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International audience; The shear strength of discontinuities plays a key role in the stability of rock masses, particularly in the case of analysing the sliding stability of the rock foundations of gravity dams. This paper proposes a methodology for analysing the spatial variability of shear strength along the joints of rock mass, based on the input parameters of the Barton and Choubey's model. The aim of this approach is to evaluate the reduction of the variance of the parameters involved at full-scale by identifying a deterministic trend varying in depth and a spatial correlation calculated from a variographic analysis. An advantage of this methodology is to use a simple experimental protocol (a laser profilometer, a portable shear test apparatus and a concrete sclerometer), which generates large sets of shear strength properties for assessing their spatial variability. The methodology is illustrated in the case of the rock foundation of a concrete gravity dam. Analysis of the spatial variability conducted for this case study led to a significant reduction of the variance of the variable analysed. The advantage of this method is demonstrated through the evaluation of the probability of failure performed in a study of this structure's stability. Taking variance reduction into account in the case study led to significantly reducing the probability of failure assessed through a reliability analysis.

Journées Géoetchniques CEREMA-Ifsttar 2016, ERQUY, FRANCE, 08-/11/2016 - 10/11/2016; Conclusions pratiques du projet de recherche EDF-Ifsttar sur les fondations des barrages-poids et en particulier, la résistance au cisaillement à l'interface béton-roche.

Modelling concrete shear strength is the main difficulty in probabilistic reliability analysis of gravity dam structural safety. The main reason arises from the lack of test data on the parameters. This paper proposes a procedure for probability modelling of Roller Compacted Concrete (RCC) gravity dam shear strength based on all tests performed during dam construction and all available data. The procedure embraces several methods: statistical analysis of concrete density measured in compaction control tests, analysis of scatter at different spatial scales, data unification, and a suggested physical formulation of the RCC intrinsic curve. A case study demonstrates the applicability of the procedure on an existing RCC gravity dam using data from records and tests performed during the construction period. This procedure for modelling RCC properties opens the way for undertaking a reliability assessment of dam structural safety. The probability distributions obtained for shear strength are incorporated into the formulation of the shear strength limit state using a first order reliability method FORM and Monte Carlo simulations, La modélisation des résistances au cisaillement du béton constitue la principale difficulté à une analyse fiabiliste probabiliste de la sécurité structurale des barrages-poids. La raison principale est liée à une insuffisance d'essais sur ces paramètres réalisés en phase de construction. Cet article propose une démarche pour la modélisation probabiliste des résistances au cisaillement des bétons BCR des barrages poids, qui mobilise tous les essais réalisés lors du chantier et toutes les informations disponibles. La démarche fait intervenir différentes méthodes : l'analyse statistique des densités mesurées lors du contrôle de compactage, l'analyse des dispersions aux différentes échelles spatiales, l'unification des données, une proposition de formulation physique de la courbe intrinsèque du BCR. Une étude de cas montre l'applicabilité de la démarche sur un barrage-poids en BCR existant, au moyen des données d'archives et des essais réalisés lors du chantier de construction. Cette démarche pour modéliser les propriétés du BCR permet d'engager une évaluation fiabiliste de la sécurité structurale du barrage. Les lois de probabilité obtenues pour les résistances au cisaillement sont intégrées dans la formulation de l'état-limite de résistance à l'effort tranchant par une analyse fiabiliste de premier ordre FORM et des simulations de Monte Carlo.

Journées géotechnique Cerema, LACANAU, FRANCE, 13-/10/2015 - 15/10/2015; Présentation des essais de cisaillement réalisés sur des interfaces béton-roche de taille métrique.

The construction of a gravity dam on a rock foundation requires a justification of the stability against the sliding at the interface between concrete and rock. Several studies on the shear behavior of rock shear discontinuity showed that this behavior depends on the morphology of the rock surface. The characterization of the rock surface morphology must be an inseparable factor in the study of shear behavior of concrete-rock interface. Many studies had performed to characterize the roughness of a natural rock surface using several parameters. A digitalization of the surface is required before the calculation of these parameters. Most of the used techniques allow measurements in laboratory on surfaces of small dimensions relative to those of a gravity dam foundation. The digital image correlation with projection of textured light is recently developed and used to measure the roughness on large in-situ areas with a high measurement resolution. This technique is studied to test their feasibility for digitizing the morphology of the rock surface of a gravity dam foundation. Different surfaces of granite with different dimensions were digitized with an apparatus using the technique of digital image correlation with projection of textured light. They have defined the concept of representative elementary surface in the case of a granite surface. This characterization of rock foundations should characterize in a better way the shear behavior of the concrete-rock interface., La construction d'un barrage-poids sur une fondation rocheuse nécessite une justification de la stabilité vis-à-vis du glissement à l'interface entre béton et roche. Or les nombreuses recherches sur le comportement au cisaillement d'une discontinuité rocheuse ont mis en évidence que le comportement dépend en partie de la morphologie de la surface rocheuse. L'étude du comportement au cisaillement d'une interface béton-roche doit donc comprendre la caractérisation de la rugosité de la surface rocheuse. Cette dernière présente des irrégularités à différentes échelles. Plusieurs paramètres ont été définis pour tenter de caractériser quantitativement la rugosité d'une surface rocheuse. Le calcul de ces paramètres nécessite préalablement une digitalisation de la surface rocheuse. La plupart des techniques de mesure utilisées permettent des mesures en laboratoire sur des surfaces de petite dimension relativement à celles d'un plot d'un barrage-poids. La technique de stéréo-corrélation d'images avec projection de lumière texturée récemment développée permet d'effectuer des mesures de rugosité in-situ sur de grandes surfaces avec une grande résolution de mesure. Elle a donc été étudiée pour évaluer la faisabilité de la digitalisation de la morphologie de la fondation rocheuse d'un barrage-poids. Des mesures de la rugosité sur des surfaces naturelles de granite de différentes dimensions ont été effectuées par stéréo-corrélation d'images avec projection de lumière texturée. Elles ont permis de définir la notion de surface élémentaire représentative, dans le cas d'une surface granitique et pour ce domaine d'application. Cette caractérisation supplémentaire des fondations rocheuses.

Colloque CFBR « Fondations des barrages : caractérisation, traitements, surveillance, réhabilitation », Chambéry, FRA, 08-/04/2015 - 09/04/2015; National audience; The Dardennes dam has just celebrated its 100th anniversary. It's a gravity arched dam, made out of masonry, 35 m-high. Its reserve, about 1 hm3 of capacity, is fed by the overflows of the spring called the Ragas, and supplies water to the city of Toulon downstream. The spillway of the dam is now undersized as regards the new French standards. In addition, the significant dam leaks and measured under-pressures in its foundation have led the State Service for the control of the safety of hydraulic structures to prescribe a complete diagnosis regarding the dam safety. The studies and necessary investigations for diagnosis have been engaged by the city of Toulon. A consortium of two engineering companies, the Society of Canal de Provence and Tractebel Engineering - Coyne et Belier is in charge of the project. The 2012 - 2013 geotechnical investigations engaged in order to recognize the main mechanical characteristics of the foundation enabled to validate geotechnical assumptions, and to provide the necessary data for a precise stability analysis. Nevertheless, the incidents that occurred during the geotechnical investigation works, because of the complex geological context, have led firstly to adapt the initial investigation program and secondly to amend the project as initially designed, reinjection of the rock foundation. Today, the project has evolved into a dam reinforcement with a downstream foot bank.; Le barrage de Dardennes vient de fêter ses 100 ans. C'est un ouvrage poids arqué, en maçonnerie de 35 m de hauteur, dont la retenue, d'une capacité d'environ 1 hm3 permet de stocker les excédents de la source du Ragas afin de sécuriser l'alimentation en eau de la ville de Toulon, située juste en aval. L'ouvrage présente aujourd'hui un évacuateur de crues sous-dimensionné au regard des standards actuels, et des niveaux de fuites et de sous-pressions qui ont conduit le Service de Contrôle de Sécurité des Ouvrages Hydrauliques appuyé par Irstea, à prescrire un diagnostic sur les garanties de sûreté pour ce barrage. Les études et investigations nécessaires à ce diagnostic ont dès lors été engagées, sous la maîtrise d'ouvrage de la Ville de Toulon et la direction d'un consortium de deux bureaux d'études agréés, la Société du Canal de Provence et Tractebel Engineering - Coyne et Bellier. Les reconnaissances géotechniques réalisées fin 2012 - début 2013 pour reconnaître la nature de l'assise du barrage ont permis de valider certaines hypothèses géotechniques et d'affiner le calcul de stabilité du barrage. Toutefois, les incidents intervenus pendant les travaux du fait de la complexité géologique du site ont conduit en premier lieu à en adapter le programme, puis à modifier fondamentalement le projet de confortement par injection en fondation initialement imaginé. Les études de diagnostic ont finalement abouti à proposer la mise en place d'une recharge en pied aval du barrage.

Présentation, résultats et analyses de l'essai de faisabilité du projet de recherche EDF-Ifsttar 'CIBEFHY' : essai de cisaillement d'une interface béton roche à l'échelle métrique.

International audience; In January 2006 the French Committee on Dams and Reservoirs – FrCOLD - issued provisional guidelines for structural safety of gravity dams. It was the first attempt to produce a semi-probabilistic limit-state method for the design of hydraulic works, in a format similar to the Eurocodes. After 5 years of a progressive implementation of those guidelines, FrCOLD decided to produce an upgraded and enriched version of the guidelines. This task was undertaken beginning of 2011 and fulfilled mid-2012 through a FrCOLD project conducted by a working group representing the French engineering industry and related government agencies. This paper accounts for the work done over one and half year, discloses the feedback gained from the recent engineering practice and details the structure and the content of the document to be published end of 2012. It is arranged according to the limit-state format: design situations and associated loading combinations, geological model, characteristic trength values, limit states and corresponding verification analyses. With other guidelines already issued (Structural safety of embankment dams and dikes, Hydraulic works and seismic safety) or under production (Safety of dams during floods), the major aspects of dam safety will be covered, allowing for introducing the main requirements for dam safety in French regulations in a very near future.

Masonry dams that were built a century ago or more are often reassuring due to their apparent condition, but could sometimes raise some concerns when comprehensively monitored and adequately investigated. The actual communication is illustrated by means of three case histories. Cennes-Monestiés dam, the oldest, was calculated without consideration of uplift pressures znd has been reinforced in 1966 by means of entirely sealed anchors. Recent 2D and 3D calculations showed a marginal stability in the event of major flood, when concomitant with a given loss of anchors tension. The weir elevation was then lowered in 2008. A pendulum was installed and two boreholes were performed in order to review the safety conditions by means of a reduction of actual uncertainty. Mesce dam was subject in 2008-2009 to series of investigations using both destructive and non destructive techniques. This provided a set of informations: local measurements achieved under operating conditions, monitoring, physico-chemical measurements of reservoir retained water as well as drains collected water, drilling of a new drain with physical and mechanical characterization of recovered cores, water tests, digital camera imagery of drains walls, seismic and electrical geophysical tests. Following these transversal investigations, it was possible to explain the various observed hydraulic phenomena (leakage, increased pressure). For Dardennes dam, monitoring since 1970 showed a significant increase in uplift pressures and leakage rates. Measurements showed that the benefit provided by the grouting of the 1960s and partial drainage of 1998, is gradually annihilated. Various investigations carried out, or planned for the short-term will allow to characterize the process (i.e. mainly dissolution), to understand its kinetics and draw conclusions about the essential characteristics controlling the stability. These examples show how to set up protocols and methodologies involving different means of investigation to better use the available information and optimize the investigations., Les barrages en maçonnerie construits il y a un siècle ou plus rassurent souvent par le bon aspect des parements mais inquiètent parfois par leurs contenus ou leurs performances dès qu’on prend les moyens de les investiguer finement ou de les ausculter. La communication est illustrée par trois cas. Le barrage de Cennes-Monestiés, le plus ancien, ayant été calculé sans tenir compte des sous-pressions, avait dû être conforté en 1966 par des tirants d’ancrage scellés sur toute la longueur des forages. Des calculs récents 2D et 3D ont montré une stabilité précaire en cas de forte crue dans l’hypothèse d’une certaine perte de tension des tirants. Le seuil déversant a alors été abaissé en 2008. Un pendule a été installé et deux forages ont été réalisés qui permettront de revoir les conditions de sécurité en diminuant les incertitudes. Le barrage des Mesce a fait l’objet en 2008-2009 d’un ensemble d’investigations utilisant des techniques à la fois destructives et non destructives. On dispose ainsi d’un faisceau d’informations : reconnaissances ponctuelles réalisées au cours de la vie de l’ouvrage, auscultation, mesures physico-chimiques des eaux de la retenue et des drains, forage d’un nouveau drain avec caractérisation mécanique et physico-chimique des matériaux, essais d’eau, imagerie de paroi, mais aussi essais géophysiques sismiques et électriques. A l’issue de ces investigations croisées, il a été possible d’expliquer les différents phénomènes hydrauliques observés (fuites, hausse des pressions). Pour le barrage de Dardennes, l’auscultation depuis 1970 montre une hausse sensible des sous-pressions et des débits de fuite. Les mesures montrent que le bénéfice apporté par les injections des années 1960 et le drainage partiel de 1998 est progressivement annihilé. Diverses investigations réalisées ou prévues à court terme permettront de caractériser les processus (dissolution ?), d’approcher leur cinétique et d’en tirer les conséquences sur les caractéristiques essentielles pour la stabilité. Ces exemples montrent comment mener un diagnostic approfondi associant différents moyens d’investigation, pour mieux valoriser les informations disponibles et optimiser les investigations.

L’objectif de cette communication consiste à présenter, au travers d’un exemple d’application, la mise en oeuvre couplée de méthodes de la sûreté de fonctionnement et de la fiabilité permettant d’évaluer la sécurité structurelle du barrage dans un format probabiliste. Une analyse de fiabilité des structures consiste à modéliser par variables aléatoires les incertitudes liées aux chargements et aux résistances d’un ouvrage et à les intégrer dans les calculs de stabilité afin d’évaluer leur impact sur la sécurité structurelle du barrage. Le cas d’étude correspond au barrage de Xoldocogagna, un barrage-poids en BCR de 32 m de hauteur (classe A), situé dans les Pyrénées Atlantiques. Cette étude de cas a mis en évidence l’intérêt de l’étude de danger comme outil permettant d’établir un constat du niveau de sûreté global du barrage et des ouvrages annexes et de prioriser les mesures destinées à la réduction des risques. En particulier, l’étude de danger a permis de comparer l’impact des aléas sismiques et hydrologiques. Enfin la méthode d’analyse de fiabilité des structures a permis d’évaluer une probabilité de défaillance du barrage, mais surtout d’évaluer l’impact des différents aléas (hydrologique, sismique, matériaux, …) sur la sécurité structurelle de l’ouvrage.

National audience; Cette communication propose une démarche fiabiliste pour l’évaluation de la sécurité structurale des barrages-poids. Un modèle de génération stochastique de crues est utilisé pour l’évaluation probabiliste de l’action hydrostatique. La modélisation probabiliste de la résistance à la traction et au cisaillement est réalisée à partir d’une méthode de fusion des données disponibles et à l’aide d’une formulation physique proposée pour la courbe intrinsèque du béton de barrages. Les états-limites de fissuration et de cisaillement sont analysés au moyen des méthodes fiabilistes (FORM et simulation de Monte Carlo) pour le cas d’un barrage-poids en Béton Compacté au Rouleau.