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Wikibardig:Analyse par éléments finis stochastiques de la fiabilité des barrages en remblai vis-à-vis du risque de glissement

De Wikibardig

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Les ouvrages hydrauliques – barrages et digues – sont des ouvrages de génie civil à risque. Leur rupture engendre des conséquences humaines et matérielles souvent dramatiques. Parmi eux, les barrages en remblai représentent une part importante du parc de barrages au niveau national comme mondial, auxquels s’ajoutent d’importants linéaires de digues en remblai fluviales et maritimes.

La sécurité structurale de ces ouvrages est traditionnellement évaluée par des méthodes déterministes ou semiprobabilistes aux états-limites. Cependant, la réglementation française en matière d’ouvrages hydrauliques a récemment évolué en préconisant pour les grands barrages la réalisation d’études de dangers (EDD) basées sur les méthodes d’analyse de risques et impliquant l’utilisation de démarches probabilistes.

Dans ce cadre, l’objectif principal de la thèse est de développer une démarche probabiliste pour l’évaluation de la fiabilité structurale des ouvrages hydrauliques en remblai vis-à-vis du mécanisme de glissement, qui constitue l’état-limite conditionnant la géométrie de ces ouvrages. Le développement d’une telle démarche nécessite de traiter trois questions scientifiques principales :

  • l’élaboration d’un modèle hydromécanique pour l’évaluation déterministe de la stabilité de l’ouvrage vis-à-vis du mécanisme de glissement ;
  • la modélisation probabiliste de la variabilité spatiale des propriétés mécaniques et hydrauliques des matériaux constituant le remblai ;
  • le couplage mécano-fiabiliste intégrant les modèles de variabilité spatiale au modèle hydromécanique.

De nombreux travaux de recherche ont été réalisés sur ces questions et sont disponibles dans la littérature scientifique. Cependant, ils ne traitent qu’une partie des aspects de la problématique globale d’évaluation de la fiabilité et l’absence de recherches intégratrices est à déplorer. Notre travail propose une démarche méthodologique intégrant l’ensemble des questions scientifiques, en mettant en œuvre des démarches de modélisation hydraulique et mécanique s’appuyant sur des données réelles disponibles sur un barrage en remblai. La démarche générale développée est appliquée à un barrage bien documenté servant de cas d’étude.

Le modèle hydromécanique utilise la méthode des éléments finis et est développé avec le code éléments finis Cast3M ouvert et compatible avec un usage en recherche scientifique. Ce modèle développé permet le calcul du facteur de sécurité de l’ouvrage par la méthode de réduction des paramètres de résistance, en intégrant un champ de pressions interstitielles calculé en régime transitoire. La variabilité spatiale des paramètres des matériaux du remblai est modélisée à partir d’une analyse géostatistique des mesures de contrôle de compactage sous forme de champs aléatoires qui sont intégrés au modèle éléments finis. Un couplage mécano-fiabiliste entre le code de calcul Cast3M et le logiciel de fiabilité OpenTURNS permet au final de propager les incertitudes au moyen de simulations de Monte-Carlo. Le modèle aux éléments finis stochastiques développé permet ainsi de caractériser la variabilité du facteur de sécurité et d’évaluer la fiabilité de l’ouvrage.


MOTS CLÉS : barrage en remblai, éléments finis stochastiques, champs aléatoires, géostatistique, fiabilité, Monte-Carlo

Thèse d’Anthony Mouyeaux soutenue le 31 janvier 2017.

Document sera prochainement téléchargeable librement.


Pour plus d'information sur l'auteur : Irstea - UR RECOVER - Equipe G2DR


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