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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E. FROSSARD / C. NIETO 2COYNE ET BELLIER

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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



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h

Lc


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



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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”


-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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A – RISQUES TECHNIQUES AVEC LE COMPORTEMENT

DU BARRAGE AU PREMIER REMPLISSAGE

B – COMPORTEMENT STRUCTURAL

C – CONSEQUENCES SUR LA CONCEPTION DE MAZAR


- 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


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


Mod

ulo

de d

efor

mac

ión

[MP

a]Fox do AreiaSegredoXingoTianshengqiao IWuluwatiCethanaAlto AnchicayaAguamilpaGolillasShiroroLower PiemanMackintoshMurchisonBastyanKhao LaemKotmaleMohaleMazar CS-49Mazar CS-19<Mazar>



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Comportement à la mise en eau


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


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


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



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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



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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



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GRACIAS POR SU ATENCION

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