Rapport-Final-Projet Barrages 2019-2020 [PDF]

Zitiervorschau

ECOLE NATIONAL DES SCIENCES APPLIQUES D’AL-HOCEIMA

Projet des Barrages

Encadré par : M. ZAKARIA TAHIRI Réalisé par: TAYBI SOUFIANE AMINE MEJJ

Année universitaire : 2019/2020

Projet des Barrages

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SOMMAIRE

Remerciement ………………………………………….................…………….4

Introduction ………………………………………………………………………….5

Barrages Compactés au Rouleau BCR …………………………..……….6 Historique ……………………………………………………………………….6 Caractéristiques principales ………………………………….….…….8 Conception des barrages en BCR …………………………………… 9

Surveillance et Auscultation ………………………………………………..21 Objectif de la surveillance des barrages  ………………………..21 Différents appareils d’auscultation(essais) ……………….……21 Conclusion ……………………………………………………………………......34

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I. Remerciement

On ne saurait commencer ce rapport sans remercier ALLAH le tout puissant, le tout miséricordieux, qui nous a donné grâce et bénédiction pour mener à terme ce projet. On voudrait dans un premier temps remercier, Mr. ZAKARIA TAHIRI, notre professeur des Ponts à l’Ecole Nationale des Sciences Appliquées d’Al Hoceima, pour sa disponibilité, sa patience de répondre à nos innombrables questions et surtout ses judicieux conseils, qui ont contribué à alimenter notre réflexion.

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II. Introduction Notre projet se déroule sur les axes suivants :

Partie I : Barrages Compactés au Rouleau BCR o Principes caractéristiques et conception o Analyse de la stabilité générale du barrage

Partie II : Surveillance et auscultation des barrages en béton o Objectif de la surveillance des barrages o Différents appareils d’auscultation (Essais)

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III. Barrages Compactés au Rouleau BCR 1/ Historique : Les barrages en béton compacté au rouleau (BCR) sont apparus comme un nouveau type viable de barrage dans les années 80. Ils ont acquis une acceptation mondiale dans un temps relativement court en raison de leur faible coût, qui découle en partie de leur méthode de construction rapide. La méthode (BCR)a évolué non seulement à partir des efforts de certains concepteurs de barrages en béton influents, mais aussi à partir du travail d'ingénieurs géotechniciens qui ont traditionnellement conçu des remblais en terre et en enrochement. Leurs efforts combinés ont produit un barrage en béton construit par méthodes généralement associées à la construction de barrages en terre. Le produit est un barrage moins coûteux avec la même sécurité inhérente qu’un barrage en béton placé. Définition du problème  :

De tous les barrages construits dans le monde, à l'exclusion de la Chine, Jusqu’en 1950, 38 pour cent des structures de (15 m) ou plus avaient Été construit avec du béton. De 1951 à 1977, le nombre de barrages en béton construits était tombé à 25% du total. Le pourcentage mondial a encore diminué pour atteindre 16,5% au cours de la période de 1978 à 1982. Cependant, cette baisse générale et régulière de la popularité des barrages en béton est survenue à une époque où l'utilisation de la voûte en béton dans les sites de vallée étroite augmentaient. Par conséquent, le plus grand une diminution se produisait dans les sites à large vallée, où la gravité des barrages étaient remplacés par des remblais de terre et de roche moins coûteux. Leur avantage de coût sur les barrages en béton a été dérivé principalement de la plus grande efficacité de l'équipement et des méthodes utilisées dans la construction. La popularité croissante des barrages en remblai a coïncidé avec l'émergence de la technologie de la mécanique des sols.

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Cette situation a conduit Engineering News-Record (un hebdomadaire américain qui fournit des nouvelles, des analyses, des données et des opinions à l’industrie de la construction dans le monde entier. Il est largement considéré comme l'une des publications les plus importantes de l'industrie et de la construction) à annoncer: « La technologie de la construction en béton de masse n'a tout simplement pas suivi le rythme avec l'art et la science du terrassement. Il est temps d'étudier les moyens de réduire le coût des barrages en béton ... Les barrages doivent être conçus de façon conservatrice et soigneusement construits. Mais il semble que toutes les années depuis Barrage Hoover, il aurait dû y avoir plus de changement dans la méthode traditionnelle pour déplacer le béton de masse en place » Plusieurs projets des années 1960 ont été conçus avec l'idée de combiner les avantages des barrages en béton et en remblai. Malheureusement, en raison d'un haut degré de spécialisation Dans ces domaines, la communication entre les premiers théoriciens était limitée. Par conséquent, il y avait peu de compréhension supplémentaire acquise des premiers efforts. L'exemple le plus notable et le plus ancien était les 172m de haut du Barrage d'Alpe Gera en Italie, conçu par l'ingénieur en structure Giulio Gentile et achevé en 1964. Le concept derrière l'Alpe Gera était de maintenir la section transversale traditionnelle du barrage-poids en béton tout en réduisant le coût unitaire de mise en place du béton de masse. Certaines réductions des coûts ont été réalisée en réduisant la teneur en ciment et le mélange de béton utilisé pour l'intérieur du barrage, où les contraintes sont faibles. La conception du barrage BCR après, évoluait dans trois directions différentes au Années 70. Aux États-Unis, une alternative maigre-béton à base de sols la technologie était en cours de développement par « The Army Corps of Engineers» et d'autres enquêteurs. Les ingénieurs britanniques se concentraient sur le soi-disant alternative à pâte élevée, un hybride de conception de mélange de béton conventionnel et les méthodes de construction des barrages en terre. L'équipe de recherche japonaise mis en place la troisième approche, ce qu'elle a appelé le barrage compacté au rouleau BCR et comme ça était la naissance des barrages compactes au rouleaux BCR.

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2/ Caractéristiques principales : L’idée a la base de barrages BCR est d’utiliser la méthode de construction des barrages en remblai pour celles des barrages en béton .Ce procède innovateur a largement contribué à donner une nouvelles impulsion à la construction des barrages poids ,principalement en raison de sa rapidité d’exécution (progression de 2,5 à 3 m par semaine pour les grands ouvrages),d’une réduction du dosage en ciment et par conséquent de son cout au  m3 nettement plus bas que celui du béton classique. En outre il nécessite une surface de coffrage restreinte. Par rapport à un barrage en remblai, le barrage en BCR est plus imperméable Et a une meilleur résistance à l’érosion. Par ailleurs le volume est aussi inferieur, de ce fait, la durée de construction est fortement réduite .Les cadences de mise en place du barrage BCR peuvent atteindre 10 000  m3/jour. Le barrage BCR présente aussi l’avantage de pouvoir incorporer des ouvrages annexes. Par ailleurs une emprise moins grande entraine une réduction de longueur des dérivation ,ainsi que des conduites plus courtes si elles doivent le traverser. Il faut relever par ailleurs qu’il est sur vis-à-vis de l’érosion interne des submersions et des séismes. Pendant son exécution, les risques d’endommagement sont réduits en cas de crue de submersion du batardeau. Le barrage de Kerville au Texas (USA), submerge en 1985 par une lame de 4,4 m après 30 jours de la fin des travaux, constitue un bon exemple. A de nombreux avantages, il faut opposer quelques points négatifs tels la qualité des parements et le cout de transport des ciments.

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3-Conception des barrages en BCR La conception des barrages en BCR ne présente que peu de différence des barrage-poids, dans ce chapitre nous allons nous intéresser surtout à la différence entre les barrages en béton conventionnel et en BCR. Le concepteur devrait savoir les objectifs du projet et être familier avec tous les aspects du site. Les Facteurs pouvant affecter le concept général à utiliser dans la conception du barrage sont les exigences en matière de coût, de délai d’exécution, d'apparence, d'étanchéité, et opérations et maintenance. En brève, Une bonne conception suppose qu'un barrage en BCR devrait avoir le même aspect, l'étanchéité, et la performance qu’un barrage-poid mais avec un minimum de coût.

Choix du Site et Fondation  : -

Choix du site

Le choix du site approprié pour les barrages en béton compacter aux rouleaux dépend en générale des mêmes critères de choix pour le barrage-poids normal, on parle essentiellement de la topographique et la géologie. Or avec le BCR on a beaucoup plus de flexibilité, vu le coût minimisé de sa construction, les concepteurs ont beaucoup plus de liberté, ils ne seront pas obligés de choisir un site qui minimise le volume du béton, mais d’essayer des sites qui maximise le rendement du projet en général. A l’instar des barrages-poids les vallées larges et en forme de U sont les plus adaptés pour ce type de barrage, les concepteurs sont aussi sensés trouver des zones d’emprunts de granulats nécessaire pour la totalité du projet. -

Fondation rocheuse

Pour implanter un barrage en BCR, il est préférable de trouver une fondation rocheuse. Les barrages de ce type sont aujourd’hui implantés sur des différents types de roches telle que : basalte (Willow Creek), granite (Copperfield) … La fondation rocheuse doit être de surface régulière. La présence des fissures ou des failles n’impose pas l’élimination du site, mais ça va augmenter les coûts de traitement de fondation afin d’avoir une fondation sécurisée. Puisque chaque site possède ses propres propriétés alors les ingénieurs sont sensés 9 2019/2020

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évoluer les traitements possibles. La conception de fondation est peut-être plus importante que la géométrie du barrage elle-même, l’histoire à montrer que les fissures de fondation sont plus rependues que les fissures à l’intérieur du barrage. Les facteurs prise en compte pour l’évaluation de fondation sont : -

-

Résistance à la compression. Résistance au cisaillement. Module de déformation. Coefficient de Poisson. Perméabilité.

Traitement de Fondation et drainage

Les méthodes habituelles de l'amélioration des fondations comprennent le coulis de consolidation et le remplacement des zones faibles (zones des fractures, et fissures) par des bétons ou du BCR, Après que la fondation soit nettoyée. Des trous de drainage sont généralement prévus dans les fondations rocheuses pour réduire les sous-pressions et améliorer la stabilité du barrage. Ils sont généralement situés immédiatement en aval, et se composent de 3 trous de diamètre (75 mm) espacés de 3 m au centre. La fonction des trous de vidange est d'éliminer tout d'infiltration d'eau, ainsi réduire l'accumulation de sous-pression sous le barrage.

figure 1 : coupe d’un barrage poid avec dispositifs de drainage

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Le profil du barrage  : Le choix du profil du barrage doit respecter les critères de stabilité et des contraintes admissibles. - Parement amont   La face amont est généralement verticale (figure 2.a) afin de concentrer le poids du béton en amont et simplifier la construction. Mais il peut avoir la forme trapézoïdale (figure 2.b-c).

figure 2 : différents profil possible du barrage

Le parement amont doit être aussi protégé contre l’infiltration et les effets climatiques (gel-dégel...), à l’aide d’un masque d’étanchéité. Il existe plusieurs solutions pour réaliser ce masque : - Parement en béton coffré. - Eléments en béton coulé sur place ou en béton préfabriqué. - Parement aval   La pente du parement aval et généralement constante comme indique dans la figure 2 pour simplicité la construction, ce parement est exécuté par compactage en bordure (figure 3) mais ça peut présenter des inconvénients de faible 11 2019/2020

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résistance à l’érosion avec le temps ou pour les barrages comportant des déversoirs de grande vitesse d’écoulement, alors on peut prévoir un surprofil (figure 4)

Figure 3 : mise en forme du parement aval

Figure 4 : mise en forme du parement aval avec surprofil

- Le couronnement Le choix de largeur de couronnement doit satisfaire aux besoins de construction. Ainsi, pour les plus petits barrages, la largeur minimale est de l’ordre de 3 m, et pour les barrages de hauteur moyenne, il faut au minimum permettre le passage de deux grands engins, avec une largeur du couronnement minimale de 5 m, et 9 m pour les plus grands barrages. Les surfaces horizontales de travail  : Les barrages en BCR sont construits par couche horizontales successives, ce qui pose des problèmes de stabilité et de cohésion sur toute la surface de contact entre deux couches successives. On doit alors des précautions de nettoyage de 12 2019/2020

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surface et prévoir une couche de mortier en haute teneur en ciment surtout en zone sismique, et aussi limiter le temps d’attente entre deux couches.

Les joints de contraction transversaux  : La fonction principale des joints de contraction verticaux est de contrôler la fissuration due à l’effet de température. Des joints de contraction ont également été utilisés comme joints de construction qui divisent le barrage en zones de travail indépendantes. Certains projets ont inclus de nombreux joints de contraction, tandis que d'autres n'ont pas eu de joints de contraction. Par ailleurs, diverses méthodes existent pour réaliser ces joints, ceux-ci peuvent être à proximité du parement amont dans une partie du béton conventionnel en les munissant d’une étanchéité et d’un drainage.la solution la plus répandue consiste à enfoncer par vibration un cadre muni d’une tôle d’acier drapé d’une feuille plastique, après compactage du BCR, la plaque est retirée.

Figure 5 : coupe d’un joint de contraction transversal Les ouvrages annexes  : Les ouvrages annexes d'un barrage comprennent le déversoir, les évacuateurs, conduit de sortie, chambres de porte associées et toute autre voie navigable. Le coût faible de construction des déversoirs peut être un avantage important des barrages en BCR par rapport à d'autres types de barrages, Les conduits doivent être intégrées de manière à minimiser tout effet négatif sur la mise en place rapide des couches de BCR, la géométrie de ces ouvrages dépend essentiellement de débit de crue du projet. Les barrages en BCR sont souvent favorisés dans les cas où les concepteurs ne peuvent pas prédire avec un certain degré de confiance les paramètres hydrologiques.

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Galerie: Les galeries sont construites pour fournir un espace pour : la collecte du drainage, le forage des trous de drainage, surveiller le comportement du barrage et effectuer des travaux d'assainissement. La construction de galeries est toujours la phase la plus gênante du processus de construction du barrage en BCR. La nécessité ou non d'une galerie dépend principalement des exigences reliées au barrage. Ainsi, le besoin d'une galerie est considérablement réduit si les drains de fondation sont éliminés. Elle est recommandée pour les barrages de grande hauteur. L'emplacement d'une galerie est généralement en fonction des exigences et facilité de construction. Elle devrait être aussi bas et petite que possible, avec 2,4 m de hauteur au maximum, et une largeur minimale de 2 m, Une gouttière est généralement prévue le long de la face amont de la galerie pour contenir le flux d'infiltration et pour soutenir les déversoirs de mesure du débit. Vérification de stabilité  : Le concepteur doit savoir le site choisi, la hauteur et la méthode de conception, puis on passe pour vérifier la stabilité structurelle. A l’instar des barrage poids, les critères structurels que doit satisfaire un barrage BCR sont : - Le barrage doit résister au glissement sur n'importe quel plan horizontal dans le barrage, à son contact avec la fondation, ou le long de tout plan ou discontinuité dans les matériaux de fondation. - Les contraintes dans le béton ou dans la fondation ne doivent pas être dépassées. - Le barrage doit être résister au renversement au contact, ou à l'intérieur de la fondation, les forces sismiques ne contribues pas au renversement en raison de leur nature oscillatoire. Si le barrage est situé dans une zone sismique, une analyse de stabilité dynamique est également requise. La plupart des barrages BCR peuvent être vérifiés en utilisant une méthode bidimensionnelle. Les principes appliqués aux barrages poids restent valable pour les barrages BCR. Or, il existe des différences notamment au niveau de glissement.

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- Résistance au glissement

Il faut s’assurer de la stabilité au glissement des couches successives de BCR. La stabilité doit être vérifier aux joints horizontaux. Le facteur de sécurité au cisaillement est donné par la relation de Colomb :

Fs=

R = H

( c × A ) + ( V −u ) ×

tan ∅ A

H

Fs : facteur da sécurité au cisaillement. R : résistance au cisaillement (MPa). H : les forces horizontales sur le barrage (MPa). c : la cohésion (MPa). A : aire de Surface (m²) V : les forces verticales sur la section (MPa). u : la sous-pression (MPa). ∅  : angle de frottement interne (degré ᵒ). Varie Entre 40% et 60 % La cohésion égale à 5 % de la résistance à la compression si la couche de mortier entre les couches est applique, et nul dans le cas contraire. L’angle de frottement et généralement prise 45 %. Le pourcentage de pression hydrostatique à prendre en compte dépend de la perméabilité de BCR, de traitement ou non des joint horizontal, les moyens utilise pour la mise en place du BCR, et du mode d’exécution des parements. Si on n’a pas de mortier entre les couches du BCR, on prend la souspression égal à 100 % de la pression hydrostatique. La valeur minimale de facteur de sécurité dépend de la norme choisie, et de combinaison de calcule. - Les contraintes Le barrage BCR doit compter sur sa résistance à la compression, à la traction et surtout au cisaillement pour résister aux effets de la température et doit être conçus de manière à éviter toute traction.la

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rupture a la traction au niveau du joint de reprise est une caractéristique critique pour le BCR. Une fois les contraintes maximales à l'intérieur du barrage sont calculées, le béton est conçu pour fournir une résistance suffisante au contrainte maximale multipliée par un facteur de sécurité approprié.

Figure 6 : exemples des résistances de quelque barrage en BCR

-

Les fissures

Les fissures peuvent avoir plusieurs origines, contraction de béton suite au refroidissement, traction engendrée par le séisme, conditions climatique,ou déformation différentielle de la fondation …

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Figure 7 : les différents niveaux de fissures dans un barrage poid en béton conventionnel et BCR

L'équation suivante dit essentiellement que le béton ne sera pas fissuré tant que la résistance de compression calculée à l'amont pour la combinaison normale à l'exclusion du sous-pression dépasse Cmin calculé à partir de l'équation :

Cmin=w× h × p−

ft FS

w : poids de l’eau. p : facteur de l’effet de drain (voir ci-dessous). h : profondeur de l'eau au plan considéré. ft : résistance à la traction FS : facteur de sécurité.

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La valeur de p est de 1 si aucun drain n'est inclus dans la conception et de 0,4 si des drains sont utilisés, en supposant qu'il n'y ait pas d'eau de fuite. Dans le cas d'un barrage sans drains, p = 1, ft = 1,24 MPa et FS = 3, l'équation indique que pour 42 m de profondeur d'eau, aucune résistance à la compression supplémentaire n'est nécessaire pour résister à la sous-pression complète. Pour de plus grandes profondeurs, le facteur w.h.p est supérieur à ft /FS = 0,41 MPa et la valeur initiale . Avec un facteur de réduction de 0,4 (drain appliqué), une résistance à la traction de RCC de 1,24 MPa est suffisante pour résister à sous-pression hydrostatique pour tous les barrages sauf de grande hauteur. -

Les fissurations thermiques

Les contraints thermiques se développent et donne des contraints de traction. Pour limiter l’effet de ce phénomène, on peut chercher à diminuer la différence de température entre la valeur de pointe atteinte l’hors de la mise en place du béton la valeur finale stabilisée. Pour maitriser la température de point on doit - Opter pour une teneur faible en ciment. - Utiliser un ciment a faible dégagement de chaleur. - Utiliser les adjuvants minéraux (cendres volantes…). - Refroidir les granulat et l’eau ou utiliser de la glace. - Choisir une bonne période pour mettre en place le béton (hiver, nuit) - Prévoir des joints de contraction. Le concepteur doit donc déterminer si la baisse de température ultérieure produira des fissures, ou non. σ =R × E × β ×∇ T σ : contrainte de traction engendrer par la chute de température.

R : degré de contraint externe et interne. E : module d'élasticité du barrage β : coefficient de dilatation thermique. ∇ T : chute de température.

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R peut être déduit des graphiques des figures 8, qui ont été produits par Fijisawa et Nagayama.

Figure 8 : diagrammes de Fijisawa et Nagayama

(a) : pour la couche en contact avec la fondation. (b) : pour deux couches de BCR. (2) : rapport hauteur / longueur du bloc de béton (la distance entre les joints transversaux). (a-1) : degré de contraint extérieur a la base du béton.

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(a-3) : rapport module d’élasticité du béton sur celui de fondation. (b-1) : degré de contraint interne à la surface du béton. (b-2) : rapport de la profondeur où la température baisse sur la longueur du bloc de béton. (b-3) : température uniforme (b-4) : chute de température de forme triangulaire. (b-5) : chute de température de forme parabolique.

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IV. Surveillance et Auscultation 1/ Objectif de la surveillance des barrages  :

Afin d’être en mesure de prendre toute mesure nécessaire pour parer à un quelconque danger. La surveillance a pour objectif de détecter le plus rapidement possible : -les endommagements de l’ouvrage -les déficiences de la sécurité structurale. -les atteintes à la sécurité par des phénomènes extérieurs. La surveillance implique d’une part des contrôles réguliers de l’état et du comportement de l’ouvrage d’accumulation, et d’autre part des examens périodiques de la sécurité. Le but des contrôles réguliers est de suivre le comportement au jour le jour. Les examens périodiques ont pour objet d’en Controller le comportement à long terme ainsi que d’évaluer la sécurité structurale. Pour contrôler d’une manière exhaustive le comportement de l’ouvrage, il faut effectuer : -des inspections visuelles -des mesure de paramètres significatifs avec des instruments -des essais de fonctionnement des organes de décharge(vannes), de l’instrumentation et des moyens de communication. 2/ Différents appareils d’auscultation(essais): Le dispositif d’auscultation du barrage est un système de mesure qui, s’il est judicieusement conçu, permet un suivi efficace du comportement du barrage et de sa fondation en regard des charges qui les sollicitent. Les vérifications sont nécessaires dans un premier temps pendant la construction du barrage et le premier remplissage, puis durant toute la période d’exploitation, afin de détecter les éventuels signes d’anomalie et de pouvoir agir rapidement. L’analyse des résultats obtenus permet d’évaluer le comportement du barrage à court et à long terme. Cette analyse est indispensable pour compléter et améliorer la compréhension qu’a l’ingénieur du comportement de l’ouvrage. De plus, la collecte d’informations relatives au milieu environnant le barrage, parmi lesquelles les conditions météorologiques, hydrologiques, la stabilité des versants, le risque d’avalanche ou de chute de glace, fait également partie de la surveillance des barrages et de leur retenue. 21 2019/2020

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Conception globale du dispositif d’auscultation Il n’y a pas de règle établie fixant le nombre d’instruments devant être installés pour l’auscultation. Ce nombre varie en fonction du type de barrage et de ses dimensions, du mode de construction, de l’âge de la structure, mais aussi des conditions propres au site et en particulier celles relatives aux fondations. L’expérience acquise dans le domaine de l’analyse du comportement des barrages doit également être prise en considération. Le dispositif d’auscultation doit être conçu de telle façon qu’il soit possible de mesurer aussi bien les charges telles la poussée hydrostatique et la température qui sollicitent l’ouvrage (les causes) ainsi que les différents paramètres (grandeurs) qui caractérisent le comportement d’un barrage (conséquences). Les charges directes et les conditions extérieures vont engendrer, d’une part, des déformations et des variations de température, en particulier dans le corps du barrage et, d’autre part, des pressions hydrostatiques (sous-pressions, pressions interstitielles) et des fuites (percolation) Paramètres mesurés par le dispositif d’auscultation:

Les paramètres principaux mesurés habituellement pour les barrages en remblai et en béton, y compris leurs fondations, sont présentés dans le tableau :

Dispositif d'auscultation recommandé pour un barrage poids :

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Dispositif d'auscultation recommandé pour un barrage voûte :

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Mesure des déformations  : 24 2019/2020

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Les déformations sont évaluées à l'aide des instruments suivants :

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Les extensomètres “à corde vibrante” donnant la déformation du béton, ont été installés en grande quantité dans les barrages. Appareil sensible et fiable, il donne des indications importantes sur l'évolution des déformations internes, notamment pendant le début de la vie de l'ouvrage lorsque retrait et fluage sont importants.

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Les extensomètres multipoints (appelés également distofors) à longue base sont présents dans quelques fondations rocheuses et sur certaines structures. Malgré une certaine fragilité, ils sont extrêmement utiles pour mesurer des déplacements sur des distances allant de quelques décimètres à plusieurs dizaines de mètres. Ils sont particulièrement bien adaptés à la mesure de l'ouverture du pied amont des voûtes.



Les fissuromètres sont installés sur une fissure ou un joint dont on veut suivre l'évolution. On mesure les déplacements relatifs des deux lèvres de la fissure, au moins dans l'axe perpendiculaire à son plan. Dans cette famille il existe une gamme d'instruments, du plus simple au plus sophistiqué :  le témoin de fissuration fournit seulement une information tout ou rien: la fissure continue à jouer ou est désormais inactive. En plâtre, résine ou mortier, le témoin doit être parfaitement bien scellé et être conçu pour se rompre au droit de la fissure (section rétrécie) ;  le fissuromètre avec mesure au vernier (précision du l/10e de mm, mesure sur un axe) ;  le fissuromètre avec mesure au comparateur (précision du 1/100e de mm, mesure sur un axe) ;  le fissuromètre avec capteur inductif (précision du 1/100e de mm, mais nécessité d'une alimentation électrique) ;  le vinchon, qui est un fissuromètre triaxial (mesure dans les 3 directions) mesurant le déplacement relatif dans 3 directions dont la mesure se fait au pied à coulisse avec une précision de lecture au 1/100e de mm.

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Projet des Barrages Fissuromètre (Photo Irstea- G2DR)

Mesure de la piézométrie  : Il

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est important de contrôler dans la fondation et dans le remblai la position de la surface phréatique et l’évolution des pressions interstitielles. On peut classer les appareils de mesure en deux types : les piézomètres à tube ouvert dont la longueur crépinée est de quelques dm à plusieurs mètres

Les piézomètres sont bien adaptés à la mesure du niveau piézométrique dans les fondations et en rives. Il s'agit de forages de faible diamètre, équipés de crépines dans les sols meubles, à l'intérieur desquels s'établit un niveau d'eau en équilibre avec le niveau de la nappe phréatique environnante. La “chambre de mesure” est, le plus souvent, limitée à une courte partie du forage, la longueur restante étant isolée par un tubage et un coulis étanche. La mesure est basée sur une lecture directe au moyen d'une sonde électrique, au manomètre (si le forage est artésien) ou par une cellule placée dans la chambre de mesure. L'importance du volume de cette chambre de mesure et de sa perméabilité est primordiale. La mesure est basée sur une lecture directe au moyen d'une sonde électrique donnant la différence de cote entre la nappe phréatique et la tête du piézomètre qui aura été préalablement nivelée. La précision de la mesure est de +/- 1 cm. Si le forage est artésien, c'est-à-dire qu'il recoupe une nappe phréatique dont le niveau statique est supérieur au niveau de la tête du forage, on peut l'équiper d'un manomètre. Par contre, ce type de mesure est totalement inadapté dès que le niveau de la nappe est susceptible de descendre quelques mètres en dessous du niveau du manomètre. La tête du piézomètre doit être bien visible pour ne pas être endommagée par des engins de chantier et doit être équipée d'un bouchon étanche empêchant la

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pénétration des eaux de pluie ou de ruissellement et d'un dispositif antivandalisme (bouchon vissé et cadenas) afin d'éviter qu'on ne vienne remplir le piézomètre.

piézomètres ouverts

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les cellules de pression interstitielle (à corde vibrante, à contre-pression)

La pression interstitielle régnant localement dans le remblai est transmise par une pierre poreuse au dispositif de mesure. Les cellules sont posées pendant la construction du remblai et, selon le type, un câble ou des tubulures transmettent l'information au poste de mesure situé dans un local. Le soin apporté à la pose de ces cellules est primordial pour la qualité des mesures ultérieures, d'autant que ces appareils ne sont ni réparables ni remplaçables (sauf installation dans un nouveau forage). Les cellules à corde vibrante sont recommandées pour leur longévité (mis à part les problèmes de fluage dans le temps). Leur précision est de l'ordre du demi pour cent (soit 5 cm de colonne d'eau pour une cellule 0-1 bar). Les cellules de pression interstitielle fournissent des mesures ponctuelles précises et elles ont des temps de réponse plus rapides que les piézomètres. Le piézomètre à tube ouvert, peu coûteux et de lecture aisée, permet de détecter 27 2019/2020

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les anomalies dans la fondation (mise en évidence d’une perte de charge insuffisante), ou dans le talus aval (problème de saturation). On implante alors les piézomètres dans des profils rive à rive (attention au contact avec le tapis drainant). Compte tenu du temps de réponse, le piézomètre à tube ouvert convient mieux aux terrains perméables. Par contre, si on souhaite suivre finement des phénomènes plus complexes, tels que la consolidation des matériaux argileux humides de la fondation, du remblai, la progression de la saturation, l’efficacité d’un drain cheminée, on préfère des mesures ponctuelles de la pression interstitielle regroupées dans quelques profils amont-aval.

Mesure de la piézométrie par sonde électrique

Mesure de la piézométrie par manomètre

Mesure des débits: Deux types de débits peuvent être évalués : le débit de drainage de l'ouvrage et des débits de fuites qui sont d'abord détectés visuellement. La mesure des débits suppose leur collecte : fossé de pied, aménagement d’exutoires. Deux procédés de mesure des débits sont envisageables :

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

pour des valeurs inférieures à environ 10 l/min, on utilise une capacité graduée (mesure par empotement) dont on observe le remplissage pendant une durée fixée (en général 30 s à 1 min). La précision est satisfaisante si la capacité du récipient est adaptée au débit à mesurer.

mesure par empotement



Au-dessus de ces valeurs, la mesure se fait par déversoir, mobile puis fixe, et dont le seuil est triangulaire ou rectangulaire suivant le débit à mesurer. La meilleure précision est obtenue avec un déversoir de forme triangulaire. L'angle peut être adapté en fonction de la gamme des débits effectivement mesurés : à titre indicatif, < 20° pour des débits jusqu'à 1 l/s et “à peu près égal” 80° pour des débits maximaux de l'ordre de 10 l/s.

Mesure de la cote du plan d’eau: Cette mesure participe à trois objectifs :

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

Améliorer la gestion de la retenue par une connaissance continue des volumes d’eau disponibles ;



Participer à l’auscultation du barrage en permettant d’examiner l’influence de la cote de la retenue sur les mesures de certains instruments (en particulier débits de drainage et piézométrie) ;

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Enrichir les données hydrologiques par mesure des débits de crue

La gestion d’un barrage vanné et l’amélioration des données hydrologiques justifient, dans certains cas, l’installation d’un limnimètre enregistreur. Dans tous les autres cas, et en particulier pour les besoins de l’auscultation, une échelle limnimétrique convient tout à fait pour la mesure de la cote du plan d’eau.

limnimètre enregistreur

Mesure topographique:

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Projet des Barrages

Le but de l’auscultation topométrique est de réaliser des comparaisons de l’évolution du modèle par rapport à un état antérieur et par rapport à l’état origine. Les techniques d’auscultation topométrique d’Ouvrages d’Art font appel généralement aux différents types de mesures suivants: - mesures au théodolite, uniquement des angles horizontaux et verticaux ;

- mesures tachéométriques, s’ajoutent aux précédentes les mesures de distances - mesures au distancemètre de haute précision, par exemple au laser tracker, à l’interféromètre laser; - mesures directes de distances, au fil invar, au distinchaine, au palmer, etc… ; - mesures GPS de haute précision.

Mesure au fil invar

Les rapports d'auscultation sont fournis, par le propriétaire ou l’exploitant, au préfet à une périodicité qui dépend de la classe du barrage considéré. Le rapport décrit notamment les anomalies dans le comportement de l’ouvrage ainsi que leurs évolutions dans le temps. Il est établi par un organisme agréé : 31 2019/2020

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Pour les barrages de classe A : le rapport est fourni au moins une fois tous les deux ans ;

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Pour les barrages de classe B et C : le rapport est fourni au moins une fois tous les cinq ans.

Le rapport de surveillance n'a pas pour pour objet, quant à lui, de présenter l'ensemble des résultats mais de mettre en évidence d'éventuelles anomalies sur la période récente, notamment celles qui peuvent être expliquées par des dysfonctionnements du dispositif de mesure ou par des événements particuliers d'exploitation ou liées aux conditions météorologiques.

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Projet des Barrages

V. Conclusion

Le présent travail nous a été d’une très grande utilité, en effet il nous a permis de maitriser les connaissances théoriques acquises durant les séances de cours et de visualiser les techniques et les hypothèses en même temps que d’acquérir une expérience de bonne habitude dans le domaine des barrages.

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VI. Références -ROLLER-COMPACTED CONCRETE DAMS Draft As Submitted to ICOLD 01 March 2018 ICOLD -Roller-Compacted Concrete Dams Kenneth D. Hansen, P.E. William G. Reinhardt -DAM SURVEILLANCE GUIDE INTERNATIONAL COMMISSION ON LARGE DAMS - Les barrages - Du projet à la mise en service », Anton J. Schleiss, Henri Pougatsch.

-Développement du BCR au Maroc », Ahmed F. Chraïbi.

Rapport du mini- projet de conception des ponts

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