Étude expérimentale des mécanismes d'érosion durant le franchissement de noyau dans les barrages en remblai

Résumé

Pour les barrages en remblai zonés, le franchissement de noyau est un problème important qui peut provoquer une érosion de contact le long de l'interface noyau/filtre. Cette érosion peut créer des instabilités locales ou diminuer l'efficacité du filtre dans l’ouvrage. Ce mémoire fournit de nouveaux résultats expérimentaux sur les mécanismes d’érosion à l’interface noyau/filtre en conditions de franchissement de noyau. Les effets de la granulométrie du filtre et de la variation cyclique du niveau d’eau en amont sur la propagation de l’érosion sont étudiés. Les résultats ont été obtenus à partir d’un modèle à échelle réduite. La corrélation d’images numériques (DIC), la microtomodensitométrie à rayons X (µCT) et la collecte de sédiments à la sortie du montage ont permis de quantifier l’érosion. Quatre essais ont été effectués avec un noyau en till et différents matériaux filtrants. Trois de ces filtres ne respectaient pas les critères de filtres usuels. Le quatrième filtre représentait une configuration réelle rencontrée dans les barrages dans le nord du Québec. Aucune érosion de contact ne s’est produite pour le test reproduisant une configuration couramment utilisée dans les barrages. Les filtres non conformes ne protégeaient pas le noyau adéquatement. Un phénomène d’érosion régressive (renard hydraulique) est apparu le long de la pente aval du noyau lorsque le niveau d’eau a atteint sa crête. Le taux d’érosion a diminué dans le temps à mesure que le gradient hydraulique augmentait, révélant un phénomène d’autoréparation du noyau. L’érosion engendrée par la variation cyclique du niveau d’eau en amont diminuait dans le temps. Les résultats provenant de la DIC et de la µCT ont montré que l’érosion de contact se produit en continu, mais qu’elle apparaît moins significative que l’érosion régressive. Les déformations mesurées par la DIC sont directement reliées à la quantité de masse érodée mesurée au laboratoire. Plusieurs sources d’erreurs ont été relevées en comparant les résultats expérimentaux avec des simulations numériques effectuées avec COMSOL. Les résultats provenant de ce mémoire de maîtrise permettent de mieux comprendre les phénomènes d’autoréparation et de progression de l’érosion interne quand les critères de filtres ne sont pas respectés. Il est suggéré de mettre l’accent sur la stabilité de la pente aval du noyau durant le franchissement de noyau dans des projets futurs. L’effet des conditions non saturées sur les mécanismes d’érosion est également un axe de recherche prometteur.

Date	3 févr. 2017
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	François Duhaime (Directeur(-trice)) & Yannic A. Éthier (Codirecteur(-trice))