The failure of Carsington Dam

The upstream slope of Carsington Dam failed just before its completion in 1984. The slip started on the right abutment and spread across the valley to a length of nearly 500m. Extensive investigations were conducted, and further information was obtained when the dam was reconstructed. The initial slip sheared through the core, which contained shear surfaces due to rutting, and along a layer of Yellow Clay which contained solifluction shears. Both materials were brittle, with low residual strengths. The factor of safety based on measured peak strengths was about 1·4; with reductions to allow for shears it was 1·2. It had been reduced to 1·0 by progressive failure. Finite element (FE) analyses in which strain-softening was reproduced confirmed this. It was concluded that the slide spread by lateral load transfer, through sections of the dam with a safety factor greater than 1. In the vailey centre, the slide passed through the base of the mudstone fill. A combination of FE and limit equilibrium analysis indicated that the factor of safety just before collapse was about 1·1. The factor of safety was 1·6 with intact strengths and 1·4 after allowance for shears. The reduction to 1·1 was due to progressive failure; from 1·1 to 1·0 it was due to lateral load transfer.

La pente amont du barrage de Carsington s'est écroulée en 1984 juste avant son achèvement. Le glissement a commencé sur le contrefort droit et s'est propagé au travers de la vallée sur une longueur d'environ 500 m. Des études approfondies ont été menées et des informations complémentaires ont été obtenues lors de la reconstruction du barrage. Le glissement initial s'est propagé par cisaillement au travers du noyau, où l'on observe des surfaces de cisaillement dues à des stries, ainsi qui le long d'une couche d'argile jaune qui présente des cisaillements de solifluxion. Les deux matériaux présentaient des comportements fragiles, à faibles résistances résiduelles. Le facteur de sécurité, calculé à partir des contraintes maximales mesurées, était égal à environ 1,4. Il a été réduit à 1,2 en raison du cisaillement, puis à 1,0 par suite de la rupture progressive. Une analyse par éléments finis, reproduisant la relaxation des déformations, confirme ces résultats. Il apparaît qui le glissement s'est propagé par transfert latéral de la charge à travers des sections du barrage à facteur de sécurité supérieur à 1,0. Au centre de la vallée, le glissement a traversé la base du remblai de mudstone. Les analyses par élément finis combinées aux analyses par équilibres limites montrent que le facteur de sécurité était de l'ordre de 1,1 juste avant la rupture. Il était égal à 1,6 pour les contraintes originelles et à 1,4 lors de l'apparition du cisaillement. La réduction jusqu'à 1,1 est due à la rupture progressive; De 1,1 à 1,0, elle est due au transfert latéral de la charge.