La surveillance des grands barrages en béton a l'aide des mesures extensométriques par corde vibrante

Abstract

L'ensemble de la pathologie des grands barrages en béton peut se résumer à des problèmes de vieillissement du béton ou à des défauts. Le vieillissement du béton est caractérisé par une baisse de propriétés mécaniques des matériaux (fatigue thermique, retrait excessif, gel-dégel, infiltration, lessivage, phénomène physico-chimique de gonflement). Les défauts sont liés à l'investigation du site, à la conception, à la construction, à l'exploitation, ou encore à l'entretien du barrage (particularités géologiques, sous-pressions, tassements différentiels, injections, séismes...). Dans tous les cas, vieillissement ou présence de défauts, il se produit une redistribution des déformations et des contraintes. La connaissance de l'état de contrainte est indispensable pour l'établissement d'un coefficient de sécurité à la rupture. L'état de contrainte peut être déterminé par calculs (méthode par éléments finis...) ou par des mesures sur le barrage. Il est difficile de déterminer à long terme la contrainte absolue qui règne à l'intérieur du béton d'un barrage. Cette difficulté est liée à celle de séparer la déformation d'origine élastique de celles dues au fluage, au retrait, et à d'autres variations dimensionnelles reliées à des réactions physico-chimiques à l'intérieur du béton. Cette difficulté a mené dans certains cas à l'abandon des extensomètres à corde vibrante. A court terme, la variation des contraintes peut être déterminée en se basant sur des hypothèses simplificatrices. Par contre, toute anomalie de fonctionnement se traduit par une redistribution des déformations et des contraintes. Un extensomètre à corde vibrante mesure une déformation, pas une contrainte; mais l'extensomètre à corde vibrante, aussi appelé "témoin sonore", grâce à ses qualités de durabilité, de fiabilité, et de sensibilité, peut être utilisé pour détecter des anomalies de fonctionnement avec l'aide de l'analyse par modélisation statistique. Cet instrument donne un signal numérique (fréquence) qui est moins affecté, par des phénomènes électriques parasites, qu'un signal analogique. Ceci prédispose le témoin sonore à l'automatisation de ses mesures. L'automatisation de l'acquisition des données et le traitement en temps réel, grâce à l'ordinateur et à une modélisation statistique, peuvent rendre cet instrument aussi simple et aussi efficace qu'un détecteur d'incendie.||ABSTRACT: Most of the problems associated with concrete dams can be described as being due to aging or to deficiencies. Aging is due to a loss in mechanical properties of the material resulting from thermal fatigue, excessive shrinkage, freeze-thaw cycles, infiltration, leaching and from related swelling effects. The deficiencies can be related to different factors involving geological conditions, design, construction, operation or maintenance. In all cases, aging or deficiences, a redistribution of stresses and strains takes place. Stresses determination are claimed to be essential to assess the security factor for structure failure. Stresses can be figured out by calculations using finite elements method, or can be determined by measuring deformations in the field. It is difficult to determine on a long term basis the actual stress inside a concrete dam. This difficulty is due to the fact that it is almost impossible to extract the elastic deformation from the deformation given by a vibrating wire strain meter. On a short term basis, stress variations can be determined based on some simplifying considerations. On the other band, the vibrating wire extensometer, with its qualities of durability, reliability and sensitivity, can be used to detect working abnormalities, using deformations, through statistical time series analysis. This instrument gives a numerical signal which makes the vibrating wire strain-meter a good device to be automated. Automation of acquisition and real time statistical processing of data concerning this instrument make this strain meter as simple and as efficient as a fire detector."