Finissant au doctorat en ingénierie, Vineeth Reddy Karnati, a effectué sa soutenance de thèse le 15 décembre 2025. Sous la direction de recherche d’Ali Saeidi (UQAC) et la codirection d’Alain Rouleau (UQAC) et de Marco Quirion (Hydro-Québec), sa thèse a pour titre « Évaluation de l’impact de paramètres géomécaniques importants sur l’érosion du massif rocheux dans l’évacuateur de crues non revêtues de barrages à l’aide d’essais avec un modèle physique ».
Sous la présidence de Julien Walter (UQAC), le jury d’évaluation était composé d’Éric Villeneuve (UQAR) et d’Adoubi Vincent De Paul Adombi (UQAC).
Résumé de la thèse
Bien que le massif rocheux offre en général une plus grande résistance à l’érosion que les dépôts alluviaux, des cas graves d’érosion de la roche ont néanmoins été signalés dans plusieurs évacuateurs de crues de barrages à travers le monde, même dans des contextes de roche dure. Lors de crues extrêmes, accentuées par les changements climatiques, cette érosion constitue une menace croissante pour la sécurité des barrages, notamment au Québec et au Canada, où l’hydroélectricité représente un pilier majeur de l’approvisionnement énergétique.
Cette étude s’amorce par une revue de littérature approfondie sur les mécanismes d’érosion et les méthodes classiques de prédiction. Les approches semi-empiriques traditionnelles s’avèrent souvent insuffisantes, car elles négligent certains mécanismes clés et ignorent des paramètres hydrauliques et géomécaniques propres aux sites. Ces limites entraînent fréquemment des écarts notables entre les profondeurs d’érosion prévues et celles observées sur le terrain, ce qui met en évidence la nécessité de méthodes davantage fondées sur les mécanismes physiques.
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La recherche se concentre sur les évacuateurs de crues non revêtus, en mettant l’accent sur l’arrachage de blocs rocheux, reconnu comme un mode de défaillance dominant. Une série d’essais physiques à échelle réduite a permis d’analyser l’effet de paramètres clés, le débit, l’ouverture des joints, la saillie des blocs et leur orientation, sur la stabilité et le soulèvement des blocs sous des conditions d’écoulement parallèle.
Un modèle pilote, constitué de blocs-modèles représentant un massif fracturé interconnecté, a servi à mesurer en détail les pressions hydrauliques autour d’un bloc central instrumenté selon diverses configurations expérimentales. Les résultats montrent que les fluctuations de pression à la surface du canal, particulièrement en dessus des blocs, jouent un rôle déterminant dans l’initiation du soulèvement. En revanche, les pressions mesurées dans les joints demeurent relativement stables, indépendamment de l’écoulement ou de la géométrie.
Un modèle mathématique prédictif a été développé pour estimer les fluctuations extrêmes de pression hydraulique à la surface des blocs et évaluer le risque de soulèvement selon les configurations. Ce modèle a démontré une concordance satisfaisante avec les résultats expérimentaux, avec des erreurs quadratiques moyennes (RMSE) de 0,04 à 0,37, confirmant sa fiabilité. Des essais additionnels ont examiné l’effet de l’orientation des blocs (-45°, 0°, +45°). Les blocs inclinés à contre-courant tendaient à basculer avant de se soulever, avec des facteurs de sécurité (Fs) entre 0,5 et 0,8, tandis que ceux alignés avec le courant se soulevaient plus directement, avec des Fs entre 0,2 et 0,7. Les blocs perpendiculaires au courant ont montré une stabilité accrue.
Enfin, une analyse paramétrique a évalué l’influence de la géométrie des blocs, rapport d’aspect, longueur exposée et angle de frottement, sur la stabilité sous diverses sollicitations hydrauliques. Les résultats confirment que ces paramètres, combinés à l’orientation, doivent impérativement être intégrés à toute évaluation rigoureuse du potentiel d’érosion.
Dans l’ensemble, cette recherche améliore la compréhension de l’interaction complexe entre facteurs hydrauliques et géomécaniques dans l’érosion des massifs rocheux aux évacuateurs de crues de barrages et propose des outils analytiques fiables pour l’évaluation de la stabilité des blocs.
Félicitations à Vineeth Reddy Karnati pour la soutenance de sa thèse de doctorat!
