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Partie 1Partie 1--GGéénnééralitralitééss1.11.1 LL’é’énergie chinoisenergie chinoise
Gisements concentrés dans le nord-estVilles minièrePrévisions d’ici 2020:
Production croissante 3.1% / an Source d’énergie principale
2
Partie 1Partie 1--GGéénnééralitralitééss1.2 Cendres volantes1.2 Cendres volantes
Résidus de la combustion du charbonComposition chimique fonction du charbonSiO2; Al2O3; Fe2O3; CaOClassification:
Classe FClasse C
Partie 1Partie 1--GGéénnééralitralitééss1.31.3 Stockage des cendresStockage des cendres
Downstreammethod
Centerlinemethod
Upstreammethod
3
Partie 1Partie 1--GGéénnééralitralitééss1.31.3 Stockage des cendresStockage des cendres
Cendres compactées par couchesObjectif de densité:
Nécessité d’un contrôle
γd= 95% de γd OPN
Pénétromètre dynamique type Panda
Partie 2Partie 2--Etude du matEtude du matéériau cendre riau cendre volantevolanteOBJECTIFSOBJECTIFS
Déterminer les propriétés géotechnique des cendres volantes:
Granulométrieγs
Limites d’AtterbergTest ProctorCisaillementPerméabilité
PandaCaractérisation du signal
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Partie 2Partie 2--Etude du matEtude du matéériau cendre riau cendre volantevolante
Province du Henan4 échantillons
ZhengzhouYmaPingding SanSanmenxia
Pingding San
Sanmenxia Yma
Zhengzhou
Etude représentative
Partie 2Partie 2--Etude du matEtude du matéériau cendre riau cendre volantevolante2.1 Caract2.1 Caractééristiques Gristiques Gééotechniquesotechniques
GranulométrieSieve Analyse
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
10,000 2,000 0,500 0,250 0,074 0,050 0,010 0,005
Size
Ref
usal
Zhengzhou
Yma
Pingding San
Sanmexia
Fuseau étroitMatériau très finHomogénéité entre les échantillons
5
Partie 2Partie 2--Etude du matEtude du matéériau cendre riau cendre volantevolante2.1 Caract2.1 Caractééristiques Gristiques Gééotechniquesotechniques
γs
2.01Pingding San2.18Sanmenxia2.23Yma2.25Zhengzhou
γs [g/cm3]
< 2.7 g/cm3
Partie 2Partie 2--Etude du matEtude du matéériau cendre riau cendre volantevolante2.1 Caract2.1 Caractééristiques Gristiques Gééotechniquesotechniques
Limites d’Atterberg
9.555.965.4Pingding San8.830.939.7Sanmenxia8.542.851.3Yma
10.631.442.0ZhengzhouIpwpwl
Matériau non plastique
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Partie 2Partie 2--Etude du matEtude du matéériau cendre riau cendre volantevolante2.1 Caract2.1 Caractééristiques Gristiques Gééotechniquesotechniques
Cisaillement (essai rapide non drainé)Valeurs pic mesurées pour l’optimal Proctor
3240Pingding San3533Sanmenxia3921Yma4029Zhengzhou
ϕ [°]C [kPa]Echantillon
Les cendres volantes ont une cohésion
Partie 2Partie 2--Etude du matEtude du matéériau cendre riau cendre volantevolante2.2 Signal Panda2.2 Signal Panda
Conclusion
10
10
10
zc [cm]
0.8
0.4
0.2
qd1 [Mpa]
7.0
5.0
2.0
qd pour γd opn [MPa]
4.0Sec
1.7Moyen
1.0Humide
qd2 pour 95 % of γd opn [MPa]
Degréd’humidité
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Partie 3Partie 3--Contrôle Contrôle inin--situsituOBJECTIFSOBJECTIFS
Valider le signal modélisé en laboratoireComparaison du panda avec SPT et CPTStabilité:
Potentiel de liquéfactionStabilité des pentes
8
7.00 m
17.50 m 17.50 m5.00 m
Partie 3Partie 3--Contrôle Contrôle inin--situsitu3.1 Contrôle de compactage3.1 Contrôle de compactage
Site de Pingding SanBarrage de cendres volantes type « Upstream »
Partie 3Partie 3--Contrôle Contrôle inin--situsitu3.1 Contrôle de compactage3.1 Contrôle de compactage
Site de Pingding SanCampagne de tests Panda
Line 1
Line 2
Line 3
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Partie 3Partie 3--Contrôle Contrôle inin--situsitu3.1 Contrôle de compactage3.1 Contrôle de compactage
Site de Pingding SanRésultats
Valeur de qd augmentant avec la profondeur:Explicable par le phénomène de consolidation
Modélisation du signal valable:Ligne 1: qd > 1.7 MPa
Partie 3Partie 3--Contrôle Contrôle inin--situsitu3.2 Comparaison 3.2 Comparaison PandaPanda--CPTCPT--SPTSPT
Site de SanmenxiaCendres volantes stockéesBarrage en roche avec noyau de loess
10
Partie 3Partie 3--Contrôle Contrôle inin--situsitu3.2 Comparaison 3.2 Comparaison PandaPanda--CPTCPT--SPTSPT
Tests réalisés
Partie 3Partie 3--Contrôle Contrôle inin--situsitu3.2 Comparaison 3.2 Comparaison PandaPanda--CPTCPT--SPTSPT
Résultats:
5,5/65/5,54,5/54/4,53,5/4
1,350.70
3/3,52,5/32/2,5
0.90
1,5/2
N30=C.qcqd=B.qcqd=A.N30Depth [m]P a n d a Vs C P T (P 3 a n d C 4 )
0 ,1
1
1 0
10 0
0 1 2 3 4 5 6
D e p th [m ]
Con
e re
sist
ance
[MPa
]
P A ND AC P T
Panda Vs SPT (P4 and S2)
02468
101214161820
0 1 2 3 4 5 6 7
Depth [m]
Cone resistance [MPa]
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Partie 3Partie 3--Contrôle Contrôle inin--situsitu3.3 Calcul du potentiel de liqu3.3 Calcul du potentiel de liquééfactionfaction
Utilisation de la méthode LERMESComparaison avec la méthode RobertsonDonnées:
ky= 1.5E-6 m/s z = 0 à 2 mky= 1.8E-7 m/s z = 2 à 6 mγh= 15.5 kN/m3
γsat= 15.5 kN/m3
Mref=7.5amax=2 m/s²
Site ofSanmenxia
Partie 3Partie 3--Contrôle Contrôle inin--situsitu3.3 Calcul du potentiel de liqu3.3 Calcul du potentiel de liquééfactionfaction
CSRCRR
earthquakebyinducedstressshearequivalentonliquefacticausetorequiredstressshearcyclicFS
cyc
Lcyc ===τ
τ ,
Fs<1 liquéfaction attendue
Fs>1 pas de liquéfaction
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Partie 3Partie 3--Contrôle Contrôle inin--situsitu3.3 Calcul du potentiel de liqu3.3 Calcul du potentiel de liquééfactionfaction
Résultats donnés par « Pandaliq »:
Les 2 méthodes mènent à la même conclusion
Partie 3Partie 3--Contrôle Contrôle inin--situsitu3.4 Stabilit3.4 Stabilitéé de pentede pente
Risque de glissement
Calcul du coefficient de sécurité:FelleniusBishop et Bishop simplifié…
∑∑=
EF
EF
moteursdesmomentsimauxtsrésisdesmoments
Fsmaxtan
Satisfaisant pour un barrage> 1.4
Satisfaisant pour tranchée ou remblaisInsufisant pour un barrage
1.25 - 1.4
Stabilité insuffisante1.0 - 1.25Non stable< 1.0
Equilibre de la penteFacteur de sécurité
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Partie 3Partie 3--Contrôle Contrôle inin--situsitu3.4 Stabilit3.4 Stabilitéé de pentede pente
Utilité du Panda
Vérification de l’objectif q4 durant la construction
Repérage d’anomalies à posteriori
Partie 3Partie 3--Contrôle Contrôle inin--situsitu3.4 Stabilit3.4 Stabilitéé de pentede pente
Calcul de FsPingding San95% γd opn atteind
Données: C=40 kPaϕ=32 °γd=1.02 g/cm3γs=2.01 g/cm3γh=1.55 g/cm3
Fs=6.8
Pente très faible et bon compactage: OK
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Partie 3Partie 3--Contrôle Contrôle inin--situsituCONCLUSIONCONCLUSION
Courbe de référence validée sur siteRésultats Panda et CPT prochesMéthode Lermes et Robertson donnent un même diagnosticStabilité de pente assurée si bon compactagePossibilité de déceler des zones faibles au Panda
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CONCLUSIONCONCLUSIONPropriétés géotechniques:
wopn : de 26.30 à 37.9 %γd OPN : de 1.018 à 1.259 g/cm3
γs : de 2.01 à 2.25 g/cm3
C de 29 à 40 kPa et ϕ de 32 à 40°Matériau non plastique Ip<12Perméabilité faible 10-6 à 10-7;
Caractérisation du signal Panda en laboratoire validée sur site
qd2=1.7 MPazc= 10 cm
CONCLUSIONCONCLUSION
Résultats Panda et CPT proches:qd=0.90 * qc
Calcul du potentiel de liquéfactionMéthode LERMES et Robertson comparables
Stabilité de penteContrôle du compactage efficaceDéceler zones sensibles
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StabiliteStabilite et et variabilitevariabilite
Le PANDA permet d’approcher la variabilite spatialeSon introduction dans les calculs de stabilitedonne une meilleur appreciation de la securiteExemple sur une pente de neige
100 pénétromètres20 profils stratigraphiques75 m (axe y, plus grande pente)60 m (axe x, transversale)
x
y
III Géométrie Répartition
Modéliser la variabilité spatiale dans une pente
Analyser et modéliser l’influence de la topographie sur la géométriedu manteau neigeux
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z
y
Altitude en mAbscisse en m
500 kPa
5 kPadatYdatZ, datC,( )
III Géométrie
z
y
x
Cartographie de la résistance de pointe
Répartition
relativement bonne continuité des couches
x
z
III Géométrie Variabilité spatiale
Estimation de la variabilité (géostatistique)( ) ( )[ ]
2
1
1)(2 ∑=
−+=N
iii xZhxZ
Nhγ
Travail à mener sur la reproductibilité d’une pente à l’autre, d’un hiver àl’autre des structures de variations.
0100200300400500
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30Pas h en m
gam
ma
(h) c
m2
Epaisseur 4
18
III Géométrie
fort lissage du relief
convexités gommées par érosion
concavités gommées par apport
épaisseur ↓ avec une inclinaison ↑
Modélisation
0 10 20 30 40 505
10
15
20
25
30
35
Coupe longitudinale d’un relief type
altitude (m)
distance (m)0 10 20 30 40 505
10
15
20
25
30
35
Coupe longitudinale d’un relief type
altitude (m)
distance (m)
III Géométrie
superpositiondes couches
( ) ( )∑=i
i yHyZ
topographie
fonction f
dérivée
lissage
dérivée 2nd
lissage(hauteur de neige)
( )zyxM ,,
( ) ( )yfityf =
'f
( )yH
''f
Modèle
0 10 20 30 40 50 60 700
5
10
15
20
25
30
26 mars hauteur simulée et réelleAxe y (m)
Axe z (m)
0 10 20 30 40 50 60 700
5
10
15
20
25
30
26 mars hauteur simulée et réelle
0 10 20 30 40 50 60 700
5
10
15
20
25
30
26 mars hauteur simulée et réelleAxe y (m)
Axe z (m)
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III Géométrie IV Risque
Forme et recherche optimiséede la courbe de rupture
Calcul de stabilité
Probabilité de rupture
Estimer unevaleur moyennedes paramètres
Distribuercette valeurdans toute la
pente
Courbe imposéecouches homogènes
IV Risque Répartition des contraintes
Contraintes tangentielles
kPaRôle des couches
dures
Forme de la rupturepotentielle
Profil de cohésion
0
1
2
3
0 10 20c (kPa)
h (m
) λ
λ •
•
�•
Λ
Code éléments finisCESAR (Laboratoire Central
des Ponts et Chaussées)
Elastique parfaitement plastique
20
100 %
IV Risque
40 % du poidspropre
60 %
80 %
Plastification
IV Risque
Méthode des perturbations (Raulin et al. 1974)
Hypothèses : Mohr-Coulomb
Contrainte normale
Résolution d’un système en λ , µ et F
)tan.( αµλσσ nFelpert +⋅=F
c φστ tan+=
Calcul de stabilité
. O
N
T
f
r
a
W
x
Xn+1Xn
Zn+1
NT
W
α
M
Zn
y
b
l
21
IV Risque Développements
Capacités de traitement du programme
Automatisation
Nouveaux modules :
pour j=1 à 1000
TIRAGEcourbe, point, sensMODIFICATION
DISCRETISATION
PERTURBATIONS
Fj+1 ≤ FjChangement
Ecriture des résultats
i=i+1 j=j+1
Lecture
préparationdes données eti simulations
tests
Recherche optimisée de la courbe de rupture
Prise en compte de la variabilité
PETAL (LCPC)
IV Risque Optimisation
Discontinuitédescente aléatoire successives
bonne répétitivité de l’algorithme de descente
diminution de F
Recherche optimisée de la courbe de rupture
5
8
11
14
17
8 11 14 17 20 23distance (m)
altit
ude
(m)
CR5-2,121.63CR10-1,411.07
22
IV Risque
x
y
Discrétisationhorizontale (1m)
Sous - couches
VE jCouche i
jj+1
Couche i-1
Couche i+1Discrétisation
verticale (2 cm)
Volume Elémentaire
10000 points10000 segments10000 VE
50 points48 segments10 matériaux
50 m de long, six couches600 VE
IV Risque
7
9
11
13
15
17
10 12 14 16 18 20m
m
VE 2Couche 3
γ = 2,5 kNc = 1,5 kPa
Sensibilité
F peu sensible au cv de γsensible au cv de c
Connaissance de γ à 30 %c à 50 %
masse volumique
1
1.5
2
2.5
1 2 3 4
F
0
0.1
0.2
0.3cv
cv sur γ = 0,5 0,33 0,2 0,1
cohésion
1
1.5
2
2.5
1 2 3 4
F
0
0.1
0.2
0.3cv
cv sur c = 0,5 0,33 0,2 0,1
i tiragesaléatoiresx,σ
F déterministe= 1,37
23
ApplicationIV Risque
x
z
y
100 m
40 m
ApplicationIV Risque
Répartition de la cohésionaprès un tirage aléatoire
Histogramme de F
F
fréq
uenc
e
1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50
20
40
60
80Histogramme de F
F
fréq
uenc
e
1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50
20
40
60
80
Répartition déterministede la cohésion
Fmini déterministe= 2,7