Analysis of the annual thermal response of an earth dam for the assessment of the hydraulic conductivity of its compacted till core

摘要

La chaleur transportée par infiltration le long des lignes d'écoulement peut servir de traceur naturel pour aider à détecter les conductivités hydrauliques contrastantes dans les barrages en terre. Des mesures thermiques ont été réalisées sur le barrage en terre du nord Québécois QA-01 de 94,5m de hauteur pour caractériser la distribution de la température à travers toute sa section. L'analyse de la réponse thermique annuelle du barrage montre clairement une zone de vitesses d'infiltration plus élevées dans le noyau de till compacté. Des approximations concernant la conductivité thermique croissante ont été faites au moyen d'un modèle thermique simple. Une modélisation numérique complémentaire a fourni une évaluation quantitative plus rigoureuse des schémas d'infiltration. Les calculs ont montré des conductivités 20 fois plus grandes que les valeurs attendues. Les mesures thermiques peuvent détecter des zones d'augmentation d'infiltration qui peuvent être reliées à l'érosion interne ou à d'autres facteurs tels que la variabilité des propriétés des sols due aux pratiques de construction. Le jugement concernant la cause de la présence d'une zone plus perméable dans un barrage et sa possible évolution ne devrait pas être basé seulement sur les mesures de la température.%Heat carried by the seepage water along hydraulic flow lines can serve as a natural tracer to help detect contrasting hydraulic conductivities in embankment dams. Thermal monitoring was realized on the 94.5m high QA-01 embankment dam in northern Quebec to characterize the temperature distribution across its entire section. The analysis of the annual thermal response of the dam clearly showed a zone of higher seepage velocities in the compacted till core. Approximations concerning the increased hydraulic conductivity were made using a simple thermal model. Complementary numerical modelling provided a more rigorous quantitative assessment of the seepage patterns. The calculations have shown hydraulic conductivities that are 20 times larger than the expected values. Thermal monitoring can detect zones of increased seepage, which can be related to internal erosion or other factors, such as the variability of the soil properties due to construction practices. Temperature measurements alone are not adequate to determine the cause of a permeable zone in a dam or to predict its possible evolution.