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Étude expérimentale à l'échelle du laboratoire de la rupture par surverse des barrages en remblai

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.

Identiferoai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/152028
Date01 October 2024
CreatorsKaloul, Tony
ContributorsCôté, Jean
Source SetsUniversité Laval
LanguageFrench
Detected LanguageFrench
TypeCOAR1_1::Texte::Thèse::Mémoire de maîtrise
Format1 ressource en ligne (xiii, 94 pages), application/pdf
Rightshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2

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