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Conception de barrages

Démarré par Samira, Février 24, 2023, 01:41:32 PM

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Samira

Conception de barrages
Chapitre I Généralités
I.1 Introduction
Un barrage est un ouvrage d'art construit en travers d'un cours d'eau destiné à réguler son
écoulement et/ou à stocker de l'eau pour différents usages (eau potable, irrigation,
hydroélectricité, Protection contre les inondations...). Cet ouvrage crée soit une retenue à
niveau constant soit une retenue à niveau variable.
Les retenues à niveau variables sont créées par les barrages d'accumulation ou
d'emmagasinement. Elles sont destinées à produire un effet sur l'aval du cours d'eau :
régulariser le régime de la rivière, réduire les débits des crues et renforcer les débits d'étiage.
Selon l'usage et les matériaux utilisés, les barrages peuvent être classés en deux grandes
catégories :
- Barrages rigides.
- Barrages souples.
Tout grand barrage doit faire l'objet d'un classement en fonction des risques qu'il présente
pour les personnes et les biens. Ce classement est effectué et maintenu à jour par l'autorité
gouvernementale, dans les conditions et sur la base des méthodes et paramètres que détermine
le gouvernement par règlement, entre autres le type de barrage, sa localisation, ses
dimensions, sa capacité de retenue, son âge, son état et les conséquences d'une rupture pour
les personnes et les biens.
I.2 Choix du site du barrage
Le choix du site du barrage consiste à fixer l'axe du barrage au niveau du resserrement de la
retenue. Le concepteur a souvent le choix entre 2 ou 3 axes le long du resserrement.

Deux critères sont pris en compte : le critère géologique et puis le critère topographique.
Le critère géologique se base sur la qualité des fondations en termes de résistance, rigidité,
fracturation et pendage.
Pour pouvoir comparer géologiquement entre les axes proposés, une étude géologique et
géotechnique détaillée de chaque axe est requise. Elle doit détailler les types de fondations, la
sismicité, la stratigraphie, les degrés de fracturation, l'existence éventuelle de failles, les
profondeurs des substratums, l'étanchéité de la retenue (essais Lugeon), présence d'éventuels
Karsts (cas des roches carbonatées) les résistances et les modules de rigidité en se basant sur
des essais, les caractéristiques géotechniques des fondations (cohésion et angle de frottement
interne).
Tandis que le critère topographique dépend de deux rendements différents :
Rendement topographique : il est calculé de la façon suivante :
␋␌ =
␁␋
␎␏
Avec :
VR : le volume de la retenue calculé à l'aide des courbes HSV
Ainsi, on dresse des graphiques qui présentent la variation des rendements économiques et
topographiques en fonction de la taille du barrage.
I.3 Choix du type de barrage
I.3.1 Barrages rigides :
Les barrages rigides sont des structures en béton.
Les raisons pour lesquelles on choisit un barrage rigide sont généralement les suivantes :
␁ Nécessité d'une fondation rocheuse de bonne qualité ;
␁ Nécessité d'évacuer des crues importantes ;
␁ Présence de fonctions hydrauliques complexes dans l'ouvrage (ouvrage vanné pour
assurer, par exemple, l'évacuation des sédiments et garantir la pérennité de la retenue,
vidange de fond de fort débit) ;
␁ Incertitude sur l'hydrologie : les ouvrages rigides sont généralement moins sensibles
au déversement que les ouvrages en remblai. Sur les sites où il y a une grande
incertitude sur les crues, les variantes rigides sont souvent avantageuses (limitation
des ouvrages de dérivation provisoire et plus grande sécurité vis-à-vis du risque
hydraulique). Il faut toutefois noter que la stabilité des petits barrages poids est très
sensible au niveau des plus hautes eaux.
De façon générale, un ouvrage en béton est envisagé chaque fois que les ouvrages
hydrauliques ont une importance significative dans le projet (souvent le cas pour les barrages
de prise d'eau sur les aménagements hydroélectriques).
Il faut aussi savoir que même si ces raisons citées se présentent, il y a deux conditions
requises pour pouvoir projeter un ouvrage rigide.
La première condition porte sur la qualité de la fondation. En première approximation, on
peut énoncer la règle suivante : un barrage rigide nécessite une fondation rocheuse de bonne
qualité.
La deuxième exigence pour construire un ouvrage rigide est de disposer, dans des conditions
économiques acceptables, de granulats de bonne qualité nécessaires à sa construction dans un
rayon limité. Ces zones d'emprunt sont en général les ballastières de l'oued (problèmes
d'alcali-réaction) et/ou les carrières (souvent calcaires).
I.3.1.1 Les différents types de barrages rigides :

Selon la forme et le comportement mécanique de ces ouvrages rigides, on peut distinguer
plusieurs types.
I.3.1.1.1 Barrage poids :
Pour un barrage à profil poids, c'est le poids du béton qui assure l'équilibre de la poussée
hydrostatique et des sous-pressions. Un exemple de ces barrages est celui du barrage
MALLEH ci-après. Les sous-pressions ont un effet négatif important sur l'équilibre de
l'ouvrage.
La méthode classique d'étude de la stabilité d'un barrage poids (voir chapitre IV) consiste à
analyser l'équilibre global du barrage ou d'une partie de celui-ci sous l'action du poids, de la
poussée hydrostatique, des sous-pressions et éventuellement d'autres actions secondaires (par
exemple poussée des sédiments, action du vent ou séisme). Les critères de dimensionnement
de l'ouvrage portent sur la répartition des contraintes normales (limitation des tractions au
pied amont et limitation des contraintes de compression) et sur l'inclinaison de la résultante.
Cette méthode de calcul met en évidence le rôle majeur des sous-pressions dans l'équilibre
des barrages poids et donc l'importance du drainage.
À titre indicatif, les contraintes maximales de compression sous un profil poids traditionnel à
parement amont vertical et à fruit aval de 0,8H/1V sont de 0,35 Mpa pour un barrage poids de
25 mètres de hauteur. L'inclinaison de la résultante varie de 27 à 42° suivant les conditions de
drainage. Enfin, il convient de noter que le barrage poids en béton est un ouvrage rigide ; le
module du béton traditionnel est de l'ordre de 25 GPa, généralement supérieur au module des
fondations rocheuses sur lesquelles il repose.
Le fonctionnement mécanique du profil poids nécessite la principale exigence pour un barrage
en béton, à savoir la nécessité d'une fondation rocheuse de qualité suffisante. La condition
relative à sa faible déformabilité est généralement la plus contraignante, en particulier pour
des fondations de roches tendres ou altérées, mais la condition sur la résistance au
cisaillement élimine également le profil poids lorsque la résistance au cisaillement de la
fondation est faible (fondation marneuse, présence de joints argileux subhorizontaux dans la
fondation...).



Lorsqu'une reconnaissance approfondie de la fondation montre que ces conditions sont
réunies, le barrage voûte s'avère souvent une solution économique pour les petits barrages car
il minimise de façon très importante les volumes de béton à mettre en oeuvre.
Par ailleurs, la conception et la construction sont simples pour des ouvrages de moins de 25
mètres, si l'on s'en tient à des formes géométriques simples.
Le barrage voûte présente aussi l'avantage d'être peu sensible à la submersion pour autant que
celle-ci reste de courte durée et d'amplitude modérée (risque d'érosion du pied aval). En
outre, il permet d'avoir une meilleure résistance au séisme et au soupression vu son volume et
sa surface d'assise relativement petits.
Cependant, le barrage voûte a aussi des inconvénients :
␁ Les contraintes sont importantes dans le béton et dans le rocher.
␁ La dilatation thermique est à considérer. Un suivi thermique s'impose durant toute la
durée d'exploitation du barrage ;
␁ L'intégration de l'évacuateur de crue dans le barrage est difficile.
␁ Les soupressions dans les fissures du rocher peuvent provoquer des glissements
d'appuis.
Au Maroc, depuis la construction du barrage Asfalou sur oued Melouiya, la variante a été
pratiquement écartée pour les barrages en conception vu les problèmes liés à l'aspect
thermique et aussi les nombreuses réparations en injection que ce barrage a connues.Cours Barrage 2_compressed.pdf










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