Sécurités et stabilité des barrages

1. Technologie des Grands
Ouvrages
Sécurité et Stabilité des barrages
Présentée par : Khadidiatou Diagne
Professeur: Mr Diakhaté

2. Plan
 Introduction
 Les barrages rigides
 Les barrages souples
 Autres types de barrages
 Calcul de stabilité
 Justification de la stabilité du barrage
 Paramètres de calcul
 Les efforts appliqués au barrages
 Poussée hydrostatique de l’eau
 Effort du séisme
 Effort d’inertie sur le béton
 Calcul de la stabilité élastique ( stabilité interne du barrage)
 Calcul de la stabilité élastique ( stabilité externe: fondation)
 Facteur de sécurité au glissement
 Exemple: Barrage à stabilité de poids ou barrages poids
 Conclusion

3. Introduction
Les barrages sont par définition des ouvrages hydrauliques disposés en travers
d’un cours d’eau pour créer une retenue ou exhausser le niveau en amont,
ces types d’ouvrages barrent sur toute la largeur une section d’une vallée et
créer ainsi une cuvette artificielle géologiquement étanche
De la sorte différente types de barrages peuvent être considérées, selon la
façon schématique à résister à la poussée de l’eau.
On considère qu’il existe deux grandes familles de barrages : les barrages
rigides et souples (suivant la conception que nous avons classifier ces
familles)

4. C'est un ouvrage massif en forme trapézoïdale ou triangulaires qui résiste à la
pression de l'eau par sa propre masse. C'est un des ouvrages les plus stables.
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) ;
 sur l’hydrologie :
Les barrages rigides

5. Un barrage poids est
un barrage dont la
propre masse suffit à
résister à la pression
exercée par l’eau. Ce
sont des barrages
souvent relativement
épais, donc la forme
est généralement
simple.
Les barrages-voûtes
sont des ouvrages
remarquables par leurs
dimensions, leur finesse.
Ils tirent au maximum
partie de la capacité
de résistance des
matériaux et du rocher
de fondation. Leur
conception est aussi
plus complexe que
pour les autres types
de barrages.
Entre le barrage-poids
et les barrages voûtes
se situent des ouvrages
mixtes, poids-voûte ou
voûte épaisse, tels que
ceux qui ont été
réalisés dans la
Dordogne.

6. Les barrages souples
Les barrages souples en terre peuvent être construits avec des matériaux de
caractéristiques très divers allant de l’argile très fine à des éléments très
grossiers ou même des roches altérées facilement compactées. L’utilisation
d’un matériau ou d’un autre dépend de la disponibilité dans la zone
d’emprunt.

7. Barrage Zoné à noyau
Les fonctions de résistance et d’étanchéité
sont en quelques sortes séparées. La
résistance est assurée par les flancs de
l’ouvrage (enrochements) et l’imperméabilité
par le noyau central.
Barrage a Masque amont
Lorsqu’aucune terre n’est disponible
seulement des enrochements, l’étanchéité
est assurée par un masque de béton, ciment
ou béton bitumineux.
Barrage Homogène
Lorsqu’il est constitué d’un même matériau à
dominante argileuse.

8. Autres types de barrages
Suivant leur fonction:
- Accumulation d'eau restituée pour la production d'énergie, l'alimentation en eau ou
l'irrigation ;
- 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.
Un barrage comporte toujours divers composants :
- le barrage proprement dit, qui retient l'eau, avec un masque d'étanchéité ;
- un évacuateur de crues, évitant un excès d'eau dans le réservoir ;
- des dispositifs de contrôle et de surveillance.
Pour les barrages réservoirs :
- une prise d'eau, pour envoyer l'eau vers son utilisation ;
- une vanne de fond, pour permettre la vidange du réservoir.
- Pour les barrages au fil de l'eau :
- - des vannes de régulation du débit ;
- souvent des écluses et des passes à poissons.

9. Calculs de stabilité
Justifications de stabilité du barrage
Le glissement Le renversement L’état de contraintes

10. Paramétres de calcul
Angle de frottement
interne
La résistance à la
compression et le
module de
déformation des
fondations
Cohésion

11. Les efforts appliqués sur le barrage :
Il consiste à un effort normal dont la résultante passe par le centre de gravité
de l’ouvrage. Il est évalué pour chaque mètre de largeur par la relation
suivante :
Wb = S
⍵
 ⍵ : poids volumique du béton (KN/m3)
 S : la section en m2

12. Poussée hydrostatique de l’eau
Pour cet effort, on suppose une distribution linéaire de la surface libre jusqu’au
fond où la poussée est maximale. Il est aussi important de comptabiliser l’effet
stabilisant de cette poussée à l’aval. La composante horizontale est :
Ph= 0.5 H^2
⍵
 ⍵ : poids volumique de l’eau (KN/m3 ).
 H : hauteur d’eau en m.

13. Effort du séisme
L’effet du séisme est évalué dans ce cours avec une analyse pseudo-statique.
Dans l’approche pseudo-statique, le chargement dynamique est représenté
par l’application de forces statiques jugées équivalentes aux efforts
dynamiques maximaux supportés par l’ouvrage. La réponse vibratoire de
l’ouvrage est négligée. Pour comprendre l’effet du séisme sur le barrage, il est
nécessaire de connaitre son accélération. Pour se faire, une étude spécifique
est réalisée par un expert ou un spécialiste

14. Effort d’inertie sur le béton
 La force causée par le tremblement sur le massif du barrage Pb est égale à
Pb= αh*Wb
 αh: intensité de l’accélération horizontale en g.
 Wb : poids du massif du barrage.

15. Critère de stabilité du barrage
Stabilité au glissement :
t= C.S+N*tgj
Stabilité au renversement :
• Fr ≥ 1.5 pour les combinaisons de charge fondamentales.
• Fr ≥ 1 pour les combinaisons de charge accidentelles et extrêmes.
Calcul des contraintes transmises aux fondations
sy=N/S +M*y/I

16. Calcul de la stabilité élastique
( stabilité interne du barrage)
Condition de Maurice Lévy
• Le calcul de la stabilité élastique consiste à l’évaluation de l’état de contrainte existant
aux parements amont et aval du barrage lorsque le réservoir est vide et lorsqu’il est plein
Condition de non écrasement

17. Calcul de la stabilité élastique
( stabilité externe: fondation)
Stabilité
au
poinçon
nement
Tasseme
nt au sol
de
fondatio
n
Pas
d’effet
Renard

18. Facteur de sécurité au glissement
 C : cohésion
 b : largeur de la tranche
 N : composante normale du poids de la tranche
 u : pression interstitielle : angle de frottement interne
 P : poids de la tranche
 Ð : inclinaison du talus par rapport à la verticale

20. Conclusion
Pour conclure, le choix du type de barrage obéit également, comme le choix
du site, à la fois aux contraintes géologiques et aux contraintes
topographiques. De façon très schématique, on peut dire le choix entre un
barrage en terre (souple) et un barrage en béton (rigide) se base sur le critère
géologique : dans le cas d’une fondation meuble ou rocheuse mais très
fracturée, on a recours a un barrage souple soit en masque amont soit en
digue zonée et rarement une digue homogène (faute de disponibilité
d’argile) et dans le cas d’une fondation rocheuse de bonne qualité.

21. MERCI POUR VOTRE AIMABLE
ATTENTION !!!
Le 8 mars Bonne
journée de la femme