Le comportement de grands barrages en enrochement d'Hydro-Québec à la suite des tassements différentiels de l'enrochement lors de la mise en eau a amené l'entreprise à se questionner sur les relations contraintes-déformations de l'enrochement et ce qui les influence. Pour le barrage Romaine-2, il était d'autant plus important que l'enrochement soit rigide et ne connaisse pas de grands tassements différentiels puisque le noyau est en béton asphaltique. Il est donc plus étroit et a des pentes plus raides que les ouvrages zonés en enrochement à noyau de till qu'Hydro-Québec à l'habitude de construire. Pour évaluer les propriétés et les tassements de l'enrochement, une revue des facteurs d'influence de ces paramètres est importante et a été réalisée dans le cadre de ce mémoire. Ensuite, plus spécifiquement, l'influence de ces facteurs sur l'enrochement du barrage RO-2 a été analysée. Il a été conclu que l'enrochement utilisé pour la construction du barrage Romaine-2 est de bonne qualité, a été mis en place adéquatement et a montré de hautes masses volumiques, de faibles tassements et des modules de déformation élevés.

Des planches d’essai en enrochement ont été construites dans le but de déterminer les conditions de compactage optimales des zones d’enrochement de la Romaine-2. Ces planches d’essai ont été compactées en utilisant une nouvelle technologie de compactage, soit le contrôle de compactage en continu (Continuous Compaction Control (CCC)). L’objectif principal de ce mémoire est d’évaluer le potentiel d’utilisation de cette technologie pour l’analyse de la performance des barrages en remblai. Pour se faire, les données CCC des planches d’essai et les résultats des essais in-situ réalisés sur celles-ci ont été utilisés. Premièrement, une méthode de traitement des données CCC a été développée. Par la suite, à partir des données CCC triées et traitées des planches d’essai, un paramètre de compactage, dit CMVr, est développé. Ce paramètre est représentatif des conditions de compactage des différentes planches d’essai, tout comme les résultats des essais in-situ. Des relations ont donc été développées entre le CMVr et les modules de déformation issus des essais in-situ. Les résultats montrent que les modules de déformation augmentent avec l’augmentation du CMVr, tel qu’attendu. Toutefois, une dispersion non négligeable des données est observée autour des relations. Afin de confirmer les tendances obtenues, il est recommandé de réaliser plus d’essais in-situ pour un même matériau et de les effectuer à différentes passes de compacteur afin d’élargir le spectre d’énergie de compactage évalué. Autrement, la technologie CCC est considéré prometteuse pour l’analyse de performance des barrages en remblai. Vu son caractère continu, les zones de faiblesse peuvent être rapidement ciblées. Des analyses supplémentaires sont toutefois nécessaires afin d’utiliser le CCC dans le but d’estimer les tassements d’un barrage

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L'érosion de contact est un processus d'érosion interne pouvant être retrouvé dans les barrages en remblai et les digues qui peut mener à la rupture de l'ouvrage. Elle se définit comme le détachement et l'entraînement au travers d'un sol grossier de particules d'un sol fin, sous l'effet d'une sollicitation hydraulique parallèle à l'interface entre les deux matériaux. Cette étude vise à comprendre et à identifier les processus contrôlant l'érosion de contact avec un sol fin étalé (till de Romaine 3) lorsque combiné à différents matériaux grossiers. Pour étudier le processus d'érosion, un dispositif expérimental original a été développé. De plus, dans le but de bien comprendre les processus en jeu avec le sol fin étalé, des essais ont également été effectués avec des sols uniformes afin de servir de comparatif. Il s'avère que l'étalement granulométrique du sol fin a un impact important sur l'initiation et la progression de l'érosion de contact alors que différents mécanismes comme le pavage et le colmatage peuvent se développer et limiter l'érosion, ou même l'arrêter. En se basant les résultats expérimentaux de la présente étude ainsi que ceux recensés dans la littérature, un modèle d'évaluation du seuil de l'érosion est proposé. De plus, une approche expérimentale est proposée afin de faciliter l'étude de l'érosion de contact des sols fins pulvérulents à granulométrie étalée. Finalement, une conceptualisation de l'évolution de l'érosion de contact en fonction de la dimension des particules du sol fin et du sol grossier ainsi que de la sollicitation hydraulique est proposée. Avec cette dernière, la susceptibilité du till de Romaine 3 à l'érosion de contact est définie. / Contact erosion is an internal erosion process that can be found in embankment dams and dikes which can lead to failure. It is defined as the pullout and dragging of fines from a base material through an adjacent coarser material under seepage parallel to the interface. This study intends to understand and to identify the mechanisms that control contact erosion with a well-graded base soil (Romaine 3 till) combined with different filter materials. To study the erosion process, a new experimental setup has been developed. Also, in order to properly assess the mechanisms involved with a well-graded base soil, comparative tests have also been performed with poorly-graded base soils. It was found that the grading of the base material as an important impact on the initiation and progression of contact erosion as different mechanisms such as paving and clogging can develop to limit or even stop the erosion. With the experimental results of this study as well as those found in the literature, a model for contact erosion threshold evaluation is proposed. Additionally, an experimental approach is proposed in order to simplify the study of contact erosion for well-graded base soils. Finally, a conceptualization of the erosion process (initiation and evolution) depending on the grain size of both filter and base soils and on the hydraulic solicitation is proposed. The Romaine 3 till susceptibility to contact erosion is assessed with latter conceptualization.

Les matériaux granulaires contenant des particules grossières sont largement utilisés dans les grands travaux de géotechniques, comme les remblais et les barrages. L'étude du comportement mécanique de ces matériaux nécessite des appareils d'essai à grande échelle, ce qui entraîne des programmes de test coûteux et difficiles à réaliser. Par conséquent, dans la plupart des projets en cours, des échantillons contenant des matériaux à grains fins avec granulométries parallèles et des caractéristiques physiques similaires aux matériaux d'origine sont préparés et les résultats obtenus sont directement utilisés lors de l’analyse et la conception des structures. Cependant, des études récentes ont confirmé que l'effet de la taille des particules provoqué par l'utilisation de cette technique devrait être considéré. Pour améliorer la compréhension de cet effet, dans la première partie de cette étude, l'influence de la taille des particules sur les propriétés mécaniques des matériaux du filtre du barrage Romaine-3 est étudiée à l'aide d'une série d'essais triaxiaux de compression monotone dans des conditions drainées et non drainées ainsi que des essais triaxiaux à chargement répété (RLT). Les résultats des tests drainés et non drainés ont montré qu'il n'y a pas de changement dans la pente des CSL dans l'espace p’-q. Les résultats du test RLT indiquent également que le module chargement-déchargement augmente avec l'augmentation de la taille des particules. De plus, la forme des particules a été identifiée comme l'un des paramètres les plus importants affectant le comportement des matériaux grossiers. Ainsi, la deuxième partie de ce mémoire consiste en des essais triaxiaux drainés et non drainés et des essais RLT sur des matériaux du filtre et de transition, caractérise respectivement avec des particules arrondies et angulaires de différentes tailles, afin d'examiner l'effet de la forme des particules. Les résultats triaxiaux montrent que le rapport de contrainte maximale augmente avec l'augmentation de l'angularité, alors que la comparaison des résultats RLT entre les matériaux arrondis et angulaires ne montre aucune tendance claire / 345092\u Granular materials containing coarse particles are widely used in the large geotechnical works, such as embankments and dams. The investigation of the mechanical behavior of these materials requires large scale testing apparatus, resulting in costly and difficult testing programs. Therefore, in most of the current projects, the specimens with finer-grained materials having parallel grading and similar physical characteristics to original materials are prepared and the results directly used in the analysis and design of the structures. However, recent studies confirmed that the role of the particle size effect caused by using this technique should be considered. To improve understanding of this effect, in the first part of this study, the influence of particle size on the mechanical properties of filter materials of Romaine-3 dam is investigated through a series of the monotonic compression triaxial tests in the drained and undrained conditions as well as repeated-load triaxial (RLT) tests. The drained and undrained tests results showed that there is no change in the slope of CSLs in q-p’ space. The RLT test results also indicate that the load-unload modulus increases with increasing in particle size. Moreover, the shape of a particle has been identified as one of the most important parameters affecting the behavior of coarse materials. Thus, the second part consists of drained and undrained triaxial and RLT tests on filter and transition materials, having rounded and angular materials respectively, with different sizes in order to examine particle shape effect. The triaxial results show that the maximum stress ratio increases with increasing in the angularity, whereas the comparison of RLT results between the rounded and angular materials does not show any clear trend.

Résumé : Les barrages induisent un impact potentiellement important sur l'environnement et la société par la modification des écosystèmes, le déplacement des populations en amont et surtout par la présence d'un risque imposé aux populations situées à l'aval. Même si les ruptures de ces ouvrages ont une probabilité d'occurrence faible, la cause principale des accidents, à côté des submersions par des crues imprévues, a toujours été la rupture des fondations (ICOLD 1993) suite à des problèmes d'érosion, ou d'insuffisance de résistance au cisaillement le long des discontinuités rocheuses, des joints de levées ou de l'interface barrage-fondation. La fréquence de ruptures par défaut de résistance au cisaillement des discontinuités des fondations des barrages en béton est estimée à 21 % (ICOLD 1995). Les fondations rocheuses présentent souvent une variabilité verticale et horizontale des propriétés de résistance au cisaillement des discontinuités. Une variabilité verticale peut être matérialisée par une moyenne de la propriété de résistance qui varie en profondeur et dont la prise en compte réduit la variance de cette propriété de résistance. Aussi, la rupture des fondations rocheuses par défaut de résistance au cisaillement des discontinuités est un mécanisme qui mobilise les propriétés ponctuelles de résistance au cisaillement présentes sur cette discontinuité. La résistance au cisaillement mobilisée le long de cette discontinuité présente parfois une variance moins élevée que celle de la résistance ponctuelle au cisaillement (échelle de laboratoire). Ces phénomènes de variabilité spatiale ne sont pas pris en compte dans la justification du comportement en cisaillement des fondations ni dans les travaux de recherches publiées dans la littérature. L'objectif de la thèse est d'élaborer une démarche d'analyse de la variabilité spatiale de la résistance au cisaillement qui prend en compte cette réduction de la dispersion. Cette démarche a été élaborée dans le contexte de l'état de l'art actuel, avec la combinaison des impératifs suivants : • La démarche est basée sur une méthodologie expérimentale i)-alternative à l'essai de cisaillement direct (coûteux en temps et en argent) pouvant être relativement simple à mettre en œuvre ii)- qui permet de générer des données quantitatives de cisaillement suffisamment abondantes pour analyser la variabilité spatiale de la résistance au cisaillement. • Cette démarche a été mise en œuvre au contexte des outils numériques et des méthodes de justification de la résistance à l'effort tranchant d'une fondation rocheuse de barrage-poids. La méthodologie expérimentale définie dans la thèse a fait l'objet d'une validation par étude comparative avec 35 essais de cisaillement direct sur des joints à différents degrés de rugosité et d’altération, prélevés d'une fondation de barrage-poids en béton. Il a été développé une démarche d'analyse de la variabilité spatiale de la résistance au cisaillement des joints. Cette démarche repose sur l'utilisation des données géo référencées de paramètres de cisaillement caractérisant la même famille de discontinuité le long d'un forage vertical. Afin de valider la pertinence et l’applicabilité de cette démarche, nous l’avons implémentée dans un cas d'étude de fondation rocheuse de barrage. A l'aide d'un code de calcul numérique basé sur la méthode des éléments finis, une étude a permis d'illustrer la pertinence de l'analyse de la variabilité spatiale de la résistance au cisaillement des joints dans une étude de stabilité au glissement des fondations rocheuses de barrage. Les résultats montrent que la prise en compte de la variabilité spatiale des paramètres de cisaillement permet d'augmenter la marge de sécurité mesurée à travers une hausse du coefficient de sécurité et une baisse significative de la probabilité de défaillance. // Abstract : Dams induce a potentially significant impact on the environment and society by changing ecosystems, by populations’ relocation upstream and especially by the presence of an imposed risk on populations located downstream. Although dam failures have a low probability, the main cause of accidents, near submersions by unexpected flood has been foundations failures (ICOLD 1993) due to problems of erosion, or insufficient shear strength along the rock discontinuities or the interface between dam and foundation. Among dam failures, 21% are related to lack of shear strength along the discontinuities of the foundations (ICOLD 1995). It is well known that rock, as soil, is a complex engineering material formed y natural process, which induces vertical and horizontal variability. Plus, the sliding process of a rock foundation discontinuity is a mechanism that mobilizes points shear properties of this discontinuity. The variability of shear properties averaged over the sheared discontinuities is less than that of their point shear properties. This is known as the average effect in spatial variability. These phenomena of spatial variability are not taken into account in the standards of stability analysis of dam foundations sliding or research work published in the literature. The aim of the thesis is to develop an analysis of the spatial variability of shear strength that takes into account the reduction of the variability by scaling up effect. This approach was developed in the context of the current state of the art. An experimental method, which aimed to investigate in a simple way the shear strength of joints, was suggested in the thesis and has been validated by comparative study with more than thirty direct shear tests on joints taken from a foundation of concrete gravity dam. It was developed a process to analyze the spatial variability of the shear strength of the joints using the input parameters of the model of Barton and Choubey (1977). This approach is based on the use of geo -referenced data on these parameters characterizing the family of discontinuity along a vertical borehole. To validate the relevance and applicability of this approach, we have implemented it in a case study of a rock dam foundation. Using finite element software, a study illustrates the relevance of the analysis of the spatial variability of the shear strength of the joints in the assessment of stability against rock dam foundations sliding. The results show that taking into account the spatial variability of shear parameters can increase the margin of safety measured through an increase in the safety factor and a significant decrease in the probability of failure.

La thèse pose l’hypothèse que la construction des barrages hydroélectriques pourrait être un moteur de développement harmonieux entre montagnes et plaines. L’objectif serait de relier politiques de développement des barrages hydroélectriques et politiques agricoles en fonction des stratégies individuelles et des contraintes physiques et socio-économiques. Depuis les années 2000, dans toute l’Asie du Sud-Est, de nombreux projets de grands barrages hydroélectriques sont construits ou en construction pour répondre à la forte croissance de la demande en énergie, entraînant de grandes menaces sur la gestion de l’eau et l’environnement d’une part, et imposant d’importants déplacements de population d’autre part. Dans ces régions de montagne, les processus d’érosion représentent un risque majeur à la fois pour le comblement des lacs de barrage et pour la productivité agricole. Aussi grands investisseurs, pour la durée de vie des barrages hydroélectriques, et petits exploitants, pour leurs moyens de subsistance, se retrouvent également impactés. Le défi est de reformuler la relation entre la planification et la gestion des barrages hydroélectriques, et la planification et la gestion des terres agricoles des zones amont des barrages. Même si l’accompagnement socio-économique a été très largement amélioré de la part de l’Etat vietnamien, les agriculteurs déplacés et non-déplacés sont encore largement à subir les mutations sociospatiales régionales en cours. En effet, malgré des bonnes intentions gouvernementales et internationales, le manque de concertation au niveau local et le manque de connaissance en hydro-écologie restent les contraintes majeures pour le succès de la protection environnementale et l’équité entre les populations concernées, deux conditions obligatoires à la durabilité des projets de barrages hydroélectriques. Pour conclure, il semble que le succès d’implantation d’un grand barrage hydroélectrique soit lié à la capacité des décideurs à comprendre les interactions complexes entre systèmes écologiques et systèmes socio-économiques. / The thesis project assumes that the construction of hydropower dams could be a driven force for a harmonious economic development between mountains and plains. The aim would be to link policies for hydropower dam development, and policies for agriculture in mountains, within individual strategies, in relationship with physical and socio-economic constraints. Since 2000’s, throughout Southeast Asia, many projects of large hydropower dams are built or being built to meet the strong growth in demand for energy, causing great threats to water management and the environment on the one hand, and imposing important population displacement on the other hand. In these mountainous regions, the erosion process is a major risk for both the filling of reservoirs and agricultural soil productivity. Then major investors, for the lifespan of hydropower dams, and small farmers, for their livelihoods, are equally impacted. The challenge is to reformulate the relationship between planning and management of hydropower dams, and planning and management of agricultural uplands in upstream areas of dams. Although the socio-economic support has been very much improved from the Vietnamese State, displaced and non-displaced farmers are still largely undergoing regional socio-spatial changes on-going. In spite of good government and international intentions, the lack of consultation at local level and the lack of knowledge in hydro-ecology remain major constraints to the success of environmental protection and equity between the concerned populations, two mandatory conditions for sustainability of hydroelectric dam projects. In conclusion, it appears that the successful implantation of a large hydroelectric dam is related to the ability of policymakers to understand the complex interactions between ecological and socio-economic systems.

Aux confins du Sahel et du Sahara mauritanien, le plateau du Tagant (300 a 500 m. d'altitude) est un milieu de transition. Se rencontrent ici les influences d'Afrique du nord et d'Afrique noire. La crise climatique qui sévit maintenant depuis 23 ans a profondément bouleversé le fragile équilibre de ce biotope. Le système traditionnel d'occupation de l'espace, déjà fortement déstabilisé par les changements socio-économiques du 20eme siècle, achève de se déstructurer. Les nomades en se sédentarisant n'ont pas conscience des dommages qu'ils font subir a leur environnement. Des exemples précis et concrets sont étudiés plus particulièrement : Boumdeid, la Tamourt en Na'aj et une zone de brousse Tigree

La charge interne en phosphore (P) sédimentaire stockée dans les retenues de barrages retarde la restauration du processus d’eutrophisation. Ainsi, l’étude de la mobilité du P sédimentaire dans les retenues de barrage permet d’une part de comprendre son cycle géochimique dans ces systèmes, d’autre part de mieux appréhender les politiques de gestions de restauration des milieux. Cette étude met en évidence l’impact de trois barrages en cascade (Complexe de l’Age, Creuse, France) sur la distribution du P sédimentaire le long d’un continuum fluviatile. Dans les retenues étudiées, les teneurs en TP sont en moyenne de 1,59 ± 0,51 mgP/gsec et augmentent en direction des barrages. Ceci contraste avec les faibles teneurs observées dans les parties fluviatiles. Dans les réservoirs, le fractionnement chimique a montré que plus de 50% du P extrait était associé à la fraction ascorbate. L’association du P avec les oxy-hydroxydes de Fe amorphes dans les particules fines des sédiments accumulées près du barrage, s’avère être le facteur majeur expliquant les variations longitudinales des teneurs en TP. De plus, ces fortes teneurs associées à ces phases redox-sensibles et la mise en évidence d’un hypolimnion anoxique, révèle le fort potentiel de mobilisation de P sédimentaire dans ces retenues. En condition aérobie, un risque de mobilisation résultant d’un équilibre des concentrations en P entre soluté et fraction solide existe néanmoins. La détermination de valeur seuil EPC0 a souligné l’évolution du rôle de puits/source du sédiment vis-à-vis du P entre les retenues d’un même complexe. Enfin, l’étude de la mobilité du P sédimentaire en laboratoire, suite à deux cycles successifs aérobies et anaérobies montre que l’oscillation du potentiel d’oxydo-réduction, observé dans les retenues, favorise la mobilisation du P sédimentaire. La géochimie du Fe et la qualité de la matière organique dissoute semble être tous les deux impliqués dans la mobilité du P. / Internal sedimentary phosphorus (P) load cause delay time in eutrophication recovery, especially in dam-reservoir systems where P stock are important. Then, the study of sedimentary P mobility in dam-reservoirs allow to better explain P geochemistry in this context and further to adapt management restauration policies. This study highlights the impact of three cascade dams (Age Complex, Creuse, France) on the distribution of sedimentary P along a fluvial continuum. In the impoundments studied, TP levels averaged 1.59 ± 0.51 mgP /g DW and increased towards dams. This contrast with the low and constant concentrations observed in the fluvial parts. In reservoirs, chemical fractionation showed that more than 50% of the extracted P was associated with the ascorbate fraction. The association of P to amorphous Fe oxi-hydroxides in the fine particles accumulated closed to the dam is the major factor explaining the longitudinal variations of the TP contents. In addition, the high levels of P associated with these redox-sensitive phases and the development of a hypoxic hypolimnion in studied reservoirs reveal the high potential for sediment P mobilization. Moreover, in aerobic conditions, a risk of mobilization resulting from an equilibrium concentration between solute and solid fraction exists. The determination of the EPC0 threshold value underlined the spatial evolution of the sink / source role of the sediment with respect to the P, between the reservoirs of the same complex. Finally, the study of sedimentary P mobility in the laboratory, following two successive aerobic and anaerobic cycles, showed that redox potential oscillation observed in the reservoirs, favors the mobilization of the sedimentary P. The geochemistry of iron and the quality of dissolved organic matter appear to be involved in the mobility of P.

Cette recherche porte sur les conséquences de la création du barrage des Trois Gorges (Chine). Une enquête de terrain menée au cœur du Réservoir, dans le district de Yunyang (Chongqing), a permis d’étudier différents registres interprétatifs et formes de résilience (par sublimation, dramatisation ou immanence) développés tant par les habitants que par les autorités pour appréhender les bouleversements récents et faire face à ce contexte de profonde rupture. Cette étude interroge, d’un point de vue anthropologique, la perception sociale du barrage et de ses conséquences topographiques, écologiques, économiques et sociales (notamment impliquées par le déplacement, l’éclatement social et familial) aussi bien que les processus de reconfigurations territoriales et de reconstruction de l’espace régional et local après la montée des eaux. Elle traite également des modalités de réinscription au sein des territoires transformés, alors que le district est séparé de son ancienne entité administrative régionale de référence, le Sichuan, et qu’une partie de la population est forcée de quitter définitivement la région. Ces thèmes sont envisagés par le biais d’un angle d’approche particulier, celui de la manipulations « d’artefacts culturels ». Le culte rendu aux divinités (et notamment à Zhang Fei, héros national divinisé localement), l’emploi de toponymes, de concepts, le récit d’adages, de mythes, de légendes et de chansons, l’interprétation géomantique et architecturale, ou encore l’évocation portant sur l’histoire, constituent autant de biais, sujets à des interprétations et à des reconstructions circonstancielles de la part des habitants et des autorités, pour mettre en mot le bouleversement et agir sur la nouvelle réalité / This research explores the conceptualization and the experience of the consequences brought about by the Three Gorges Dam (China) construction. Through my fieldwork conducted at the core of the Reservoir, in Yunyang County (Chongqing), I have studied different modalities of interpretation and of resilience developed both by the local population and by the authorities trying to understand and deal with this profound disruption. Through an anthropological point of view, this study analyzes the social perceptions of the Dam, its topographical, ecological, economical and social (forced migration, breaking up of families) consequences. It consider as well the territorial reconfiguration and reconstruction after the rising of the water while the county is being pulled out from its ancient regional administration - Sichuan, and a part of the local population is being forced to leave the county for good. These themes are considered through a specific approach: the analyze of cultural artifacts such as the cults of gods (in particular Zhang Fei, a national hero locally deified), the use of toponyms, concepts, adages, myths, legends, geomancy, or retail of the past. In many ways those ways are interpreted and adapted by the Yunyang people and by its government to “narrate” the upheaval