COURS DE BARRAGE CHAP III volume 3.pptx

Cours de barrage MASTER 1 1
LA PRISE EN COMPTE DES SOUS PRESSIONS

PROGRAMME
Chapitre III : Barrages en remblai
I-Types de barrages en remblai
II-Matériaux de construction
III-Comportement après la construction
IV-Calcul de stabilité
V-Détails constructifs

Chapitre III : BARRAGES EN REMBLAI
1-Eléments d’étanchement et de drainage

Le système de drainage doit récolter les eaux de percolation en évitant leur mise en
charge dans :
 Le corps d’appui amont et aval
 La fondation aval de la digue
 Les appuis latéraux à l’aval de la digue

Des couches de filtres doivent être mises en place entre les éléments étanches et
les zones de drainage pour éviter la migration des matériaux fins de la zone la plus
étanche vers la zone la plus perméable. Le résultat de tels phénomène pourrait être
la formation de renards qui pourraient conduire finalement à la rupture de la digue.

2-Barrages en terre homogène
Les barrages en terre homogènes sont constitués d’un seul matériau avec une
perméabilité faible (). Les fonctions d’étanchéité et de corps d’appui sont assurés
par un seul type de matériau

3-Barrages en remblai avec noyau central
Fig 1 : Barrage en remblai avec noyau central

3-Barrages en remblai avec noyau central
Le noyau est les corps d’appui doivent être séparés par des filtres et si nécessaire
des zones de transition. Les filtres jouent un rôle d’importance primordiale :
 Ils permettent d’éviter la migration du noyau vers le corps d’appui en cas
d’abaissement rapide du niveau d’eau dans la retenue
 Ils produisent un effet de colmatage en cas d’apparition de cheminement de
percolation préférentiel à travers le noyau

4-Barrages en remblai avec noyau incliné
Fig 2 : Barrage en remblai avec noyau incliné

4-Barrages en remblai avec noyau incliné
Un noyau incliné représente les trois avantages principaux suivants :
 Le noyau s’appui sur le corps d’appui et est comprimé par la poussée de l’eau
 Le corps d’appui peut être mise en place de manière indépendante à l’amont du
noyau
 La surélévation éventuelle du barrage est plus facile à réaliser

5-Barrages en remblai avec membrane centrale
Lorsque le matériau nécessaire au noyau n’est pas disponible à proximité du site de
construction, on peut envisager la mise en place d’une membrane centrale.
Deux solutions principales sont mises en œuvre pour cette membrane :
 Le noyau bitumineux ()
 La paroi moulée à sec ()

Cours de barrage MASTER 16
5-Barrages en remblai avec membrane centrale
Fig 3 : Barrage en remblai avec membrane centrale

6-Barrages en remblai avec masque amont
Fig 4 : Barrage en remblai avec masque amont

1-Choix des matériaux
a-Qualité
 Non organique
 Non altérable
 Extraction, transport et mise en place possible
 Compactage possible
 Résistance au cisaillement et cohésion élevées pour le noyau

1-Choix des matériaux
b-Disponibilité en quantité et qualité suffisante à proximité du site
c-Economie
En principe tous les matériaux non organiques peuvent être utilisés pour la
construction des digues

2-Granulométrie et dimensionnement des filtres
a-Noyau
b-Corps d’appui
Une granulométrie étendue des limons aux graviers est favorable. Le diamètre
maximum est limité par l’épaisseur des couches de compactages :
Les noyaux ont une granulométrie qui s’étend des argiles (<0,002mm) aux sables
(<2mm). L’indice de plasticité Ip est élevé.

Fig 5 : Fuseaux granulométriques des matériaux de construction

c-Filtres
Un filtre est toujours inévitable comme zone de transition entre des matériaux
cohésifs et non-cohésifs. Les critères pour la constitution du filtre sont les suivants:
Le rôle du filtre est d’empêcher :
 La suffusion par le transport de matériaux à l’intérieur du filtre
 L’érosion par l’échange des matériaux à la frontière du filtre
 Le colmatage à la surface du filtre

c-Filtres
Fig 6 : Courbe granulométrique du noyau et du filtre, et critères de filtre

3-Teneur en eau
Pour les matériaux cohésifs la teneur en eau représente le critère prépondérant
pour :
 L’exploitation de la zone d’emprunt
 La mise en place sur le remblai
 Le compactage
 La résistance au cisaillement
 La consolidation (tassements)

4-Mise en place des matériaux et compactage
Les matériaux sont mis en place avec une épaisseur de couche entre 25 et
30cm, exceptionnellement jusqu’à 40cm. Le diamètre maximum des grains est
dans tous les cas limité à 10cm. Mais le diamètre maximum tolérable des
grains dépend surtout de la courbe granulométrique. La fraction des grains
grossiers doit être limitée de telle manière que le contact entre les plus gros
grains soit évité. Le compactage se fait le plus souvent au moyen de rouleau à
pneu ou rouleau vibrant.
a-Matériaux cohésifs

a-Matériaux cohésifs
Fig 7 : Mise en place des matériaux cohésifs

b-Matériaux non-cohésifs
Les matériaux non-cohésifs sont utilisés pour la construction des filtres, des
zones de transitions, des corps d’appui, du drainage et rip-rap. Les épaisseurs
typiques de couches de mise en place sont:
 D’environ 60cm pour les filtres
 Entre 90 cm et 120 cm pour les matériaux alluvionnés
 D’environ 150cm pour les enrochements de carrière
Le diamètre maximum des grains est égal à ¾ de l’épaisseur des couches pour
les corps d’appui.
Le compactage s’effectue à l’aide de rouleau vibrant.

III-Comportement après la construction
1-Tassements
Il y a le tassement dû à l’augmentation du poids pendant le remblayage et la
consolidation après la construction.
2-Conditions à lac plein
La présence de l’eau dans le réservoir crée pour la digue les effets suivants :
 Changement des contraintes effectives (en amont de l’élément d’étanchéité)
 Poussée de l’eau sur l’ouvrage
 Filtration à travers la digue et sa fondation
 Changement de la résistance à la compression (en amont)
 Disparition de la cohésion dans les zones avec matériaux cohésifs saturés

IV-Calculs de stabilité
1-Principe d’analyse
On calcule la stabilité au glissement pour diverses surfaces de rupture qui
traversent plusieurs zone de la digue et éventuellement le sous-sol. On cherche la
surface de rupture qui donne la plus petite sécurité. Souvent on fait l’hypothèse
d’une surface circulaire.
Fig 8 : Cercle de rupture pour l’analyse de stabilité

2-Méthodes d’analyse
Les méthodes d’analyses suivantes sont souvent utilisées :
 Surface de glissement circulaire : Fellinius (1948) et Bishop (1955)
 Surface de glissement quelconque : Janbu (1954) et Krey
A l’aide des logiciels, les surfaces de glissement critiques peuvent être trouvées
assez facilement.

3-Cas de charges
a-Pendant la construction
On distingue :
 Cas de charges normales (CN)
 Cas de charges spéciales (CS)
 Cas de charges exceptionnelles (CE)
CS : Mise en charge de la digue pendant les crues ( la hauteur finale de la digue
n’est pas encore atteinte)

3-Cas de charges
b-Fin de construction
CE : Tremblement de terre à lac vide : les pressions interstitielles dans le noyau sont
maximales au moment où les remblais viennent d’être achevés.
En cas de tremblement de terre et avec les pressions interstitielles importantes le
risque de liquéfaction du noyau existe.

3-Cas de charges
c-Exploitation (sans tremblement de terre)
CN : Lac plein à niveau normal
CS : Lac plein à niveau exceptionnel pendant les crues
CN : Abaissement normal (selon l’utilisation de la retenue)
CS : Abaissement rapide

3-Cas de charges
c-Exploitation et tremblement de terre
CE : Lac plein à niveau normal
CE : Lac plein et abaissement normal

4-Coefficient de sécurité
 Cas de charge normal : Fs ≥ 1,4
 Cas de charge spécial : Fs ≥ 1,30
 Cas de charge exceptionnel : Fs ≥ 1,20
Le facteur de sécurité est défini dans la plupart des méthodes de tranches par le
rapport :

5-Angles des talus
Matériaux de remblai (corps d’appui) Elément étanche Pente
amont
Pente
aval
Enrochements Noyau central 1/1,80 1/1,80
Noyau incliné 1/2,10 1/1,80
Masque amont 1/1,50 1/1,40
Alluvions perméables Noyau central 1/2,00 1/2,00
Alluvions fines Noyau central 1/3,00 1/2,50

1-Choix de la hauteur de la digue
a-La revanche
La revanche R est la différence de côte entre les Plus Hautes Eaux (PHE)
correspondant à la crue de projet et la crête pour éviter la submersion du remblai
par les vagues.
La formule empirique de Gaillard donne :
h = hauteur des vagues en (m)
v = vitesse de propagation des vagues en (m/s) : v = 1,5 + 2h

b-Effet du vent et des vagues
 Hauteur des vagues
Un vent d’une certaine durée et intensité provoque à la surface d’un réservoir des
vagues de différentes hauteurs d’onde.
La formule de Molitor donne :
Avec : = hauteur de la vague en (m)
v = vitesse du vent en (km/h)
F = fetch en (km)

Fig 9 : Définition du fetch

 Déferlement des vagues
La hauteur R du déferlement dépend non seulement de la hauteur de la vague h
mais également de la longueur des ondes, de l’inclinaison n de la surface et
finalement de la nature de la surface du parement amont.

R peut être estimé en utilisant la
formule de Kâlal :
Avec :
k = 0,72 pour rip-rap ; k = 1 pour pavé ;
K = 1,25 pour pavé de blocs en béton
préfabriqué ; k = 1,4 pour surfaces lisses
Fig 10 : Déferlement des vagues

Pour des parois verticales, il faut considérer la longueur des ondes :
Avec L = longueur des ondes = 0,152v
L, h, R en (m) ; v en (km/h) , F en (km)

2-Largeur en crête de la digue
La largeur en crête doit être au moins égale à 3m pour permettre le passage des
engins de terrassement pendant la réalisation et ultérieurement pour l’entretien.
Elle est calculée par les formules :
Avec H la hauteur de la digue en (m)

COURS DE BARRAGE CHAP III volume 3.pptx

Contenu connexe

Similaire à COURS DE BARRAGE CHAP III volume 3.pptx

Dernier

COURS DE BARRAGE CHAP III volume 3.pptx