conception du barrage de mazar -comportement … · sur le rio paute .~15 km à l’aval du site de...
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CONCEPTION DU BARRAGE DE MAZAR
- COMPORTEMENT EN SERVICE
Etienne FROSSARD Directeur Technique Hydro
Cristian NIETO-GAMBOAIngénieur spécialiste pôle GEOS
COYNE ET BELLIERBureau d'Ingénieurs Conseils
Symposium du 31 Jan 2013 -Grenoble
CONCEPTION DU BARRAGE MAZAR - COMPORTEMENT EN SERVIC EG
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CONTEXTE et CONTRAT
Aménagement de tête d’une cascade hydroélectrique (2400 MW) sur le Rio Paute .~15 km à l’aval du site de Mazar : usine existante de Molino (1075 MW), et barrage d’Amaluza (ou Daniel Palacio) ~170 m
Partenaire dans un groupement d’ingénierie chargé du projet détaillé et de la maîtrise d’œuvre générale (2005-2009)Entreprise: IMPREGILO + Herdoiza-Crespo
Barrage ~170 m
Usine ~180 MW
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CONTEXTE DU PROJET DE BARRAGE
Masque b.a.
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A – RISQUES TECHNIQUES AVEC LE COMPORTEMENT
DU BARRAGE AU PREMIER REMPLISSAGE
B – COMPORTEMENT STRUCTURAL
C – CONSEQUENCES SUR LA CONCEPTION DE MAZAR
D- COMPORTEMENT A LA MISE EN SERVICE
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A- RISQUES TECHNIQUES-
Un ouvrage d’environ 170m dans un canyon étroit à p entes raides
Rive Droite
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Par similitude géométrique, mécanique, et hydrauliqu e, sur les cas de Golillas et Alto Anchicaya,
estimation des risques potentiels à Mazar:
-1) Tassements différentiels, et ouverture de jointspérimétraux du masque en RD: de l’ordre de 20cm à 35 cm, sous 80 a 100m de pression d’eau ( supposantdes modules de rigidité similaires a ceux des cas référencés );
-2) Débits de fuites 3 à 4,5 m 3/s, percolant vers l’aval, dans la base du corps du barrage.
A- RISQUES TECHNIQUES-
Comparaison Mazar, Golillas et Alto Anchicaya
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Analyse des causes:
1] A la mise en eau, tassements par cisaillements distribués dans la masse granulaire, entraînant des déflections du masque d’étanchéité en b.a.
A- RISQUES TECHNIQUES-Rive Droite
2] occurence de cisaillements localisés au contact avec la fondation, en cas de pente excesive de la fondation
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Mesures préventives: �réduction
de pente par excavations, mais limité
ici par la présence de l’évacuateur
Masque b.a.
Enrochements~ 50m
Crête
A- RISQUES TECHNIQUES-Rive Droite
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A- RISQUES TECHNIQUES- Ruptures dans le masque
Accident de Campos-Novos (Bresil, 2006, h=202m,880 MW)
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A- RISQUES TECHNIQUES- Ruptures dans le masque
Ruptures par compressionshorizontales dans le masque b.a.: diagramme de risques
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Modulos de Rigidez Evobservados en obras construidas
(Documento Icold 2002- Tabla 11-1- datos Rockfill )
0
50
100
150
200
250
0% 20% 40% 60% 80% 100%
Probabilidad de excedencia
Mod
ulo
de r
igid
ez (
MP
a)
Alto Anchicaya
Golillas
Mazar- cas « 40 / 30 »
Mazar- cas « 80 / 50 »
Pseudo-modules de rigidité: diagramme du Bulletin ICOLD CFRD
Cas « Moyen raide»
Cas « Moyen faible »
B-COMPORTEMENT STRUCTURAL
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Schéma semi-analytique simplifié du comportement du masque dans la zone centrale (élaboré à CoB) :
-effets de compression dans le plan du masque, générés par les mouvements du remblais sous le masque (calculs MEF);
-entrée par l’analyse de l’équilibre horizontal (ou vertical), avec déformations MEF (masque supposé adhérent et à joints fermés)
-analyse de l’état du masque, relativement au remblais: glissement ou adhérence ?
h
fc
Lc
P=ρρρρw.g.h
fc
fc=0
Zone en compression horizontale
ττττ , σσσσn
L
Limite dezone en compression
Conditions d’adhérence
( )
( ) ( )
. ϕ
ϕ
ffff
c
c c
pL ≤ .tanE
L = e.E L ≤ p. .tanL
h
h
Le
....
εεεεεεεε
e
B-COMPORTEMENT STRUCTURAL
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h
Lc
B-COMPORTEMENT STRUCTURAL
hc
hchc
Comportement global du masque face aux compressions excessives de
mise en eau: Figures de rupture
1) Initiation de la rupture par compression verticale quand
le remplissage atteint hc
2) Développement latéral avec la progression du plan d’eau
3) Combinaison avec la rupture par compression horizontale
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B-COMPORTEMENT STRUCTURAL Modélisation
Mouvements de cisaillement au contact avec la fondation R .D.
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Dr. Etienne FROSSARD
- Rive Droite -
Excavations réalisées (acrobatiques.. )
C- CONSEQUENCES SUR LA CONCEPTION
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Etienne FROSSARD
Conception d’une configuration spécifique pour le joint perimétral Rive Droite:
-1) Mouvements a supporter : typologie et amplitudes (Fs=1,25)
Cisaillement Transversal ~ 32 cm14 cm
Ouverture simple ~ 6 a 8 cm2,5 a 3,5 cm
Cisaillement longitudinal ~ 8 a 11cm3,5 a 5cm
Données cas modules« 40 / 30 » MPa
Données cas modules« 80 / 50 » MPa
Plinthe
Dalle de bord
PlintheDalle de bord
Fondation Remblai
C- CONSEQUENCES SUR LA CONCEPTION
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Etienne FROSSARD
Joint périmétral
spécial Rive Droite
Conception d’une configuration spécifique pour le joint perimétral Rive Droite:
-2) détail du jointcorrespondant aux mouvements du cas “40/30”
C- CONSEQUENCES SUR LA CONCEPTION
-3) Mise au point de la méthode de pose à Mazar
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Dalle de
bord, et joint spécial
Déformations horizontales d’après le modèle
numérique de 2006 (cas “80 /50”)
Mesures prises: -Division des dalles et mise en
oeuvre de joints de décompression (bois compressible “Copal”)
-Sciage sous-masque au droit de ces joints
-Enduction de bitume sur sous-masque
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C- CONSEQUENCES SUR LA CONCEPTION
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A – RISQUES TECHNIQUES AVEC LE COMPORTEMENT
DU BARRAGE AU PREMIER REMPLISSAGE
B – COMPORTEMENT STRUCTURAL
C – CONSEQUENCES SUR LA CONCEPTION DE MAZAR
D- COMPORTEMENT A LA MISE EN SERVICE
- analyse des mesures d’auscultation
- modèle numérique, analyse inverse
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1. Mesures de déplacements / Tassements / Controle topog raphique.Type de dispositif Nombre de dispositifs
installésDispositifs en fonctionnement
Cellules hydrostatiques de tassement67 24
Cellules électriques 17 0Repères topographiques (face aval)
19 19
Cabines de mesures 11 11
2. Mesures de Pression interstitielle
Type de dispositif Nombre de dispositifsinstallés
Dispositifs en functionnement
Piezometres électriques 22 21
Piezometres type Casagrande 1 1
D- COMPORTEMENT A LA MISE EN SERVICEAnalyse de l’ auscultation
Instrumentation du barrage
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Carte d’ iso-valeurs de tassements de fin de construction a fin Mai 2009- => 2 lobes principaux
D- COMPORTEMENT A LA MISE EN SERVICEAnalyse de l’ auscultation
Tassements de fin de construction
Foz do Areia
Segredo
Wuluwati
Mazar CS-49Ita
Machadinho
Barra Grande
Campos Novos
Karanhjukar
Shibuya
Xingo
Mohale
Tianshengqiao I
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
90 140 190 240 290
Altura de la Presa [m]
Ase
ntam
ient
o M
áxim
o al
fina
l de
la c
onst
rucc
ión
[m]
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Evaluation directe de modules de rigidité fin de construction
<Mazar>
Mazar CS-49
Mazar CS-19
0,0
50,0
100,0
150,0
200,0
250,0
70 90 110 130 150 170 190 210
Altura de la Presa [m]
Mod
ulo
de d
efor
mac
ión
[MP
a]Fox do AreiaSegredoXingoTianshengqiao IWuluwatiCethanaAlto AnchicayaAguamilpaGolillasShiroroLower PiemanMackintoshMurchisonBastyanKhao LaemKotmaleMohaleMazar CS-49Mazar CS-19<Mazar>
D- COMPORTEMENT A LA MISE EN SERVICEAnalyse de l’ auscultation
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Comportement à la mise en eau
D- COMPORTEMENT A LA MISE EN SERVICEAnalyse de l’ auscultation
Tassements totauxTassements dus à la seule mise en eau
Mazar L13B
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
70 90 110 130 150 170 190 210
Altura de la Presa [m]
Def
lexi
on d
e la
car
a de
hor
mig
ón [m
]
Fox do Areia
Segredo
XingoCethana
Alto Anchicaya
Aguamilpa
GolillasLower Pieman
Mackintosh
Murchison
Bastyan
Khao LaemMohale
Mazar L13B
Comparaison de déflexions max.
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Etude d’analyse inverse via le modèle numérique de 2006:
- Calibrage des parametres des materiaux par analyse inverse des mesures d’auscultacion de fin de construction;
- Application à la modélisation du remplissage, et contrôle de la conformité des prévisions du modèle par rapport aux observations;
- Utilisation du modèle pour evaluer le comportement pour la la crue maxima (CMP)
0,00E+00
1,00E-01
2,00E-01
3,00E-01
4,00E-01
5,00E-01
6,00E-01
7,00E-01
CS-01 CS-02 CS-05 CS-06 CI-2
Celda de Asentamiento
Ase
ntam
ient
o [m
]
In-situ Modelo
Calibration sur mesures de tassements-Résultats niveau 2038
D- COMPORTEMENT A LA MISE EN SERVICEModèle numérique
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« Module de rigidité » Ref. «Rockfill Modulus and settlement of Concrete Face Rockfill Dams » G.Hunter, R.Fell- J. of Geotec. Eng . ASCE Oct 2003
Analyse statistique sur 35 barrages, « bien document és ».M
odul
us
d80Tendance en d 80-1/2 d’effet d’échelle
Rupture granulats/Fracture Mechanics
TSQ+BG+Mo
Campos Novos+
Karahnjukar
D- COMPORTEMENT A LA MISE EN SERVICE
Mazar
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Premier remplissage – Profil de tassements le long de la crête (base du parapet – Niveau 2153.8 - Jul 2010)
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0 50 100 150 200 250 300 350
Distancia [m]
Ase
ntam
ient
o [m
]
Aguas Arriba Modelo Aguas Arriba Aguas Abajo Modelo Aguas Abajo
D- COMPORTEMENT A LA MISE EN SERVICEModèle numérique
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Mise en eau –Mouvements du joint périmetral Rive Droite
Cara de concreto Cara de concretoPlinto
Plinto
∆d
∆d
∆dn
∆dt
a) Sans effet géométrique
b) Avec effet géométrique
Ouverture du joint[mm]
Déplacementparallele au joint
[mm]
Déplacementnormal au masque
béton[mm]
Modele numérique a une cote d’environ2075
81 8 73
Capteur de mouvement 3D de joint ME3-4au 28/06/2010
≈80,7 26,4 73,4
D- COMPORTEMENT A LA MISE EN SERVICEModèle numérique
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• Mouvements du joint perimetral RDD- COMPORTEMENT A LA MISE EN SERVICE
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CONCLUSIONSRigidité au niveau attendu en zone 3B , significativement plus raide en 3C ( en réf. au cas « moyen faible »)
Modération des mouvements comparativement à ceux attendus au Projet ….en dehors des éventuels mouvements différés
Les mesures préventives prises à la conception placent le barrage du côté de la sécurité
Le comportement est satisfaisant jusqu’ici, et comporte des marges de sécurité
D- COMPORTEMENT A LA MISE EN SERVICEModèle numérique