L’effet d’une Variation des Principaux Paramètres Sur La Stabilité des Barrages en Terre

Barrages zonés (en remblai)

Barrage avec noyau central

Les barrages zonés sont des barrages en remblai constitués de plusieurs types des matériaux disposés de façon à assurer séparément les fonctions de stabilité du barrage et d’étanchéité. Le découpage du corps du barrage en matériaux différents est appelé zonage. Il permet de faire de grandes économies dans les volumes mis en œuvre et d’utiliser au mieux les matériaux disponibles sur le site (Fig. 1.2) [MAF, 1977 ; J. M. Durand et al, 1999]. Il existe autant de types de zonages que de barrages dans la mesure où chaque ouvrage est conçu en fonction des matériaux trouvés sur le site ou immédiatement à proximité [MAF, 1977].  Les plus classiques comportent :  un noyau d’étanchéité constitué de terres argileuses, d’argile, de terres caillouteuses ou tout autre matériau terreux comportant une forte proportion de matériaux fins lui conférant une faible perméabilité. Lorsque ce matériau est introuvable sur le site, on peut avoir recours à des matériaux de substitution, tels qu’une paroi moulée ou bien une superposition de couches de béton bitumineux ou d’asphalte ; Figure 1.2 Coupe type d’un barrage en terre zoné  Une recharge amont en matériau drainant assurant la stabilité amont même après une vidange rapide ;  Une recharge aval stabilisatrice en matériau peu déformable ;  Une protection amont en enrochements, dalles ou autres dispositifs ;  Un drain interposé entre le noyau et la recharge aval, si celle-ci n’est pas suffisamment perméable, pour évacuer sans pression les écoulements parvenus sur la face aval du noyau ;  des matériaux de transition (filtres) entre ces différents massifs lorsque leurs granulométries respectives le justifient de manière à éviter toute érosion interne par entraînement de particules d’un matériau vers le matériau adjacent.

Barrages à masque amont

Les barrages à masque sont constitués d’un remblai plus ou moins perméable assurant la stabilité d’ensemble. Un écran imperméable, appelé masque, est mis en place sur le parement amont de façon à rendre le barrage étanche et lui permettre de retenir l’eau du réservoir. Le masque qui constitue l’organe d’étanchéité amont est classiquement réalisé en béton, avec des produits bitumineux ou encore au moyen d’une géomembrane. Son épaisseur est limitée, ce qui lui permet de s’adapter aux déformations faibles mais inévitables du massif support .

Coupe type d’un barrage en terre à masque amont

La présence du masque en parement amont présente le double avantage de permettre des réparations en cas de dégradation du masque, mais aussi d’autoriser des vidanges de retenue très rapides. Le corps du barrage assurant la stabilité peut être en matériau quelconque pour autant qu’il soit peu déformable [J. M. Durand et al, 1999]. De nombreux barrages à masque sont réalisés en enrochements. La qualité du compactage lors de la mise en œuvre du matériau a une grande influence sur les déformations et tassements ultérieurs [MAF, 1977 ; J. M. Durand et al, 1999]. Pour améliorer la sécurité du barrage, il n’est pas rare de trouver dans les barrages à masque d’autres matériaux fonctionnels, à savoir :  un matériau de réglage ou de transition servant de support à l’étanchéité mince et la mettant à l’abri de tout poinçonnement par des éléments grossiers du massif support ;  une cheminée drainante, un tapis drainant ou les deux pour évacuer les infiltrations éventuelles à travers le masque ;  des matériaux de protection soit du parement aval (terre végétale, enrochements, maçonnerie de pierre sèches) soit du masque d’étanchéité comme des dalles de protection ou des pavés autobloquants mettant l’étanchéité mince à l’abri des agressions extérieures telles que la glace, les projectiles ou les chutes de blocs. 3. Les facteurs qui influencent sur la conception et la réalisation Le choix du site de l’ouvrage, doit tenir compte de :  La convenance technico-économique de sa situation et ses alentours, les secteurs d’irrigation ou d’approvisionnement à la population et les possibles difficultés du transfert de l’eau depuis l’emplacement choisi jusqu’au point de distribution d’eau .   L’emplacement du barrage où la relation entre le volume utile et le secteur occupé par celui-ci doit être au maximum ; sans oublier que le secteur doit être vaste pour satisfaire la régularisation du barrage ;  Aspects économiques tels que : affectations de terrains, d’habitations et d’infrastructures par les inondations ;  Possibilité de voies d’accès au lieu, fourniture d’énergie électrique, approvisionnement d’eau potable, entre autres aspects d’intérêt.  Matériaux disponibles Pour la construction du remblai, ce sont la qualité et la quantité des matériaux situés aux alentours de l’ouvrage qui déterminent souvent le type d’ouvrage. Par exemple, si l’on dispose de sols fins de qualité satisfaisante et en quantité suffisante (1,5 à 2 fois le volume du remblai), la solution barrage en terre homogène ou pseudo-zoné s’impose [Gérard.D, 2002 ; Rodriguez.B et al, 2004]. Le barrage pseudo zoné est une variante du barrage homogène qui consiste à répartir les matériaux dans le corps du barrage en fonction de leur granularité ou de leur humidité, mais sans que des filtres de séparation ne soient nécessaires. Il ne s’agit donc pas de véritables zones délimitées avec précision [Gérard.D, 2002]. Si l’on dispose de matériaux imperméables en quantité limitée, et par ailleurs de matériaux grossiers ou d’enrochement, il est envisageable de construire un barrage en terre zoné ou en enrochements avec noyau [Gérard.D, 2002]. Dans le cas des « retenues collinaires » il est préférable de bâtu, en général, des digues homogènes [Rodriguez.B et al, 2004].  Caractéristiques de la fondation La nature, la résistance, l’épaisseur, le pendage, la fracturation et la perméabilité des formations rencontrées au droit du site constituent un ensemble de facteurs souvent déterminants dans la sélection du type de barrage [Gérard.D, 2002]. C’est une vérité de dire qu’un barrage ne peut être plus résistant que sa fondation. Pour cette raison, l’utilisation de méthodes de calcul très élaborés pour analyser le comportement du Barrage proprement dit n’est justifiée que dans le cas où la fondation est introduite dans les calculs comme une partie intégrante de la structure ou comme une extension de l’ouvrage [Djemili.L, 2006]. Pour les fondations rocheuses ou de caractéristiques très médiocres, les fondations rocheuses se prêtent à l’édification de tous types de barrages, moyennant des dispositions adéquates concernant la purge des matériaux très altérées et le traitement éventuel par injection, les barrages en remblai conviennent toujours [Gérard.D, 2002].  Des fondations argileuses impliquent presque automatiquement le choix de barrages en remblai, avec des pentes de talus compatibles avec les caractéristiques mécaniques des formations en place [Gérard.D, 2002].  Caractéristiques du site de l’ouvrage Dans les vallées étroites, le barrage doit être dimensionné en fonction des engins de construction. Dans ces vallées, on peut utiliser des talus moins abrupt à cause de l’effet tridimensionnel. Si la vallée est large (digue très large), il faut concevoir la digue avec soin dans le but d’économiser les matériaux et réduire le coût du barrage [Rodriguez.B et al, 2004]. 4. Conception d’un barrage en terre 

Hauteur du barrage

Elle est égale à la hauteur normale de la retenue, et la hauteur des eaux majorée audessus du seuil du déversoir de crue, et de la revanche [Gérard.D, 2002 ; MAF, 1977]. La hauteur du barrage donnée par la relation suivante : H H H R B NNR Dév V   

 Le niveau normal de retenue

C’est la hauteur normale de la retenue calculée compte tenu du volume à stoker, de la tranche morte prévue au fond pour les dépôts et de la tranche correspondant aux pertes par évaporation et par infiltration (Fig. 1.4) [Gérard.D, 2002 ; MAF, 1977]. 4.3. Le niveau des plus hautes eaux C’est la hauteur normale de retenue majorée de la charge sur le déversoir de crue [MAF, 1977]. 4.4. La revanche C’est une tranche comprise entre la côte des plus hautes eaux et la crête du barrage [MAF, 1977]. Pour la déterminer on doit tenir compte de la hauteur des vagues qui se forme sur le plan d’eau, on peut évaluer cette tranche à l’aide de la formule empirique de Stevenson qui tient compte de la longueur du plan d’eau appelée aussi fetch [MAF, 1977].