Thèse Linköping : Univ., 2003. / Härtill 4 uppsatser.

Thèses (Ph.D.)--Université de Sherbrooke (Canada), 2000. / Titre de l'écran-titre (visionné le 20 juin 2006). Publié aussi en version papier.

Thèses (Ph.D.)--Université de Sherbrooke (Canada), 2002. / Titre de l'écran-titre (visionné le 24 août 2006). Publié aussi en version papier.

Thèses (M.Sc.A.)--Université de Sherbrooke (Canada), 2001. / Titre de l'écran-titre (visionné le 20 juin 2006). Publié aussi en version papier.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2004. / Titre de l'écran-titre (visionné le 29 novembre 2004). Bibliogr.

The implementation of amenity barrage schemes, such as the recent projects on the Tees Barrage and at Cardiff Bay, has gained popularity as part of urban regeneration projects in the UK. The predecessors of these schemes on the rivers Tawe, Lagan and Wansbeck offer valuable information on the impacts and remediation strategies that maybe required to sustain good water quality in the newly created upstream impoundment. Depending on the design, the stored water body is affected by: density stratification; flow velocity reduction; siltation and contaminant accumulation; all of which can lead to periods of poor water quality following barrage construction. This thesis identifies the principle dynamics leading to low water quality within a partial exclusion system (River Tawe) through numerical and observational analysis of monitoring data recorded over the last nine years. Temporal variation of water quality within total exclusion system (Tees Barrage) is described from continuous monitoring records covering a three-year period. The data for both designs showed significant seasonal variation and flow was identified as a major factor in the process of low water quality development. In addition, the influence of the tidal regime was determined for the oxygen and salinity dynamics in the partial exclusion impoundment. Due to influx of saline water, partial exclusion systems are likely to suffer from saline stratification, which restricts the mixing processes in the water column and often leads to DO depletion in the lower layers of the impoundment. Several remediation strategies have been applied and proposed to prevent this process, including measures to break-up (Mixers), to prevent (Baffles) or to flush out (Sluicing) the stratified water body. Each of these principles is presented and discussed in this work separately, to determine its feasibility for the future management of water quality in partial exclusion impoundments. The installation of a mixing system in the Tawe impoundment was proved to be successful in breaking up saline stratification and recommendations are given for further adjustment. Flushing was ruled out as an effective measure to improve water quality due to its inability to completely expel low dissolved oxygen water. A future installation involving a floating boom/skirt system was tested in laboratory experiments and the general feasibility of concept was confirmed, whilst design criteria for the prototype were established.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 1998. / Bibliogr.: f. [111]-116. Publié aussi en version électronique.

Un barrage est une structure qui est construite sur une rivière pour contrôler l'eau. L'un des types de barrages est un barrage en remblai. Les deux principaux types de barrages en remblai sont les barrages en terre et les barrages en enrochement, selon les matériaux utilisés dans la construction du barrage. La rupture de barrage est l'un des problèmes les plus importants de la structure des barrages. De nombreux facteurs sont à l'origine de la rupture d'un barrage. Le débordement est l'une des principales causes de rupture de barrage. Le développement de la brèche dans le barrage peut causer des dommages irréparables. La rupture de remblai a récemment attiré plus d'attention en raison de l'importance de ce problème. Cette recherche a étudié la rupture d'un barrage en remblai en raison d'un débordement. Cinq essais expérimentaux réalisés en dispositif à flume au laboratoire de l'Université Laval. Un modèle a été construit avec du till romaine 3 (T₁), un modèle a été construit avec du sable pur (T₂) et trois modèles ont été construits avec des mélanges sable-argile (T₃, T₄ et T₅). Le développement de l'érosion pour différents matériaux observé lors des essais de rupture de remblai et l'analyse des résultats sont décrits dans cette recherche. / A dam is a structure that is built across a river to control water. One of the types of dams is an embankment dam. The two principal types of embankment dams are earth dams and rock-fill dams, depending on the materials used in construction of the dam. Dam failure is one of the most important problems in dam structure. There are many factors that causes of dam failure. Overtopping is one of the main causes of dam failure. Development of the breach in the dam can cause irreparable damage. Embankment breaching has recently drawn more attention due to importance of this issue. This research studied breaching of embankment dam due to overtopping. Five experimental tests carried out in flume device in laboratory of Laval University. One model was constructed of till of romaine 3 (T₁), one model was constructed of pure sand (T₂) and three models were built of sand-clay mixtures (T₃, T₄ and T₅). The erosion development for different materials observed during embankment breaching tests and the analysis of the results are described in this research.

La surverse est un phénomène qui survient lorsque le niveau du réservoir dépasse celui de la crête du barrage permettant à l'eau de s'écouler sur la face aval de l'ouvrage de retenue. Lorsque ce dernier est composé de sol, l'écoulement initie le processus d'érosion superficielle qui peut mener à la rupture du barrage. L'objectif principal de cette étude est d'étudier la rupture par surverse des barrages en remblai à l'échelle du laboratoire en utilisant la technologie LiDAR. Pour atteindre cet objectif, un canal expérimental a été développé, à l'intérieur duquel un modèle physique d'un barrage en remblai à l'échelle du laboratoire est construit. Ce montage expérimental permet de reproduire la rupture d'un barrage en remblai due à la surverse tout en contrôlant les conditions hydrauliques et géotechniques. Le canal expérimental a également permis de mesurer les paramètres essentiels à l'étude de la surverse. En effet, l'évolution temporelle du débit d'eau s'échappant du réservoir, ainsi que le niveau du réservoir ont pu être mesuré. De plus, le LiDAR a permis d'obtenir des images en 3D du barrage pour chaque seconde de l'essai de surverse. Ensuite, la technologie LSPIV (Large Scale Particle Image Velocimetry) a été intégrée au montage expérimental dans le but d'estimer la vitesse de l'eau s'écoulant sur la face aval de l'ouvrage qui servirait à calculer la force de cisaillement appliquée sur les grains de sol. Pour continuer, des sols dont la proportion de kaolin et de sable varie ont été utilisés pour la construction des barrages, et différents chargements hydrauliques ont été appliqués, afin d'en déterminer l'effet sur le processus d'érosion qui survient lors de la surverse. Afin de traiter les données expérimentales recueillies lors de cette étude à partir du LiDAR, il a fallu développer une méthodologie d'analyses. Cette dernière a permis de calculer les volumes de sol érodé, les taux d'érosion et l'évolution de la brèche dans le temps. En se basant sur ces données, un modèle de prédiction du temps de rupture des barrages en remblai soumis à une surverse est proposé, visant à devenir un outil de conception dans l'avenir. / Overtopping occurs when the reservoir level exceeds the crest level of the dam, allowing water to flow over the downstream face of the retaining structure. When the structure is composed of soil, this flow initiates a surface erosion process that can lead to dam failure. The main objective of this study is to investigate embankment dam overtopping on a laboratory scale using LiDAR technology. To achieve this objective, an experimental channel has been developed, within which a physical model of a laboratory-scale embankment dam is constructed. This experimental setup allows the simulation of the embankment dam failure due to overtopping while controlling hydraulic and geotechnical conditions. The experimental channel also facilitated the measurement of essential parameters for studying overtopping. This includes the temporal evolution of outflows and the reservoir level. Additionally, LiDAR was used to capture 3D images of the dam every second during the overtopping test. Furthermore, LSPIV (Large Scale Particle Image Velocimetry) technology was integrated into the experimental setup to estimate the velocity of water flowing over the downstream face of the structure. This velocity data could be used to calculate the shear force applied to the soil grains. Moreover, soils with varying proportions of kaolin and sand were used in dam construction and different hydraulics loads have been applied, to assess their effect on the erosion process during overtopping. To process the experimental data collected using LiDAR, an analysis methodology was developed. This methodology facilitated the calculation of eroded soil volumes, erosion rates, and the evolution of the breach over time. Based on these data, a model for predicting the failure time of embankment dams subjected to overtopping was proposed with the aim of becoming a design tool in the future.

La présente thèse vise à améliorer l'état des connaissances à l'égard des paramètres influençant les effets de site des barrages en enrochement. Une revue exhaustive des publications liées au comportement et à la modélisation dynamique de ce type de barrage a mis en évidence que le nombre de cas de référence est très limité dans la littérature spécifiquement orientée vers l'étude des effets de site avec des analyses en 3D de barrages en enrochement pour lesquels des données instrumentales sont disponibles. Les travaux réalisés sont très orientés vers les praticiens, car ils établissent des lignes directrices pouvant les aider à évaluer les formulations et algorithmes les mieux adaptés à la réalisation d'analyses en 1D, 2D ou 3D. Ils portent sur l'étude des effets de site du barrage Denis-Perron, un grand barrage en enrochement construit dans une vallée escarpée. L'emplacement exceptionnel de cet ouvrage et le fait qu'il a été muni d'accéléromètres pendant sa construction en font un sujet d'étude particulièrement intéressant. Le premier volet des travaux a consisté à analyser les signaux détectés par les accéléromètres pendant trois petits séismes. Les résultats de cette analyse mettent en évidence qu'il est possible de déduire les caractéristiques dynamiques d'un grand barrage, et ce, même avec des signaux faibles. Les fonctions de transfert et les rapports spectraux obtenus à partir de ces séismes fournissent en fait de nouvelles connaissances sur la directionnalité des fréquences de résonance, les modes de vibration et les effets de site. Puisqu'à travers le monde, il existe très peu de barrages instrumentés dont les données sont disponibles et que les séismes de moyenne et de forte amplitude se produisant dans des zones de faible sismicité sont rares, ces données sismologiques se sont avérées très précieuses pour valider les résultats obtenus au cours des travaux subséquents. Le deuxième volet des travaux a servi à évaluer le potentiel de la technique du bruit ambiant pour déterminer les caractéristiques dynamiques du barrage Denis-Perron. Des mesures de bruit ambiant ont été prises à l'aide de vélocimètres à trois composantes adaptées aux conditions d'un grand barrage. Ces données expérimentales ont permis d'établir la fréquence des modes de vibration de ce grand barrage. Les résultats obtenus d'analyses simples effectuées pour traiter les signaux individuels sont aussi concluants que ceux provenant d'une analyse modale réalisée à partir d'un ensemble de signaux synchronisés entre eux tout en étant cohérents avec les résultats issus de l'analyse des données sismologiques. À partir de la fréquence des modes de vibration fondamentaux calculée avec les données sismologiques et expérimentales, une analyse modale numérique effectuée avec un modèle tridimensionnel a permis d'ajuster le profil de rigidité moyen par rétro-calculs représentatifs du milieu 3D. Dans le cadre du troisième volet, des analyses paramétriques ont été réalisées avec des modèles simplifiés, conçus pour étudier des aspects spécifiques en lien avec les effets de site du barrage Denis-Perron. Les résultats obtenus de ces analyses indiquent que la forme de la vallée, le contraste d'impédance ainsi que le contenu fréquentiel et l'orientation de la sollicitation sont les paramètres qui influent le plus sur les effets de site. Bien que ces résultats illustrent l'importance des effets de site du système vallée barrage étudié, ils font également ressortir certaines limitations entourant la réalisation d'analyses dynamiques en 2D et 3D pour un tel système. De plus, conformément à la littérature, ils indiquent que la forme de la vallée et le rapport entre la hauteur maximale d'un barrage et sa longueur en crête agissent fortement sur sa réponse dynamique. Après que les modèles aient été améliorés pour mieux refléter les conditions du barrage, ils ont été validés à l'aide des données sismologiques disponibles. Les signaux du séisme le plus fort de 1999 ont permis de vérifier et valider ces modèles avancés à l'aide des résultats de simulations obtenus tant dans le domaine temporel que fréquentiel, de même que de conclure qu'il n'est pas requis de recourir à une dé convolution pour ajuster des signaux à la base des modèles. Des analyses dynamiques faites à partir d'un séisme de plus forte intensité (0,3 g), représentatif de la sismicité de l'Est du Canada, a aussi permis d'extrapoler ainsi que de prévoir les phénomènes dynamiques et leurs impacts sur la stabilité et les déplacements permanents du barrage Denis-Perron. / This thesis aims at improving the state of knowledge regarding the parameters that influence the site effects of rockfill dams. A comprehensive literature review related to the behavior and dynamic modeling of this type of dam has highlighted that the number of reference cases specifically oriented towards the study of site effects with 3D analyses of rockfill dams for which seismological data are available is very limited in the literature. The research effort is very practitioner-oriented, as it establishes guidelines that can help engineers evaluate the most appropriate formulations and algorithms when performing 1D, 2D or 3D analyses. It focuses on the study of the site effects of the Denis Perron Dam, a large rockfill dam built in a steep valley. The exceptional location of this structure and the fact that it was equipped with accelerometers during its construction make it a particularly interesting case study. The first phase of the project consisted in analyzing the signals detected by the accelerometers during three small earthquakes. The results of this analysis show that it is possible to deduce the dynamic characteristics of a large dam, even with weak signals. The transfer functions and spectral ratios obtained from these earthquakes provide new insights into resonant frequency directionality, vibration modes, and site effects. Since there are very few instrumented dams worldwide for which seismological data are available and as medium and large magnitude earthquakes occurring in areas of low seismicity are rare, the available seismological data have proven to be very valuable invalidating the results obtained in the subsequent work. The second phase of the project was meant to evaluate the potential of the ambient noise technique to determine the dynamic characteristics of the Denis Perron Dam. Ambient noise measurements were recorded using three-component velocimeters adapted to the conditions of a large dam. These experimental data were used to establish the frequency of the vibration modes of this large dam. The results obtained from simple analyses conducted to process individual signals are as conclusive as those from a modal analysis based on a set of signals synchronized with each other while being consistent with the results from the analysis of the seismological data. From the frequency of the fundamental vibration modes calculated with the seismological and experimental data, a numerical modal analysis was conducted using a three-dimensional model to fit the average stiffness profile by retrofit calculations representative of the 3D medium. In the third and last phase, parametric analyses were conducted using simplified models designed to study specific aspects related to the site effects of the Denis-Perron dam. The results obtained indicate that the valley shape, impedance contrast, frequency content, and solicitation orientation are the parameters that have the most influence on the site effects. These results illustrate the importance of site effects for the studied valley-dam system, but they also emphasise some limitations surrounding the performance of 2D and 3D dynamic analyses for such a system. Further, in accordance with literature, they show that the ratio of the maximum height of a dam to its crest length and the valley shape strongly affect its dynamic response. After the models were refined to better reflect dam conditions, they were validated based on seismological data. Signals from the strongest 1999 earthquake were used to verify and validate these advanced models from simulation results in both time and frequency domains and conclude that deconvolution is not required to fit the signals at the base of the models. Dynamic analyses based on an earthquake of higher intensity (0.3 g), representative of the seismicity of eastern Canada, were conducted, from which the dynamic phenomena and their impacts on the stability and permanent displacements of the Denis Perron dam were extrapolated and predicted.