Les barrages en béton requièrent une fondation rocheuse de bonne qualité. Mais cette affirmation de principe demande à être précisée. L'appréciation de la qualité des rochers de fondation a été très souvent, dans le passé, le résultat d'un examen visuel et il peut encore en être ainsi lorsqu'on se trouve en présence d'appuis incontestables. Mais, avec l'augmentation du nombre des ouvrages à construire, l'ingénieur se trouve devant des terrains plus complexes. Dans tous les cas, il doit faire appel à un géologue, étant bien précisé que ce métier ne s'improvise pas et nécessite une longue et étroite collaboration avec les ingénieurs spécialisés, qui est indispensable pour bien connaître le sens exact des investigations à réaliser et les risques courus par l'ouvrage selon son type. En première analyse, le rôle du géologue consiste, après avoir relié le site du barrage à la structure géologique de toute la région environnante, à tracer la géométrie de toutes les discontinuités, failles et diaclases, aidé en cette tâche par les décapages, sondages avec extraction de carottes, tranchées, puits et galeries implantés en collaboration avec l'ingénieur. Les trous de sondage sont utilisés pour effectuer des essais d'eau sous pression, afin de déterminer la perméabilité du sous-sol aux diverses profondeurs. À cette description générale de la structure fondamentale, il convient d'ajouter les phénomènes plus récents, souvent quaternaires, qui se traduisent par les faciès d'érosion, les grands glissements, l'hydrogéologie (en particulier dans les faciès karstiques), la sismotectonique. Cette image du sous-sol, obtenue par des points en nombre forcément limité, doit être complétée, au fur et à mesure de l'avancement des travaux, par l'examen des fouilles et les résultats fournis par les forages pour injections et drainage. L'intervention du géologue est donc nécessaire jusqu'à la fin des travaux et du remplissage du réservoir. Mais les données visuelles ainsi rassemblées doivent être complétées par une recherche des propriétés de résistance et de déformabilité du sous-sol, ainsi que du comportement qu'on pourra en attendre sous les actions de toute nature qui lui seront appliquées. C'est le but de la mécanique des roches et de la mécanique des sols.

1. GÉOLOGIE DES BARRAGES
S.FAL

2. Généralités

3. Évolution population et barrages dans le monde
il existe 800 000 barrages dans le monde dont 55 000 sont considérés comme
des grands barrages (h>15m)

4. BUT

5. Au Maroc

8. EXEMPLES DE BARRAGES DANS LE MONDE
On distingue divers types de barrages
Suivant leur fonction:
 Accumulation d'eau restituée pour la production d'énergie,
l'alimentation en eau ou l'irrigation (AEPI);
 Régulation d'un cours d'eau pour la navigation ou la gestion des
crues et des étiages.
Suivant leurs caractéristiques géométriques :
 Barrages réservoirs, de grande hauteur ;
 Barrages au fil de l'eau, sur le cours d'une rivière.
Suivant leur conception :
 Barrages poids, pour lesquels, comme leur nom l'indique, c'est la
masse de l'ouvrage qui s'oppose à la pression de l'eau ;
 Barrages voutes, pour lesquels la pression de l'eau est transmise
par l'ouvrage sur les parois latérales.

9. Voûte (évacuateurs latéraux)
Voûte (évacuateur en saut de ski)

10. DEUX TYPES DE VOUTES

11. À contreforts

12. Béton Compacté au Rouleau dit BCR

14. Cas particulier
barrage en BCR et digue de col
en alluvions à noyau d’argile
Hauteur 70 m
290.000 m3 de béton
BARRAGE WIRGANE
(Tansift)

15. Sidi chahed (Remblais à noyau argileux)

16. El makhazine en phase de construction (Remblais à noyau argileux)

17. Types de barrages en terre
Barrage en terre homogène
Barrage à noyau argileux ou bitumineux
Barrage à masque amont béton bitumineux

18. Barrage mixte ITAPIU (Brésil)

19. RUPTURES DES BARRAGES
Malpasset suite à la catastrophe du 2 décembre 1959. La
photographie est prise de l'aval

20.  Techniques
 Problèmes de fonctionnement : vannes, évacuateurs de crues
 Défaut de conception
 Défaut de contrôle des matériaux mis en place
 Naturelles
 Crue exceptionnelle non prise en compte dans le projet
 Glissement de terrain
 Séisme
 Erosion interne
Plusieurs phénomènes sont à l'origine d'une rupture de digue (remblais):
La surverse (dépassement du sommet de la digue)
L'affouillement de pied côté rivière
L'érosion interne : phénomène de "renard" hydraulique
L'instabilité propre de l'ouvrage car le talus est trop incliné.
En général les causes de rupture des barrages sont soit:

22. EXEMPLES DE RUPTURES

23. Voûte de Malpasset
(instabilité propre de l’ouvrage)

24. Digue en terre effondrée sur le flanc droit

25. BARRAGE À CONTREFORTS DÉTRUIT PAR TASSEMENT
DIFFÉRENTIELLE

26. CHOIX DU TYPE DE BARRAGE

28. CRITÈRES
Principaux paramètres :
- la topographie et les apports du bassin versant
volume de la retenue
risque de défaillance dans la retenue
- la morphologie de la vallée
un site étroit est plus économique
en amont: élargissement
appuis sains (resserrement indépendant de glissements, éboulements,
failles, …)
vallée large convient mieux pour barrage en remblai
- les conditions géologiques et géotechniques
nature, résistance, épaisseur, pendage, fracturation,
perméabilité des formations rencontrées

29. CRITÈRES TOPOGRAPHIQUES
Élancement:
l= Lc / Lb

30. a) canyon ou gorge
vallée encaissée avec des flancs presque verticaux
Le barrage voûte s'impose si la géologie et l'intégration des
ouvrages annexes le permettent.
Si la largeur est presque constante sur toute la hauteur, un
barrage voûte cylindrique peut être envisagé .
Si les crues sont importantes, un barrage poids permettra
d'intégrer l‘évacuateur de crues.
l ≤ 4 ou 5

31. b) vallée étroite en V
Le barrage voûte peut être envisager si la géologie l'intégration des
ouvrages annexes le permettent.
D'autre critères topographiques doivent être vérifiés :
▫ L’élancement l ≤ 5 ou 6.
▫ Les courbes de niveau du rocher d'appui doivent être parallèles à
l'axe de la vallée, voire légèrement convergentes,
▫ La géologie doit être adéquate (résistance, fracturation, pendages).
Le barrage-poids et le barrage en enrochement à masque amont
sont également envisageables.
Le barrage en enrochement noyau central est proscrit, du fait de la
pente importante des flancs (tassements différentiels et risque de
fissuration du noyau).

32. CONDITIONS (SUITE)
- les conditions géologiques et géotechniques (suite)
si fondations rocheuses:
. OK pour tout type de barrage;
. enlèvement des matériaux très altérés
. traitement éventuel par injection
. régime des fractures (failles, joints, diaclases, schistosités)
. exigences croissant du barrage en remblai jusqu’au barrage voûte
si fondations graveleuses:
si suffisamment compactes, conviennent pour barrages en terre ou en
enrochements
contrôle des fuites: dispositif d’étanchéité drainage
problème de l’évacuateur de crue
tassements différentiels
si fondations argileuses:
toujours barrages en remblai
pentes compatibles avec caractéristiques des formations en place

33. CONDITIONS (SUITE)
-les conditions géologiques et géotechniques (suite):
Les matériaux disponibles
incidence considérable (voire prépondérante):
sols utilisables en remblai
enrochements pour remblai ou protection de talus
agrégats à béton (alluvions ou concassés)
liants (ciment, cendres volcaniques)
idéal: extraire de la zone d’emprise de l’ouvrage
économie de coût de transport et de remise en état
-le contexte météorologique et le régime des crues
caractéristiques hydrologiques
si évacuateur de crue de grande ou petite dimension: influence sur
le choix de l’ouvrage
galerie provisoire de dérivation intégrée ou non dans le futur
évacuateur de crue