

Constats visuels et suivis- Plusieurs zones de fuites repérées à mi talus aval, à partir de 1985, entre le PK 132.750

et le PK 133.450- Pas d’indice de glissement, pas de traces d’érosion (dépôts de fines non observés)..- Bon drainage du talus aval enregistré par les piézomètres B et A- la nappe des graviers mesurée par les piézomètres C, D,M donne des valeurs variant

entre 230,5 et 233,5 m; c’est donc une nappe captive.

DonnDonnéées et instrumentation disponibleses et instrumentation disponiblesDiagnostic de la digue de la PaliDiagnostic de la digue de la Palièèrere

Étude du BRGM, reconnaissances géotechniquesPiézomètrie : 7 piézomètres de crête + 2 profils complets Altimétrie : 30 bornes installées sur le cavalier, en crête


Mesures de nivellement à la borne 11 (sans les recharges)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

14/01/81

14/01/82

14/01/83

14/01/84

13/01/85

13/01/86

13/01/87

13/01/88

12/01/89

12/01/90

12/01/91

12/01/92

11/01/93

11/01/94

11/01/95

11/01/96

10/01/9 7

10/01/98

10/01/99

10/01/00

09/01/01

09/01/02

09/01/03

09/01/04

08/01/05

08/01/06

08/01/07

Dates

Tass

emen

ts (c

m) Réhaussement du cavalier en

mai 2001 pour les bornes 3 à 12

Réhaussement de la digue en juillet 2005

Réhaussement de la digue de 10 cm ?

-L’exploitant a rehaussé par 2 fois la crête de digue pour garantir la cote du cahier des charges qui est de 236,5 m au niveau du cavalier (cote crue millénale + 0,5 m) engendrant alors la réactivation des pressions interstitielles, des tassements…- Cumul des tassements à ce jour: ≈ 85 cm

11erer diagnostic de la digue (CNR 2006)diagnostic de la digue (CNR 2006)Diagnostic de la digue de la PaliDiagnostic de la digue de la Palièèrere

L’origine des fuites correspondrait à une remontée ponctuelle des eaux de nappe aux travers les horizons les plus perméables des niveaux tourbeux et limoneuxLes sous pressions liées à la nappe captive, en présence des divers processus de tassements, mettent t’ils en jeu la stabilité de la digue?


Graviers et sables

Niveau tourbeux saturés imperméables

Niveau limono-sableux

Digue gravier perméable

DISSIPATION LENTEdes pressions

interstitielles dans les terrains tourbeux - Consolidation primaire

achevée, mais fluage en cours

- Réactivation des tassements àcause des recharges en crête

Phénomènes de sous pressions liés à la nappe captive

Etude confiEtude confiéée e àà TerrasolTerrasolDiagnostic de la digue de la PaliDiagnostic de la digue de la Palièèrere

• Analyse des données disponibles :⇒ Dossier géotechnique initial⇒ Résultats du programme d’auscultation

• Modélisation numérique :⇒ Retranscrire l’évolution de l’état de la digue depuis sa construction⇒ Prédire l’évolution future des tassements⇒ Examiner la stabilité actuelle⇒ Orienter le diagnostic des désordres

• Validation des éléments de diagnostic : ⇒ Résultats des reconnaissances complémentaires⇒ Statuer sur la stabilité de la digue

• Enseignements :⇒ Paramètres et seuils d’alertes⇒ Solutions de confortement

Phase 1Phase 1(2007)(2007)

Phase 2Phase 2(en cours)(en cours)


Analyse des donnAnalyse des donnéées disponibleses disponiblesDiagnostic de la digue de la PalliDiagnostic de la digue de la Pallièèrere

Limons S

Tourbe

Limons A

Limons T

Graviers

Limons A

Limons T

Tourbe

Limons A

Graviers

Coupe de travailNS

Dossier géotechnique initial (étude BRGM 1982)



Dossier géotechnique initial (étude BRGM 1982)

γ(kN/m3)

γd(kN/m3)

e0IP

(%)LL (%) w (%)

Limons 19 15 1,0 31 78 30

Tourbe 12 5 3,6 17 47 140 à 210

Valeurs à compléter par les résultats des suivis sur site

c’(kPa)

Ф’(°)

qc(kPa)

cv(m²/s)

cc/(1+e0) cα/(1+e0)

Limons 5 25 800 3,5 10-7 0,09 --

Tourbe 10 18 -- 2,0 10-8 0,43 à 0,51 0,024 à 0,04

Valeurs à compléter par les investigations futures



Observations faites pendant et juste après édification de la digue⇒ Niveaux limoneux

⇒ Dissipation très rapide des surpressions interstitielles⇒ Stabilisation des tassements en deux mois (=> estimation de Cv)

⇒ Niveaux tourbeux⇒ Consolidation très lente⇒ Tassements en fin de construction < 50 % du tassement total théorique attendu

Digue

Limons

Tourbe

Graviers

Bagues tassométriques

Schématisation

Capteurs depression

interstitielle



Suivi des tassements depuis construction

05

1015202530354045505560657075808590

1981

1982

1983

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

Dates

Tass

emen

ts (c

m)

Rupture de pente

Fin des travaux de construction



• Palier de consolidation primaire => coefficient de consolidation et perméabilité• Palier de fluage => coefficient de fluage apparent

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

100

1000

1000

0

Temps (jours) - Echelle logarithmique

Tass

emen

ts (c

m)

Consolidation primaire

Fluage

Suivi des tassements depuis construction



Profil en long des tassements à une date donnée

235.80

236.00

236.20

236.40

236.60

236.80

237.00

237.20

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Bornes (1 à 30, Sud -> Nord)

Alti

tude

s (m

/NG

F)

juil-05juil-83

Zone de résurgences Rapport direct entre fuites et tassements

Profil de travail

Alti

tude

s fin

ales

(m/N

GF)


ModModéélisation de llisation de l’’ouvrageouvrageDiagnostic de la digue de la PalliDiagnostic de la digue de la Pallièèrere

Principes de modélisation⇒ Discrétisation en éléments finis 2D (logiciel Plaxis)⇒ Prise en compte de l’historique de l’ouvrage y compris les phases de construction⇒ Couplage entre comportements mécanique et hydraulique⇒ Lois de comportement affinées pour la tourbe et le corps de la digue⇒ Paramètres de calcul calés par l’analyse des données géotechniques⇒ Travail en grandes déformations

Maillage éléments finis 2D (éléments à 15 nœuds )



Comportement du corps de la digue (tassements)


Mise en évidence d’un effet « emporte-pièce »caractéristique des remblais sur tourbe

ModModéélisation de llisation de l’’ouvrageouvrageDiagnostic de la digue de la PalliDiagnostic de la digue de la PallièèrereJournJournéée technique CFGIe technique CFGI--CFMSCFMS--CFMR CFMR

Entraînement des deux extrémités de la digue

Comportement du corps de la digue (déformations latérales)


Comportement du corps de la digue

Contraintes principales effectives dans la digue

Formation d’effet de voûte dans le corps de digue


ModModéélisation de l'ouvragelisation de l'ouvrageDiagnostic de la digue de la PalliDiagnostic de la digue de la Pallièèrere

Comportement du corps de la digue

Zone centrale (décomprimée)

Tassements Déformationslatérales

Formation d’une zone décomprimée au cœur de la digue

Zone périphérique (peu déformable)



Comportement du corps de la digue : hypothèses⇒ Formation d’une zone décomprimée au cœur de la digue⇒ Augmentation locale de l’indice des vides et par conséquent de la perméabilité⇒ Actualisation des conditions hydrauliques en introduisant une zone centrale plus

perméable au cœur de la digue (5 à 10 fois)

k0 5 à 10 x k0 k0



Simulation du fonctionnement hydraulique : situation initiale (1982)

Perméabilitéuniforme dans la digue

+231.20

+235.00



Simulation du fonctionnement hydraulique : situation actuelle supposée

+231.20+232.50

Perméabilité x 5 au cœur de la digue

+235.00



Simulation du fonctionnement hydraulique : situation actuelle supposée

+233.50

Perméabilité x 10 au cœur de la digue

+231.20

+235.00


Reconnaissances complReconnaissances compléémentairesmentairesDiagnostic de la digue de la PalliDiagnostic de la digue de la Pallièèrere

ObjectifsValider l’hypothèse d’une décompression localisée au centre la digue Vérifier l’hypothèse d’une différenciation de perméabilités selon les zonesValider les paramètres de cisaillement des limons

Contenu : Essais au pénétromètre statique :

Qualifier la densité du corps de digue : profil longitudinal et transversalUtilisation d’une pointe piézocone => mesure continue des pressions interstitielles (contrôle du régime d’écoulement permanent)

Essais au micro-moulinet : Essais de pompage avec mesure du profil de vitesses verticalesEstimation de la perméabilité globale + contribution des niveaux traversés

Essais complémentaires sur les limons :Identification complète (w, granulométrie, teneur en CaCO3…)Essais triaxiaux CU + u.



Premiers retours des investigations : sondages CPT

P1hors

résurgences

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

0 10 20 30 40 50 60 70

qc (MPa)

Prof

onde

ur (m

) / T

N

P2zone de

transition

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

0 10 20 30 40 50 60 70

qc (MPa)

P3zone de

résurgences

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

0 10 20 30 40 50 60 70

qc (MPa)

P5zone de

résurgences

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

0 10 20 30 40 50 60 70

qc (MPa)

Toit de la digue

Base de la digue

Sondages CPT exécutés dans l’axe de la digue

Avant trou

Hors résurgences

Zone de transition

Zone de résurgences

Zone de résurgences




CPT - central

CPT périphérique

Profils en travers




0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

0 10 20 30 40 50 60 70 80

qc(MPa)

Prof

onde

ur (m

) / T

N

P4 (Côté contre canal)

P3 (Axe de la digue)

Passage en dynamique

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

0 10 20 30 40 50 60 70 80

qc(MPa)

Prof

onde

ur (m

) / T

N

P8 (Côté contre canal)

P7 (Axe de la digue)

Passage en dynamique

Profils en travers en zone de résurgences

Profil P34 Profil P78

Sondage central

Sondage périphérique


Merci !Merci !

Diagnostic de la digue de la PalliDiagnostic de la digue de la PallièèrereJournJournéée technique CFGIe technique CFGI--CFMSCFMS--CFMR CFMR


Premiers retours des investigations : relevés piézométriques

SD4

SD3 C1 SD2 C2 SD1

C3

C4

231.2

231.4

231.6

231.8

232.0

232.2

232.4

232.6

232.8

233.0

233.2

233.4co

tes

(NG

F)ZONE DE RESURGENCES

Profil en long : relevés piézométriques dans l’axe de la digue



Prédiction de l’évolution des tassements

Tassement total Tassement total en 2015en 2015

SupplSuppléément de ment de tassement / 2005tassement / 2005

Sans nouvel rechargementSans nouvel rechargement 95 cm95 cm 10 cm10 cmNouvel rechargement 50 cmNouvel rechargement 50 cm 101 cm101 cm 16 cm16 cmNouvel rechargement 100 cmNouvel rechargement 100 cm 107 cm107 cm 21 cm21 cm


SSéécuritcuritéé visvis--àà--vis de vis de la stabilitla stabilitéé dd’’ensembleensemble

((ϕϕ’’ = 25= 25°° cc’’ = 5kPa) dans les limons= 5kPa) dans les limons F = 1,30 F = 1,30 –– 1,201,20((ϕϕ’’ = 30= 30°° cc’’= 5kPa) dans les limons= 5kPa) dans les limons F = 1,40 F = 1,40 –– 1,301,30((ϕϕ’’ = 30= 30°° cc’’= 10kPa) dans les limons= 10kPa) dans les limons F = 1,50 F = 1,50 –– 1,401,40

Conditions de stabilité actuelle


Tassements calculés en crête de digue

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 1999 2001 2003 2005

Dates

Tass

emen

t (cm

)

Tassement mesuré sur siteTassement simulé


cfms digue de la palliere · tassements, mettent t’ils en jeu la stabilité de la digue? journée...

Documents