STATISTIQUES SUR LES ACCIDENTS DES BARRAGES

STATISTIQUES SUR LES ACCIDENTS DES BARRAGES

Comportement du barrage pendant la construction

La construction ne pose pas de réelles difficultés lorsque les matériaux constitutifs sont perméables. En revanche, elle est certainement la phase la plus critique des barrages en argile. En effet, l’argile doit avoir une teneur en eau suffisante pour être plastique et assurer l’étanchéité. Mais comme l’argile est très compressible, elle reportera les contraintes de la construction sur son eau interstitielle, qui montera en pression sous la charge du remblai : Mondély en 1981, Mirgenbach en 1982 et Carsington en 1984. Dans les cas les plus extrêmes, la pression interstitielle atteint le poids des terres, annule la contrainte effective et crée une fracturation hydraulique sur une section horizontale.(CFBR, 2010)
Pour les zones de faible perméabilité, l’évolution des pressions interstitielles doit être surveillée en cours de réalisation. L’augmentation trop rapide des contraintes (due à la montée de l’ouvrage) provoque une augmentation des surpressions interstitielles qui n’ont pas eu le temps de s’évacuer. Ceci traduit le frottement des matériaux et donc la stabilité de l’ouvrage.
Il est alors nécessaire de réaliser une étude de contraintes effectives, afin de déterminer l’apparition et l’évolution des pressions interstitielles en fonction des étapes de la construction des essais triaxiaux avec mesures de la pression interstitielle reproduisant le chemin des contraintes permettant de mener à bien ce type d’étude.

Comportement du barrage pendant l’exploitation

Les pressions interstitielles peuvent varier avec le temps, la perméabilité, la charge hydrostatique et les conditions de drainage. Un réseau de ligne de courant et d’équipotentielles permet de connaitre l’intensité et la répartition des pressions interstitielles. Il faut relever qu’en ce qui concerne la stabilité, les pressions interstitielles peuvent réduire la résistance au cisaillement.
L’augmentation des pressions interstitielles dans un remblai conduit à la diminution de sa résistance globale au cisaillement, susceptible de provoquer des instabilités de remblai ou dans le noyau, pouvant provenir de trois mécanismes :
Des tassements différentiels dans la fondation ou dans le remblai,
Une dessiccation prolongée du noyau d’argile, liée à un niveau de retenu maintenu bas pendant une période prolongée et provoquant des fissures de retrait,
Une dégradation du remblai ou du noyau par des mécanismes chimiques.
D’autres scénarios particuliers, liés à des défaillances d’équipement du barrage, peuvent conduire à l’augmentation des pressions interstitielles.
Le colmatage ou le contournement (par le haut, le bas ou les rives) du dispositif du drainage du remblai ou de la fondation,
La défaillance du système d’étanchéité, dégradation du masque amont ou du noyau central.

Comportement de l’ouvrage pendant la vidange rapide

La perméabilité des sols constituant un barrage en terre est généralement trop faible pour la surface de l’eau dans l’ouvrage s’abaisse de façon sensible lorsque l’on vide rapidement la retenue. La vidange rapide peut alors être considéré comme instantanée et c’est dans cette hypothèse que l’on se place pour étudier la stabilité du talus amont.
Comme on l’a vu précédemment, lorsque la retenue est pleine, les forces d’écoulement à travers l’ouvrage tendent à stabiliser le talus aval. La vidange rapide, en inversant le sens d’écoulement dans la partie amont de l’ouvrage, crée des forces hydrauliques dirigées vers l’intérieur de la retenue. Ces forces sont suffisamment intenses pour entrainer une réduction importante du coefficient de sécurité du talus amont. Inversement la vidange rapide améliore la stabilité du talus aval ou est sans effet sur elle.

DIFFERNTES PHASES DE L’ETUDE DE LA STABILITE D’UNE DIGUE EN TERRE

L’étude de la stabilité d’un barrage en terre met en jeu les méthodes générales d’étude de la stabilité des talus. Parmi les plus utilisées, citons celle de Fellenius et surtout celle de Bishop.
Le coefficient de sécurité d’un talus est fonction de sa géométrie, des paramètres de cisaillement intergranulaire c’ et φ’ du sol et des pressions interstitielles qui s’y développent. Dans le cas d’un barrage en terre, les pressions interstitielles dans le corps de l’ouvrage et dans la fondation évoluent considérablement au cours de la vie de celui-ci. Les paramètres de cisaillement du corps de l’ouvrage (surtout c’) peuvent également subir des variations lors de la mise en eau. Aussi la stabilité d’une digue en terre doit-elle être vérifiée à différents stades de son histoire :
Pendant sa construction et en fin de construction,
Lorsque l’eau est à son niveau maximal dans la retenue et qu’un écoulement permanent s’est établi à travers l’ouvrage, c’est-à-dire dans les conditions normales d’exploitation,
Lorsque l’on abaisse rapidement le niveau de l’eau dans la retenue (vidange rapide).
Les caractéristiques de l’ouvrage sont déterminées le plus souvent par son comportement
au cours des deux dernières phases : le talus aval est alors dimensionné en tenant compte des conditions existant lorsque l’eau dans la retenue est à son niveau maximal et le talus aval en tenant compte des conditions créées par la vidange rapide.
Cependant, dans certains cas, il s’avère nécessaire de modifier ces caractéristiques pour assurer la stabilité de l’ouvrage pendant la période de construction.

MESURE DE LA PRESSION INTERSTITIELLE EN LABORATOIRE

Depuis quelques années les mesures de pression interstitielle dans les sols en place et en laboratoire ont pris une importance de plus en plus grande dans l’activité des Laboratoires des ponts et des chaussées.
Les mesures en laboratoire intéressent essentiellement l’essai triaxial. Elles sont généralement effectuées au cours d’essais du type « consolidé non drainé » sur sols peu perméables. La connaissance de la pression interstitielle permet alors de calculer les contraintes effectives agissant sur le sol pendant la phase de cisaillement et notamment lorsque la rupture se produit. On peut ainsi obtenir les paramètres de cisaillement intergranulaire c’ et φ ‘ sans qu’il soit nécessaire de recourir à des essais du type « consolidé drainé », toujours très longs lorsque la perméabilité du sol est faible. Les mesures en laboratoire peuvent également avoir pour objet la détermination des coefficients de pression interstitielle ; ceux-ci permettent d’estimer les variations de  pression interstitielle qui se produisent dans un sol en place ou dans un ouvrage en terre lorsque l’on fait varier les charges qui lui sont appliquées. Ces coefficients sont déterminés à partir des mesures de pression interstitielle effectuées au cours d’essais du type non consolidé non drainé, consolidé non drainé ou encore d’essais spéciaux reproduisant les conditions de chargement du sol en place.

Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE I : EFFET DE LA PRESSION INTERSTITIELLE SUR LES RUPTURES DES
BARRAGES
INTRODUCTION
1. STATISTIQUES SUR LES ACCIDENTS DES BARRAGES
1.1. Quelques ruptures graves
1.2. Statistiques de rupture des barrages en 1979
1.3. Barrage de TETON : barrage en terre
1.4. Barrage de Malpasset
1.5. Barrage Fergoug en Algérie
2. L’INFLUENCE DE LA PRESSION INTERSTITIELLE SUR LA STABILITE DES BARRAGES
2.1. Mécanismes d’érosion interne et développement de renards
2.2. Mécanisme de rupture par glissement
CONCLUSION
CHAPITRE II : ETUDE DE LA PRESSION INTERSTITIELLE DANS LES BARRAGES
EN REMBLAIS
INTRODUCTION
1. ETUDE DE LA PRESSION INTERSTITIELLE
1.1.Comportement du barrage pendant la construction
1.1.1. Stabilité du barrage
1.2.Comportement du barrage pendant l’exploitation
1.2.1. Stabilité du barrage pendant l’exploitation
1.3. Comportement de l’ouvrage pendant la vidange rapide
2. DIFFERNTES PHASES DE L’ETUDE DE LA STABILITE D’UNE DIGUE EN TERRE
3. MESURE DE LA PRESSION INTERSTITIELLE EN LABORATOIRE
4. EXEMPLES D’ETUDE DE LA PRESSION INTERSTITIELLE
4.1. Barrage EL HOUAREB
4.2. Barrage de LEBNA
4.3. Barrage en terre
5. DISPOSITIFS DE PROTECTION
5.1. Les drains
5.1.1. Rôle des drains
5.1.2. Effet de drainage
5.2. Les filtres
CONCLUSION
CHAPITRE III : INFLUENCE DE LA CONSOLIDATION SUR LA PRESSION INTERSTITIELLE
INTRODUCTION
1. DEFINITION D’UN SOL
1.1. Formation des sols
2. CLASSIFICATION DES SOLS
2.1. Les sols pulvérulents (grenus)
2.1.1. Propriétés des sols grenus
2.1.2. Comportement des sols grenus
2.2. Les sols fins
2.2.1. Propriétés des sols fins
2.2.2. Comportement des sols fins
3. CONSOLIDATION ET TASSEMENTS DES SOLS
3.1. Analyse du phénomène
3.2. Analogie mécanique de la consolidation
3.3. Variation des contraintes et des déformations dans le temps
3.4. Courbe de consolidation
4. GENERALITES ET DEFINITIONS SUR LES TASSEMENTS
4.1. Généralités sur le processus du tassement dans le cas des sols grenus et des sols fins
4.1.1. Tassement des sols grenus
4.1.2. Tassement des sols fins
4.2. Analyse et interprétation des mesures de tassement
4.3. Tassements des barrages en remblais
4.3.1. Tassements durant la construction
4.3.2. Tassements durant la mise en eau
4.5. Tassements différentiels
CONCLUSION
CHAPITRE IV : ANALYSE DES EFFETS DE COMPACTAGE SUR LA PRESSION INTERSTITIELLE
INTRODUCTION
1. GENERALITES SUR LE COMPACTAGE
1.1. Définition du compactage
1.2. Les sols compactés
1.3. Objectif du compactage
1.4. Condition de compactage
1.5. Les facteurs qui influencent le compactage
1.6. Caractéristiques des sols compactés
1.6.1. Essai Proctor
1.6.2. But de l’essai
1.6.3. Principe de l’essai
1.6.4. Conditions d’essai
1.6.5. Rappel des essais Proctor
1.7. Les effets de compactage
1.7.1. Sols grenus
1.7.2. Sols fins
1.8. Sensibilité des sols au compactage
1.9. Développement de pressions interstitielles
CONCLUSION
CHAPITRE V : SUIVI DE L’EVOLUTION DE LA PRESSION INTERSTITIELLE PAR L’AUSCULTATION
INTRODUCTION
1. LES OBJECTIFS DE LA SURVEILLANCE
2. PRINCIPES GENERAUX
2.1. Auscultation des barrages
2.2. Raison d’être du dispositif d’auscultation
3. PRESSIONS INTERSTITIELLES ET NIVEAU PIEZOMETRIQUES
3.1. Les cellules
3.2. Les capteurs électriques
3.3. La cellule à corde vibrante
3.4. Capteurs hydrauliques (Glözl)
CONCLUSION
CHAPITRE VI : ANALYSE PARAMETREE DE LA VARIATION DE LA PRESSION INTERSTITIELLE – CAS DU BARRAGE BOUGHRARA
Introduction
1. PRESENTATION DU BARRAGE – OBJET DE L’ANALYSE
1.1. Données générales
1.2. Caractéristiques de l’aménagement
1.3. Géologie du site
2. PRESENTATION DU CODE DE CALCUL SERVANT A L’ANALYSE PARAMETREE AU NIVEAU DU BARRAGE
2.1. Introduction
2.2. Objectif de Plaxis
2.3. Les points forts de Plaxis
2.4. Les modèles de comportement utilisés dans Plaxis
2.4.1. Modèle linéaire élastique
2.4.2. Modèle de Mohr-Coulomb
3. PROFIL TYPE DU BARRAGE ET CARACTERISTIQUES DES MATERIAUX
4. ANALYSE DU COMPORTEMENT DU BARRAGE (PROFIL REEL)
4.1. En cours de construction
4.1.1. Influence des fondations
a. Etude de la pression interstitielle et les déformations du barrage pour différentes hauteurs du remblai
b. Synthèse des résultats
4.1.2. Analyse des déplacements et des pressions interstitielles sans influence des fondations
a. Etude de la pression interstitielle et des déplacements du barrage à différents hauteurs du remblai
b. Synthèse des résultats
4.2. Fin de construction
4.2.1. Analyse des déplacements verticaux et critères de stabilité du barrage
4.2.2. Etude de la pression interstitielle au cours de consolidation du barrage
4.3. Influence du remplissage du lac
5. INFLUENCE DE LA QUALITE DES MATERIAUX DES RECHARGES DU BARRAGE
5.1. Adaptation de la pente pour la stabilité du barrage (pour φ= 20° pour les recharges)
CONCLUSION
CONCLUSION GENERALE

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