Etude de barrage

I. Etudes prliminaires et APS1- Les principales caractristiques topographiques ncessaires pour quun site soit favorable la ralisation dun barrage sont:

Volume de la retenue: il conditionne toute la conception du barrage, en effet, on cherche disposer dun volume deau pour le soutien dtiage, lirrigation ou leau potable, ou bien dun volume disponible pour amortir une crue.

Morphologie de la valle: elle joue un rle important dans le choix du site du barrage et du type douvrage le mieux adapt, lemplacement idal et le plus conomique est celui dun site troit, prcd lamont par un largissement de la valle, condition que les appuis du barrage soient sains (resserrement indpendant dune zone dboulement ou dun glissement).

2- La chronologie des tudes prliminaires qui ont abouti aux rsultats ci-dessus: Topographie et apports du bassin versant.

Morphologie de la valle.

Gologie de la fondation.

Disponibilit des matriaux.

Hydrologie:

valuation des apports pour avoir une ide sur la faisabilit de remplissage de la retenue.

Etude des crues et estimation de lenvasement pour avoir une ide sur la faisabilit conomique.

Faisabilit conomique.3- Le projeteur a pens un barrage en terre homogne vu les causes suivantes:

Exigences topographiques et gotechniques moins contraignantes

Puisque la valle est large, le barrage en bton engendre un cot lev

Le barrage en bton ncessite une fondation rocheuse en quantits et qualits suffisantes Les tassements des fondations meubles sous la charge dun barrage en bton sont souvent suprieurs ceux dun barrage en terre4- Le projeteur a pens un barrage en terre homogne et non pas un barrage zon au niveau des sites X et Y car les matriaux sont disponibles en quantits suffisantes ce qui est favorable pour un barrage homogne et pas un barrage zon; lavantage principal du barrage homogne est le fait dassurer ltanchit le long de toute la digue, or le barrage zon assure ltanchit seul par un noyau central constitu de matriaux argileux.5- lemplacement idal et le plus conomique est celui dun site troit, prcd lamont par un largissement de la valle sont les deux raisons qui ont permis de choisir le site Z.Stade de lAPS:

6 - Ltanchit de la fondation du site Y est acceptable ce qui favorise le barrage en terre, mais comme le site est troit cela conduit au choix dun barrage vote, et donc lcartement de ce site peut tre d la non vrification de lune des conditions suivantes:

Les conditions topographiques: L/H < 6.

La rigidit de la fondationqui doit tre suffisante pour assurer un appui aux arcs: E > 5GPa.7 La principale raison qui a cart le site Z cest le rgime des crues, en effet il se peut que ce site soit expos des crues svres ce qui permet pas le choix dun barrage en terre.8 Pour un barrage en voute les appuis doivent assurer une certaine rsistance pour cela on doit dterminer la rsistance la compression simple ( adm = P R/ e ) tel que:P: pression hydrostatique

R: rayon de la vote

e: paisseur de la vote

II. Topographie, gologie et gotechnique du site X:

1. Interprtation:

La rive gauche:

A lamont on constate lexistence dune couche mince des boulis de pente et colluvions limono- graveleuses qui repose sur une couche de rocher altr sur fissures, en dessous de cette dernire stend une srie dominante de schistes fins grso-micacs.

A laval de la zone demprise du barrage affleurent des barres de quartzites qui surmontent en contact stratigraphiques qui correspondent la continuit des quartzites relevs laval du barrage en rive gauche, qui repose sur une couche de rocher altr sur fissures, en dessous de cette dernire stend une srie dominante de schistes fins grso- micacs, dans cette rive on note lexistence dun noyau de grs jauntres bioclastiques.

Le lit de loued:

Le lit est combl par des alluvions grossires sablo- graveleuses dont lpaisseur est de 7 m aux pieds des rives de 15 m en partie centrale qui repose sur une srie dominante grseuse grso- quartzitiques; bancs dpaisseur dcimtrique litage blanchtre, en dessous de cette dernire stend une srie dominante de schistes fins grso- micacs. La rive droite:

Elle est caractrise par la dominance dune srie dominante grseuse grso- quartzitiques; bancs dpaisseur dcimtrique litage blanchtre surmonte laval immdiat de loued par une couche mince des boulis de pente et colluvions limono- graveleuses. Dans les forages SD2 et SD3 on note lexistence respectivement dun niveau trs factur et une srie dominante de schistes fins grso- micacs.

Conclusion:

( On doit procder un dcapage des couches des alluvions et des rochers altrs cites au dessus qui menacent la stabilit et ltanchit du barrage, sachant que ces rochers altrs stendent de 2 6 m de profondeur.

2. Vu quune paisse couche dalluvions existe et quil serait trop coteux de la retirer, on opte pour un barrage en terre qui convient le plus ce genre de situation3. En se basant sur la topographie des rives, caractrise par une pente douce pour la rive gauche et une pente raide pour la rive droite, on placera notre vacuateur de crue latral, l o la pente est douce (sur la rive gauche4. Les deux autres critres principaux pour la construction dun barrage en terre sont:

Assurer la stabilit du remblai, de la fondation et des rives pour toutes les phases de vie de louvrage.

Contrler les infiltrations travers la digue et la fondation: (Pressions interstitielles, phnomne de renard, rosion des matriaux travers des fissures) et viter la submersion de la digue.5. Cette digue est ralis avec un mme sol elle a en gnral un filtre de pied constitu et dun tapis de sable dispos au pieds aval ou un filtre chemine constitu dune colonne de sable et tuyau dvacuation.Coupe transversale dun barrage en terre homogne Coupe transversale dun barrage en terre homogne

Protection amont: assure la protection du parement amont contre les rosions et des vagues

Drain: assure la rtention des particules fines .elle permet aussi de rduire les pressions interstitielles

Bute de pied drainante: permet dviter lrosion lors de la sortie des eaux laval

6. Les avantages des barrages en BCR sur le plan conomique par rapport un barrage en terre rside sur le fait que:

pour la conception des ouvrages de drivation des eaux, la variante BCR ne ncessite pas des ouvrages trs grands. Utilisation dalluvions naturels avec un traitement minimum et un dosage en ciment galement minimum (50Kg/ m3) Rapidit dexcution7. Les parties de la fondation dcaper avant la construction du barrage, dlimite par le projeteur correspond la couche alluviale dune part, et dautre part la partie de la roche altre. Car une fondation en bton ne tient pas sur une couche de sol meuble et qui menace la stabilit et ltanchit du barrage, sachant que ces rochers altrs stendent de 2 6 m de profondeur selon les rives et le lit.8. Interprtation du tableau des permabilits

Les rsultats des essais de permabilits obtenu montrent que:

Puits de sondage rive gauche:

Pour les puits SG1, SG2, SG3

De 0 30 m on a une permabilit en U.Lugeons>5, ainsi dans cette Zone les sols sont assez permables

A plus de 30m de profondeur la permabilit devient infrieur 5 U.L, les sont donc tanchesPour le puits SG4

De 0 20 m on a une permabilit en U.Lugeons>5, ainsi dans cette Zone les sols sont assez permables

A plus de 20m de profondeur la permabilit devient infrieur 5 U.L, les sols sont donc tanches

Pour le puits central SO1

De 0 30 m on a une permabilit en U.Lugeons>5, ainsi dans cette Zone les sols sont assez permables

A plus de 30m de profondeur la permabilit devient infrieur 5 U.L, les sols sont donc tanches

Puits de la rive droite

Pour le puits SD1

De 0 25 m on a une permabilit en U.Lugeons>5, ainsi dans cette Zone les sols sont assez permables

A plus de 25 m de profondeur la permabilit devient infrieur 5 U.L, les sols sont donc tanches

Pour le puits SD2

De 0 20 m on a une permabilit en U.Lugeons>5, ainsi dans cette Zone les sols sont assez permables

A plus de 20m de profondeur la permabilit devient infrieur 5 U.L, le sol sont donc tanches

Pour le puits SD3

De 0 15 m on a une permabilit en U.Lugeons>5, ainsi dans cette Zone les sols sont assez permables

A plus de 15m de profondeur la permabilit devient infrieur 5 U.L, les sols sont donc tanches.9. Afin damliorer la qualit hydraulique de la fondation, le concepteur a choisi un traitement consistant la ralisation dun voile dinjection et dun voile de drainage:

Pour les barrages en bton dune hauteur suprieure 7 m, il faudra tudier en dtail les fondations et prvoir un rideau dinjection et un rideau de drainage afin de diminuer les pertes par infiltration et obtenir un diagramme de sous-pressions minimal ces 2 rideaux seront excuts par forages. Les injections seront au ciment. En principe la profondeur du voile sera gale au 2/3 de la hauteur du barrage et le drainage aura une profondeur lgrement infrieure.

Le voile dinjection ou dtanchit sera plac lamont de louvrage lgrement inclin vers lamont. Le rideau de drainage se situera laval du dtanchit et sera vertical ou lgrement inclin vers laval. Le voile dinjection et le rideau de drainage pourront avantageusement tre raliss de puis une galerie situe dans le bton au pied amont de louvrage dans le cas ou les dimensions de louvrage le permettent.

L'injection consiste faire pntrer dans un milieu plus ou moins permable, un matriau pompable (liquide, suspension, mulsion, mortier) appel coulis d'injection. Ce milieu peut tre naturel (sols, roches) ou artificiel (maonneries, btons). L'injection s'effectue gnralement par des forages raliss dans le milieu traiter.

L'injection a pour but d'amliorer les caractristiques du milieu trait ; il s'agit le plus souvent d'en amliorer la rsistance mcanique et/ou d'en rduire la permabilit.

Les coulis d'injection sont gnralement des liquides ou des suspensions caractriss par leur densit, leur viscosit, leur rigidit, et qui durcissent au bout d'un temps appel temps de prise. Le coulis est pouss par un injecteur sous une certaine pression d'injection P et il parvient au point d'injection dans le milieu inject avec une pression p appele pression efficace.

10. Daprs linterprtation de permabilit (question II-8) on a trouv que lhorizon tanche se trouve une profondeur importante varie de 15 50 m selon les sites des forages de ce fait le voile dinjection est ncessaire pour amliorer ltanchit de la fondation sans faire recours au dcapage de toute cette profondeur (50 m).

III- HYDROLOGIE

Donnes:

Crues estimes au niveau de notre site tudi:

Dbit de la crue millnale (1000ans):1700m3/s

Dbit de la crue dcamillnale (10000ans):2300m3/s

Caractristiques du bassin versant du W construit en 1987 se trouvant proximit de notre site:

Dgradation spcifique : 750T/km2/an

Cte normal :600NGM

Superficie : 1600 km2 Pluviomtrie moyenne : 500mm

Capacit initiale :175Mm3 Apport moyen annuel:180,853Mm3 Au niveau des tudes hydrologiques du bassin versant de notre site sur lOued X, le projeteur a adopt les mmes valeurs du coefficient de ruissellement et de la dgradation spcifique du bassin versant du barrage W.

1. Valeur de la pluviomtrie moyenne prise en compte dans les tudes du site X:

En utilisant la formule de la mthode rgionale (coefficient de ruissellement) pour la dtermination de lapport moyen annuel, on va calculer la valeur de la pluviomtrie moyenne prise en compte dans les tudes du site X. Calcul de coefficient de ruissellement: CrOn a lapport moyen annuel est donn par la formule suivante:

A= Cr*Sb*PO:

Sb: est la surface du bassin versant du barrage W. (Sb=1600 km2)P: est la pluviomtrie moyenne dans tout le bassin (P = 500mm)

A: Apport moyen annuel (A=180,853Mm3)

Donc Cr= A/( Sb*P)

La pluviomtrie moyenne prise en compte dans les tudes du site X sera celle de tout le bassin versant contrl par notre barrage dtude Dtermination de la pluviomtrie moyenne dans tout le bassin:

On adopt les mmes valeurs du coefficient de ruissellementDaprs la formule rgionale on a:

A= Cr* Sx *P

O:

Sx: est la surface du bassin versant du site X (Sx = 550km2)

P: est la pluviomtrie moyenne dans tout le bassin du site X

A: Apport moyen annuel du site X (A= 46,7Mm3)

Donc P= A/( SX* Cr)

2. Signification de la crue de projet:

La crue de projet est la crue de plus faible frquence entrant dans la retenue. Elle est prise en compte pour dterminer les Plus Hautes Eaux (PHE) et dimensionner lvacuateur de crues et destimer le taux denvasement des retenues afin de dterminer la dure de vie de louvrage, en intgrant les possibilits de laminage. Souvent la crue de projet considre est la crue de dbit de pointe maximale. Il nest pas toujours certain que cette crue soit la plus dfavorable pour le calcul de lvacuateur de crue . Une crue moins pointue, mais plus tale, pourrait tre plus dfavorable. La priode de retour minimale prconise pour cette crue est comprise entre 100 ans et 10 000 ans.

3. La priode de retour de la crue de projet et le dbit de pointe:

La priode de retour de la crue de projet de notre barrage est millinale, parce que le barrage bton rsiste bien la submersion alors que celui en terre est trs sensible.

Pour viter le problme de submersion en ce qui concerne les barrages en terre on utilise une priode de crue dcamillnale dans le dimensionnement de lvacuateur de crues.

Le dbit de pointe de notre barrage est:

4. Une tude bathymtrique de la retenu du barrage W a t effectue en 2007.Daprs le nouveau barme (cte-volume) de 2007, le nouveau volume normal est de 155Mm3:

a- Le rle de cette tude bathymtrique: Les tudes bathymtriques sont des tudes prvisionnelles des dpts de sdiments .Elles consistent aux mesures du transport solide ou denvasement sur le barrage. Ce sont en faite des leves qui peuvent servir pour lestimation de lenvasement futur de la retenue.Elles dgagent une estimation des apports solides avec des apprciations sur les caractristiques physiques du bassin versant, on doit donc pouvoir avancer un ordre de grandeur qui permettra de calculer la dure de vie de louvrage et de dimensionner la tranche morte. La prvision de lenvasement est une tape indispensable pour tout projet de faisabilit dun barrage. Ainsi, Le suivi rgulier des apports solides dans un barrage est ncessaire pour un ventuel dvasement de la retenue.

b- En prenant un poids volumique des sdiments de 2t/m3 , on vrifiera si la dgradation spcifique de 800t/km2/an, prise en compte lors des tudes dAPD du barrage W, est raliste ou non.

En utilisant des formules empiriques Si on prend la dgradation spcifique de: E= 800t/km2/an

Et le poids volumtrique des sdiments: =2t/m3

Sur une priode de (2007-1987)=20ans :T=20ans

Et une surface du bassin versant gale : S=1600km2

On trouvera un envasement gale : A=(E*T)*S/ A=12800000 m3

Durant 20 ans Or lenvasement calcul en tenant compte des leves bathymtriques, c..d. en valuant de la diffrence entre la capacit initiale et le nouveau volume normal est gale :

Durant 20 ans

A=1Mm3/an

Donc la dgradation spcifique de 800t/km2/an prise en compte lors des tudes dAPD du barrage W nest pas raliste .Ceci peut tre expliqu du faite de la variabilit lithologique du bassin versant, ce qui ,par consquent conditionne lrodabilit diffrente des matriaux constituant ce bassin.

En outre, il faut signaler que cette dgradation spcifique nintgre pas le pourcentage des sdiments vacus au moment des dversements et de la vidange de fond.

C-En tenant compte des donnes actualises, le volume des apports solides moyen annuels au niveau du site X sera:

Soit A lenvasement dterminer sur la retenue du barrage X. Si E tant lenvasement mesur sur le bassin versant du W se trouvant proximit de notre site pour un apport moyen liquide Q (106 m3/s). On appelle E lapport solide rapport lunit dapport liquide E / Q exprim en m3/106m3, on a alors la relation suivante:

o:

A: Cest lenvasement de la retenue collinaire rapport lapport liquide;

E: Lenvasement mesur au barrage rapport lunit dapport liquide

S: Surface du bassin versant du barrage collinaireen Km2;

S0: Surface du bassin versant dans lequel on dispose de mesures du transport solide.

AN A = 0.005*(550/1600) A=0.002

IV. Conception et dimensionnement des ouvragesA Barrage:

1. Les avantages de la technique des barrages en bton compact au rouleau (BCR) par rapport au bton conventionnel ( BCV ) sont:

Rapidit dexcution.

Faible dosage en ciment (100 150 kg/m3).

Moins dexo-thermie et moins de joints de contraction.Le BCR devient une alternative plus intressante dans le cas o la surface alloue au projet est infrieure 500 m pour que les engins puissent voluer efficacement, en plus de cet avantage le BCV permet de raliser un barrage o lvacuateur de crue est incorpor.B - Calcul de la stabilit du barrage:

1. Stabilit au glissement:

Les forces horizontales (P), telles que la pousse de leau et de la terre sur le barrage tendent le dplacer vers laval. La rsistance ces forces horizontales (cisaillement) est offerte par les fondations grce leur cohsion c et leur coefficient de frottement (tg).

Les forces auxquelles subit notre barrage sont:

Action du poids propre du barrage.

Pousse de leau.

Pousse des sdiments.

Action des Sous-pressions.

a) Action du poids propre du barrage:

Laction du poids propre du barrageest favorable pour la stabilit puisquelle soppose au glissement.

Avec:V: le volume du bton par mettre linire de largeur.

V=Vtriangle+ Vrectangle

Stabilit sans drainage et sans injection:

Forces verticales:

Poids propre:

W = b * S

Avec: H = 1002 950 = 52 m B = 0,8* 52 +8 = 49,6 m

Donc:

(W = 35180,8 KN/m

Sous pression :

AN S = * 10* 50 *49,6 (S = 12400 KN/m

Forces horizontales:

Pousse hydrostatique :

Pam = * e * He

(Pam = 12500 KN/m

Calcul de F:

O: V = W S = 22780,8 KN/m

H = Pam = 12500 KN/m

( F = 1,64

Le coefficient F calcul dpasse la valeur thorique qui a une valeur de 1.5, par consquent on peut dire que le barrage a un profil stable.

Stabilit avec drainage:

Sous pression :

avec d = 5m (galerie de drainage tant 5 m du pied amont du barrage )AN S1 = 2187,5 KN/m

S2 = 937,5 KN/m

ET S = 3125 KN/m

Pour le mme coefficient de stabilit calcul prcdemment F = 1,64, on fait sortir W:

O: : angle de frottement bton rocher et qui est gale 42.

(W = 25892,55 KN/m

Avec W = b * S et

On a B = 35,29 m

Le nouveau fruit est donc:

n = 0,54

Stabilit au renversement:

Le critre normalement admis dans le calcul des petits barrages poids pour assurer la stabilit au renversement est la rgle du tiers central. La stabilit au renversement sera assure si la rsultante des forces en prsence reste pour tous les cas de charges dans le tiers central de la section de contrle.3. Vrification de la condition du tiers central:

B= 49,6m

=124330 KN.m

Donc e=124330/2278.8=5.45 m

=156.5 >0

Donc la stabilit au renversement du barrage est assure.

C. Evacuateur de cruesLvacuateur de crues prsente une part importante du cot de lAmnagement. Il est ncessaire par consquent dexaminer comment en utilisant les moyens locaux disposition, on peut rduire son cot et ce, tout en garantissant laval, la protection maximale possible et en assurant une bonne scurit de louvrage.

C.1: Calculons le dbit sortant de lvacuateur de crues:

La capacit dvacuation est gnralement contrle par le dversoir situ dans la partie amont de lvacuateur. Donc les parties aval (chenal, coursier.) doivent tre conues pour vacuer le dbit du versoir sans perturber le rgime de lcoulement.

Le dbit du dversoir linaire en coulement dnoy est donne par la formule suivante:

Q=C L H 3/2L : longueur dversante

H : charge sur le dversoir

C: le coefficient de dbitAvec:

H = PHE RN = 1004-1000= 4NGM

C = 2

L=80mDo :

A.N:

C.2: Justification

Le dbit qui passe par lvacuateur de crues (Q = 1280 m3/s) est infrieur au dbit de pointe de la crue lentre de la retenue parce que, lors dune crue, les retenues de barrages ont pour effet de laminer ou attnuer les dbits instantans de la crue entrante.

D. Vidange de fondD.1: Rle dune vidange de fond

La vidange du fond est un dispositif de vidange absolument indispensable pour tout barrage surtout que son cot est relativement trs faible par rapport au cot total de louvrage.

Les principaux rles de la vidange du fond sont les suivants:

Elle permet de faire face au phnomne d'envasement de la retenu, donc daugmenter la dure de vie du barrage.

Elle permet dvacuer le dbit courant de la rivire et ventuellement le dbit dune petite crue pendant la construction du barrage. Donc elle se substitue en un ouvrage de drivation provisoire qui permettra dviter dinonder le chantier et ce en cours dachvement des travaux.

Elle permet de vider la retenue pour la surveillance, lentretien et la rparation du barrage et de ses ouvrages annexes, ou en cas de problme majeur touchant la scurit du barrage. Sa capacit doit permettre la vidange totale de la retenue sa cote maximale en 7 jours.

Elle permet accessoirement de remplacer la prise deau ou permettre la rparation de celle-ci en cas de dfaillance.

D.2: La cte minimale du seuil de la vidange de fond.

La dgradation du bassin versant de ce barrage est de lordre de 750 t/km/an. Alors annuellement, on a un apport moyen des solides qui vaut

750*550= 412500 t/an sur toute la superficie du barrage. Ce qui provoque une perte annuelle de la capacit de retenu du barrage suite au dpt des sdiments.

Une rduction annuelle du volume vaut une rduction annuelle moyenne de la hauteur deau, alors la somme de cette dernire sur toute la dure de vie du barrage permet de dterminer la cote minimale de seuil de la vidange.

SHAPE \* MERGEFORMAT

On a:

Le poids par unit de surface est: Ps= 750t/Km/an = 7500 KN/km/an

Le volume des sdiments par unit de surface est:

Vs=Ps/s = 7500/15=500m3/km/an

O

s: le poids volumique des sdiments.

Do, la hauteur moyenne des sdiments est: hs = 0,5 m/an

Donc, sur 40 ans la hauteur moyenne total des sdiments est:

Alors, la cote minimale du seuil de la vidange de fond pour assur le fonctionnement du barrage durant 40an est 933,5 + 20 = 953,5 NGM. E. Prise agricole:E.1: Emplacement de la conduite de la prise agricole

Louvrage de prise est destin pour une utilisation agricole, alors on nexige pas une grande qualit (propret) des eaux prlev, puisqu au niveau du fond les eaux sont plus charges. Pour cela les prises agricoles sont gnralement fix un niveau bas de la retenu. Et afin de minimiser le cot de lamnagement, on intgre souvent louvrage de vidange avec celui de prise en le dposant lgrement au dessus de son pertuis.

E.2: Calcul de la vitesse dcoulement dans la conduite et le dbit transit par la prise

Vitesse dcoulement:

On applique la relation de Bernoulli:

O:V: la vitesse dcoulement dans la conduite dterminer.

H: dnivel entre la cote de retenu et le milieu du pertuis de la VF: H= 1000- 766 = 234 mHL: perte de charge linaire 1000mm: L: longueur de la conduite: 200m

: coefficient de perte de charge: 0,015

D: diamtre de la conduite: 1000mm = 1m

g= 9,81 m/s

HS: perte de charge singulire totale: HS = HGrille+HEntonnement +HCoudes +HV garde +HV rglageHS = (0,05 + 0,15 + 0,90 + 0,15 + 0,15 ) * V/2g

HS = 1,4 V/2gDonc

Do:

V = 29,158 m/s

Alors la vitesse dcoulement dans la conduite est gale :

Calcul du dbit transit par la prise: Q

On a

Q= V*S O:V: la vitesse dcoulement dans la conduite 1000

S: surface dcoulement travers la conduite 1000 : S= D/4

Donc :

Alors; le dbit transit par la prise est gale :

F. Travaux:

F.1. Rles des ouvrages de drivation:

La conception du phasage d'excution des diffrentes parties de l'ouvrage passe en premier lieu par la dfinition du mode de drivation provisoire des eaux de crues. Ces ouvrages provisoires sont projets et calculs en tenant compte des probabilits de crues de chantier d'une frquence raisonnable de manire pouvoir travailler dans le lit de l'oued avec un certain degr de protection. Les pertuis intgrs prsentent un avantage conomique

F.2.Traitement avec du mortier et du ciment:

Lors de la ralisation du barrage, lentreprise procde par mise en place et compactage de couche de 30 cm. Avant la mise en place de chaque couche, lentreprise traite avec un mortier de ciment le tiers amont de la couche prcdente, pour avoir une bonne jonction entre les couches cest dire amliorer ladhrence bton-bton afin dviter le jeu entre les deux couches (glissement) et ce pour assurer une bonne tanchit du barrage.

F.3. Le rle du voile en BCV lamont:

Le rle du voile en BCV est damliorer ltanchit amont du barrage BCR.

F.4. Caractristique du joint Water-Stop et rle du drain:

Un barrage poids en bton conventionnel doit tre quip de joints subdivisant louvrage en plots et permettant dabsorber les effets dus au retrait hydraulique du bton et aux variations thermiques annuelles. Les joints sont en gnral espacs de 15 mtres.

Le joint est quip dun Water-Stop, ce dernier doit tre tanche et possder des caractristiques de dilatation, cest un joint entre deux plots de bton pour empcher les fuites deau. Le drain laval immdiat du joint permet de contrler linfiltration. Si leau arrive schapper du joint elle est reprise par le drain qui va lentrainer plus loin.

F.5. TRAITEMENT DE LA FONDATION: La ralisation du voile de drainage de la fondation nest pas eu lieu quaprs lachvement des travaux dinjections de consolidation et dtanchit de la fondation dans le but de ne pas tanchiser les drains car ces travaux peuvent les colmater.

G. Auscultation:G1 .Trois types de drains dbouchent dans la galerie de pied amont. Dans une coupe transversale du barrage, schmatiser la galerie et ces types de drains en plus du voile dinjection en prcisant le rle de chaque drain et la signification dun dbit fort son exutoire.

Le voile dinjection a pour rle de permettre de contrler le gradient hydraulique dans le corps du barrage.

Le rseau de drainage est destin offrir les exutoires ncessaires lvacuation des eaux dinfiltration pour quelles ne puissent pas conserver une pression apprciable au cours de leur cheminement dans le barrage ou son environnement.

Le rseau de drainage peut tre constitu, pour ce type de barrage (en bton), par des puits drainants ou par des tranches drainantes remplies de matriaux filtrants. lutilisation des filtres et drains est indispensable pour la collecte des eaux dinfiltration et la rduction des sous-pressions dans la fondation laval de la zone impermable.

Les tapis drainants, drains de pieds, tranches drainantes et les puits de dcompression devraient tre utiliss individuellement ou de faon combine pour le control des fuites deau par infiltration.

Drains de pieds Ils sont munis de buses de capacit suffisantes pour assurer le drainage des eaux dinfiltration accumules vers laval.

Drains tapis:

Pour intercepter les infiltrations dans le massif d'un barrage en terre on dispose habituellement dans la partie aval du massif et au contact de celui-ci avec les fondations, un drain-tapis filtrant destin rabattre la ligne phratique l'intrieur du massif Ce drain s'tend sur lb/4 lb/3 de l'emprise du barrage. Son paisseur se calcule en fonction du dbit de fuite.

Lorsque la fondation n'est pas compltement impermable, ce drain interceptera galement les infiltrations travers la fondation. Il doit tre alors protg contre l'entranement des lments fins de la fondation par un filtre invers.( ils empchent la formation du phnomne de renard caus par le dpart des matriaux fins de la fondation).

Le drain tapis filtrant est efficace dans la mesure o la permabilit du massif est isotrope. Trs souvent, du fait de la technique d'excution des barrages en terre qui consiste compacter la terre par couches horizontales, il existe une anisotropie assez forte du barrage, la permabilit verticale tant infrieure la permabilit horizontale. De ce fait le drain-tapis est souvent inefficace et on observe des affleurements de nappes sur les talus avals de nombreux barrages munis de drain-tapis.

Dbit unitaire et paisseur du drain tapis Si q est le dbit d'infiltration travers un mtre de largeur du barrage qu'il faut vacuer travers le filtre de permabilit Kf , on peut crire :

II est prudent de prendre un dbit q gal au double du dbit de fuite escompt. Ainsi, l'paisseur du filtre prvoir sera :

La valeur de 1 n'est pas gale la longueur totale du tapis filtrant, il faut retrancher la longueur de rsurgence qui est gale :

Drain vertical:

Le drain vertical plac au centre de la digue constitue une solution plus efficace pour intercepter les eaux d'infiltration. Un tel drain est constitu d'un rideau d'une largeur (paisseur) minimale de 1 m en matriau grossier (graviers et sables) dont la granularit est choisie de manire ce que les conditions de filtre soient ralises. Ce rideau peut tre mis en oeuvre par dversement du matriau convenable dans une tranche d'une profondeur de 1,50 2x11, recreuse dans le massif compact, au fur et mesure de l'avancement du terrassement du barrage. II peut remonter pratiquement jusqu' la cote moyenne du plan d'eau dans la retenue.

L'eau de percolation intercepte par ce drain filtrant est vacue soit par un rseau de tuyaux drains soit par un drain-tapis filtrant, s'il est galement ncessaire de drainer les fondations. Le drain vertical peut tre constitu uniquement de gravier, le rle de filtre tant alors assur par un tapis synthtique non tiss plac en fond de tranche, le long de la paroi amont du drain et au dessus du drain. Dans ce cas l'paisseur du drain pourra tre diminue.

Le dbit fort lexutoire peut tre expliqu par le fait que le rseau de drainage a bien assur la collecte les eaux dinfiltration et par la suite le contrle des fuite quelles provoquent .

G2. Vrification de lefficacit des voiles dinjection et de drainage raliss:Sous Pressions

Quelle que soit la qualit du sol ou du rocher de fondation, il s'tablit toujours une circulation d'eau. Cette eau est l'origine des sous-pressions.

Si le sol de fondation a globalement un comportement hydraulique homogne et isotrope, l'tude de l'coulement homogne et des sous-pressions peut tre faite par application de la loi de DARCY, par analogie lectrique ou par calcul numrique sur ordinateur.

La sous-pression dcrot rgulirement de l'amont vers l'aval de l'ouvrage, avec comme valeurs limites les hauteurs d'eau l'amont et l'aval si w = 1. On remarque qu'une approximation linaire de la sous-pression est parfaitement justifie.

Diagramme c : Cette fondation est tanche par un rideau d'injection ou tout

autre coupure tanche en amont, qui entrane une perte de charge amont importante. Les sous-pressions dcroissent linairement d'une valeur amont w[h + /(H - h)] une valeur aval w -h. On admet en gnral = 2/3 .Diagramme d : Cette fondation tanche est draine l'aval de l'organe

d'tanchit. On admet en gnral que le drainage est efficace 50% et que, au niveau du drain, la sous-pression tombe la valeur ; w h.

Conclusion:

La fondation correspond au diagramme c, donc on applique la relation w[h + /(H - h)]

Puisque lefficacit prise en compte lors des tudes est de 25%, on peut conclure que lefficacit des voiles dinjection et ceux dtanchit est vrifie.

G3. Les appareils vinchons permettent la mesure demeure, des variations dcartement des joints.

Lcartement dans lespace entre les deux points dancrage par lintermdiaire de deux bras scells dans le bton de part et dautre dun joint est dfini par trois mesures ponctuelles effectues suivant trois directions perpendiculaires entre elles, ce qui permet de contrler les tassements relatifs dans plots (tassement diffrentiels), do un moyen de contrle par recoupement avec les mesures de nivellement.

Outre le contrle des mouvements altimtriques des plots, les appareils vinchons, qui sont un moyen simple de mesure des mouvements, permettent galement de connatre les mouvements horizontaux (dplacements amont-aval et rive droite-rive gauche).

Les mesures sont simples et sont faites laide dun pied coulisse .Le nombre dappareils mettre en place est raison de 1 par plot.

Le graphique, dcrivant la variation des mesures rive-rive des joint-mtre (vinchons), instruments quipant les joints transversales du barrage, est dune forme sinusodale peut tre justifi par la rsistance des amortisseurs de chute, ceci confirme la stabilit du barrage.

Etude de la nature et la configuration du terrain par les images dun satellite artificiel

Slection des rgions dtude

Prslection des sites de barrage possibles sur une grande tendue; Etudes dtailles de la configuration du terrain par les photos ariennes

Slection de 3 sites; X,Y,Z

Etudes des caractristiques topographiques (principalement adaptation au relief), et apport du bassin versant

Pas de prslection entre les 3 sites, mais on opte pour un barrage vote pour le site Z.

Emplacement idal

Choix de 2 sites X et Z; le site Z est intressant avec un resserrement plus intressant

Etudes gologiques et gotechniques

Site Y cart.

Etudes des caractristiques hydrologiques, Considration des apports moyens en eau et leurs fluctuations saisonnires

Site Z cart.

Site X retenu: Barrage BCR et Barrage en terre homogne.

Cr = 0,23

Pmoy= 369 mm

Qp = 1700m3/s.

A= 12.8Mm3

A=175-155=20Mm3

A = E (S / S0)

A = 88763.4m3

Q= 2*80*(4^(3/2)) = 1280 m3/s

RN=1000 NGM

950 NGM

1006NGM

Hauteur totale des sdiments: 20 m

Hs = hs*40 = 0.5*40= 20m

RN=1000 NGM

Axe de la conduite de vidange: 766NGM

H

H= V/2g + H+ HS

V= 29,16 m/s

Q= 22,9 m3/s

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