Évaluation de la cohésion apparente d'une discontinuité rocheuse non liée : application aux fondations des barrages-poids

[Departement_IRSTEA]Eaux [ADD1_IRSTEA]Hydrosystèmes et risques naturelsInternational audienceTo assess the shear strength at the rock-concrete contact inside a gravity dam foundation, many theoretical criteria have been developed that consider the joint surface conditions such as roughness and a potential value for the cohesion. In practice, most of guidelines are still suggesting to use the Mohr-Coulomb (M-C) friction criterion that relies on a friction angle and a cohesion values determined from lab tests, literature or engineer experience. For unbounded joints, no true cohesion can be considered since walls are not physically linked. Yet, a value of apparent cohesion, resulting from joint roughness and interlocking conditions is authorized to be used with M-C. However, no consensus exists to set or evaluate the apparent cohesion to consider. That is why a direct-shear test experimental program based rough joints replicas was developed to investigate the roughness effect on apparent cohesion. For a joint submitted to low normal stress range conditions (0.1 to 1MPa), results show that higher Barton's JRC is and more the apparent cohesion value associated is high: a joint with a JRC of 8.3 shows an apparent cohesion value of 92 kPa versus 421 kPa for a rougher joint (JRC=18.7). Results also showed the interlocking of the joint a role on the apparent cohesion: in comparison to the peak, the residual state indicated no apparent cohesion. The effects of normal load was also investigated and results showed that a higher normal load interval lead to higher values of apparent cohesion, suggesting better interlocking conditions of the joint.Pour estimer la résistance au cisaillement de discontinuités telles que l'interface roc-béton à la fondation d'un barrage-poids, de nombreux modèles de résistance au cisaillement ont été développés, prenant en considération l'état de surface de la discontinuité et l'existence ou non d'une valeur de cohésion. Or, en pratique, les règlements ou guides professionnels proposent d'utiliser le modèle de Mohr-Coulomb (M-C) en s'appuyant sur des valeurs de cohésion et d'angle de frottement issus d'essais expérimentaux, de la littérature ou de l'expérience de l'ingénieur. Pour les discontinuités non liées, aucune valeur de cohésion réelle ne peut être utilisée puisque les épontes du joint ne sont pas physiquement liées entre elles. Mais une valeur de cohésion apparente, issue de la rugosité de la discontinuité, des conditions d'emboîtement et de la contrainte normale est autorisée avec le critère de M-C. Cependant à l'heure actuelle, aucun consensus n'existe pour choisir et évaluer la valeur de cohésion apparente à prendre en compte. Un programme expérimental d'essais de cisaillement direct sur des répliques de discontinuités rugueuses a été développé pour évaluer l'effet de la rugosité sur la cohésion apparente. Pour une discontinuité soumise à de faibles contraintes normales (0,1 à 1 MPa), les résultats montrent que plus le JRC de Barton est élevé et plus la cohésion apparente associée l'est : une discontinuité présentant un JRC de 8,3 résulte ainsi en une cohésion apparente de 92 kPa contre près de 421 kPa pour une discontinuité de JRC 18,7. Les résultats ont également montré le rôle de l'imbrication : en cisaillement résiduel, aucune cohésion apparente n'a été obtenue. La contrainte normale pour laquelle la cohésion apparente est estimée influence également sa valeur : une gamme de contraintes normales plus élevées tend à augmenter la valeur de cohésion apparente pour une discontinuité