Présenté par : François Saint-Pierre ing. Ph.D. Auscultation des ouvrages hydrauliques par méthodes non destructives dans le cadre de l’évaluation de sécurité des barrages Présenté par : François Saint-Pierre ing. Ph.D.

Plan de la présentation Évaluation de la sécurité des barrages, le cadre réglementaire Évaluation de l’état du barrage Eustis, contribution des essais soniques et RADAR Auscultation du mur des prises d’eau du barrage Frontenac par essais soniques

Règlement sur la sécurité des barrages C. S-3.1.01 En vigueur depuis avril 2002 S’applique en fonction du classement des barrages à forte contenance S’applique progressivement au barrage existant Définit un programme de sécurité Plan des mesures d’urgence Plan de gestion des eaux retenues Registre du barrage Évaluation de sécurité Activité de surveillance Visite de reconnaissance Inspection régulière Inspection statutaire

Évaluation de la sécurité des barrages Exigences du règlement sur la sécurité des barrages Inspection détaillée Analyse des résultats des dernières inspections Vérification des appareils d'évacuation Vérification des critères de conception (hydrologie, l'hydraulique, capacité d'évacuation et laminage des crues) Vérification de la stabilité du barrage et du terrain de fondation (calculs de stabilité et caractérisation des matériaux) Vérification des dispositifs de sécurité Révision du classement Révision du plan de gestion des eaux retenues

Évaluation de la sécurité des barrages Problématique des ouvrages anciens Absence de documentation Matériaux endommagés à caractériser Éléments recouverts par du béton Éléments dont la géométrie est difficile à retrouver Aucune étude hydraulique disponible

Évaluation de la sécurité des barrages Par où commencer cette évaluation de sécurité ? Évaluer globalement l’ouvrage par des méthodes d’auscultation sonique et RADAR Repérer les désordres dans l’ouvrage Connaître la géométrie des éléments cachés Valider les essais non destructifs par une faible quantité d’essais destructifs Carottages du béton Forages géotechniques verticaux Essais en laboratoire Corréler les résultats entre eux

Vitesses soniques en transmission directe Essais soniques Impact-Echo ASTM C1383 Appareil : Andescope Vitesses soniques en transmission directe ASTM C597 Appareil : Tico

Profil RADAR (Radargramme) Essais RADAR RADAR GSSI SIR-20 Antenne 1,5 GHz et 400 MHz ASTM C4748 Profil RADAR (Radargramme)

Barrage Eustis Description du Barrage Construit en 1903 Sur la rivière Coaticook, près de Waterville Complexe hydroélectrique Déversoir poids béton Seuil gonflable Contrefort dans la partie gauche Hauteur 8,6 m

Barrage Eustis - Évaluation de la sécurité Évaluation de l’état du barrage, travaux réalisés Inspection visuelle Essais soniques et RADAR Essais de résonance dynamique (martelage) Carottage de la structure Prise de mesure et mise en plan Essais en laboratoire

Barrage Eustis - Essais soniques

Barrage Eustis - Essais RADAR Dalle du coursier du déversoir, antenne 400 MHz Coursier du déversoir, antenne 1,5 GHz

Barrage Eustis - Conclusion Les méthodes soniques ont mis en évidence la répartition de l’endommagement Les essais RADAR ont permis de connaître la géométrie de certains éléments de l’ouvrage et la localisation des aciers d’armature L’origine des désordres a été validée par les essais destructifs et le martelage Vieillissement normal de la structure Endommagement surtout localisé en surface Évaluation approfondie de l’état du barrage en minimisant les coûts des essais destructifs grâces aux essais soniques et RADAR

Barrage Frontenac Description du barrage Construit en 1917 Sur la rivière Magog, centre-ville de Sherbrooke Complexe hydroélectrique Béton Évacuateurs de crues Vanne de fond Prises d’eau pour les turbines Restauré en 1957

Barrage Frontenac – Evaluation de 2005 Résultats de l’évaluation de sécurité Dégradation du parement amont et aval de la partie droite du mur des prises d’eau Dégradation importante de la partie gauche du tablier Faible cohésion entre le béton de réparation et le béton d’origine Impossible d’évaluer l’ampleur des désordres dans le béton d’origine Travaux complémentaires Forages géotechniques verticaux Auscultation par méthodes soniques

Barrage Frontenac – Essais soniques

Barrage Frontenac – Essais soniques

Barrage Frontenac – Essais soniques

Barrage Frontenac - Conclusion Observations visuelles : le béton de surface en aval du mur situé au-dessus des prises d’eau a une belle apparence Essais soniques : le béton d’origine est endommagé dans la partie supérieure du mur situé au-dessus des prises d’eau Mauvaise cohésion entre le béton de réparation et le béton d’origine Les essais soniques ont montré que les désordres observés lors des essais destructifs sont rencontrés surtout dans la partie gauche de l’ouvrage

Conclusion Au début de l’évaluation de sécurité, l’auscultation permet d’avoir une idée de la localisation des défauts probables dans le béton L’auscultation permet d’orienter les travaux d’évaluation requis pour la suite des études L’auscultation permet de diminuer significativement la quantité d’essais destructifs

Conclusion L’auscultation permet de diminuer les risques d’évaluation erronée (exemple : carotter par malchance que du béton sain) Les résultats d’essais d’auscultation peuvent être exploités pour les études hydrauliques et de stabilité L’auscultation des ouvrages hydrauliques corrélée à quelques essais destructifs et en laboratoire permet d’évaluer rapidement et de manière approfondie l’état des ouvrages anciens, peu documentés, pour lesquels une évaluation de sécurité est requise

Remerciement Université de Sherbrooke, Groupe de Recherche en Auscultation et Instrumentation Hydro-Sherbrooke

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