Méthodologie EDF de diagnostic de sûreté des ouvrages hydrauliques en remblai de. digues du Sierroz à Aix-les-Bains. Jean-Robert Courivaud, EDF-CIH

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1 Méthodologie EDF de diagnostic de sûreté des ouvrages hydrauliques en remblai de grand linéaire. Exemple d application aux digues du Sierroz à Aix-les-Bains Jean-Robert Courivaud, EDF-CIH

2 SOMMAIRE 1) Contexte de l étude et objectifs du diagnostic de sûreté 2) L enquête documentaire préalable et l examen visuel 3) Les reconnaissances topographiques, géophysiques et géotechniques 4) Les quatre modèles des ouvrages 5) L analyse du risque de rupture par érosion externe 6) L analyse du risque de rupture par érosion interne 7) L analyse du risque de rupture par instabilité statique 8) L analyse du risque de rupture sous séisme 9) Conclusion 2

3 Contexte de l étude et objectifs du diagnostic de sûreté Suite à la réalisation du PPRI du bassin d Aix-les- Bains, la ville d Aix les Bains a demandé à EDF de réaliser un diagnostic de sûreté des digues du Sierroz. Crue prise en compte : centennale (Qmax = 140 m 3 /s). Linéaire des ouvrages : 400 m en rives droite et gauche. Digues de classe C en milieu urbain. Remblais de 3 à 5 m de hauteur. Les trois modes de rupture potentiels des ouvrages hydrauliques en remblai : Cisaillement Érosion interne Érosion externe L objectif du diagnostic de sûreté est d évaluer les marges de sécurité de l ouvrage vis-à-vis de chaque mode de rupture potentiel 3

4 L enquête documentaire préalable et l examen visuel Recherche des données de conception, sur la construction et principales opérations de maintenance. Analyse des données géomorphologiques : recherche de zones faibles dans la fondation à partir de cartes historiques Examen visuel : recherche d indicateurs de défaillance reliés aux modes de rupture potentiels 4

5 Les reconnaissances topographiques, géophysiques et géotechniques Reconnaissances topographiques : déterminer le modèle géométrique des ouvrages. Profils en long et profils en travers, choix des sections à étudier. Reconnaissances géophysiques : zonage de l ouvrage (remblai + fondation) en tronçons homogènes => panneaux électriques. Reconnaissances géotechniques : in situ, 4 sondages carottés (CPT et SPT exclus pour cause d accessibilité). Essais de laboratoire : identifications + essais triaxiaux CD + essais de JET. 5

6 Les quatre modèles des ouvrages Modèle géométrique Modèle géologique Modèle géotechnique Modèle hydraulique Profil 1 6

7 Analyse du risque de rupture par érosion externe Incertitude (surcote) de 30cm ajoutée à la ligne d eau calculée En rive gauche, surverse sur 140 m, H max surverse = 40 cm En rive droite, surverse sur 100 m, H max surverse = 40 cm => forte probabilité de rupture par surverse en crue centennale 7

8 Analyse du risque de rupture par érosion interne Localisation? Absence d ouvrage traversant ou d interface avec des structures béton => analyse du risque d EI au niveau de chacun des 4 profils étudiés. Initiation? Analyse des risques d initiation par érosion de fissure, érosion régressive, suffusion et érosion de contact pour chacun des 4 profils étudiés. Progression? Possible au profil 4 (aval rive droite). Érosion régressive dans la couche de sables fins sous le remblai. Détection? Aucun moyen de détection actuellement en place. Formation d une brèche? Possible au profil 4. Erosion régressive dans la couche de sables fins sous le remblai -> renard -> tassement de l ouvrage -> rupture par surverse. 8

9 Analyse du risque de rupture par instabilité statique Chargement hydraulique amont : limnigramme de la crue centennale. Chargement hydraulique aval : nappe au niveau du TN. Coef. de sécurité minimal calculé < 1,4 => marges de sécurité insuffisantes 9

10 Analyse du risque de rupture sous séisme Recommandations du GT séisme : Aix-les-Bains en zone 4 + digues de classe C => diagnostic du risque de liquéfaction Seuls les matériaux de fondation sont étudiés (on ne combine pas crue et séisme). SES : A max = 0,9 1,5 = 1,35 m/s 2 Méthodologie : -Analyse granulométrique : fuseaux d Iwasaki et règles AFPS sur les graves et les limons. - Analyse de la densité relative => essais in situ CPT ou SPT infaisables (dû aux accès et dimensions crête de digue). - Essais triaxiaux cycliques sur les limons 10

11 Analyse du risque de rupture sous séisme Essais triaxiaux cycliques : -Sollicitation (CSR) variable de 0,1 à 0,4 (CSR = 0,4 correspond à des séismes bien supérieurs au SES des digues du Sierroz) - Critère de liquéfaction : u = σ 0 et ε cc > 5% Déformation axiale ε1 (%) q c /2σ' 30 = 0.1 q c /2σ' 30 = 0.2 q c /2σ' 30 = 0.3 q c /2σ' 30 = 0.4 Sie4_100 kpa Sie5_100 kpa Sie10_100 kpa Cycle N Sie7_100 kpa Sie13_200 kpa Sie6_100 kpa Sie11_100 kpa Variation de pression interstitielle normalisée δu/σ' q c /2σ' 30 = 0.1 q c /2σ' 30 = 0.2 q c /2σ' 30 = 0.3 q c /2σ' 30 = Sie11_100 kpa Sie7_100 kpa Sie5_100 kpa Les échantillons testés n ont pas liquéfié. Risque de rupture dû à un séisme très peu probable Cycle N Sie10_100 kpa Sie6_100 kpa Sie4_100 kpa Sie13_200 kpa 11

12 Conclusions : -Les marges de sécurité de l ouvrage ne sont pas satisfaisantes en situation de crue de projet (risque de rupture par surverse très probable) - Recommandations : - projet de confortement - mettre en place une surveillance transitoire jusqu à la réalisation du confortement. MERCI POUR VOTRE ATTENTION jean-robert.courivaud@edf.fr 12