Les ouvrages hydrauliques en remblai à charge temporaire et permanente

d’une part à partir des éléments structurels (ou des sous-systèmes) qui le composent et d’autre part à partir des fonctions qu’il accomplit. A chaque niveau de décomposition du système, les éléments structurels remplissent des fonctions qui contribuent à la réalisation de la ou des fonctions principales de l’ouvrage que nous énonçons ci-dessous. Nous nous intéressons dans ce mémoire à deux types d’ouvrages hydrauliques en remblai : ceux à charge temporaire que sont les digues de protection contre les inondations fluviales et ceux à charge permanente que sont les digues de canaux et les barrages.

1.1. Les ouvrages hydrauliques à charge temporaire

Les digues fluviales de protection contre les inondations sont des ouvrages généralement de grande longueur, construits dans le lit majeur des cours d’eau dont au moins une partie est construite en élévation au-dessus du niveau du terrain naturel. Ces ouvrages hydrauliques sont destinés à

contenir épisodiquement un flux d’eau afin de protéger des zones naturellement inondables

(Mériaux et al., 2004) : c’est la fonction principale de ces ouvrages.

La Figure 1 illustre la coupe type d’une vallée endiguée présentant, de part et d’autre du cours d’eau, des digues de protection.

Figure 1. Coupe type d’une vallée endiguée (Mériaux et al., 2004)

Les digues de protection fluviale que nous étudions dans ce mémoire, sont des digues en remblai

dites homogènes. Elles sont réputées construites avec un même matériau généralement pris sur place.

Ces matériaux peuvent être fins ou grossiers, relativement homogènes dans leur ensemble ou très hétérogènes à une échelle plus fine. Ces ouvrages généralement anciens, ont souvent été construits en plusieurs étapes et rehaussés au cours du temps parfois avec des matériaux différents (cf. Figure 2).

29 Figure 2. Coupe type d’une digue de la Loire représentative d’une digue historique ((Mériaux et al., 2004)

d’après (Dion, 1961))

L’une des caractéristiques principales de ces ouvrages hydrauliques est qu’ils sont la plupart du temps « à sec ». En effet, ils ne subissent une charge hydraulique que lors d’une crue. Ainsi, lors d’un diagnostic à un instant « t », l’évaluation de la performance de l’ouvrage doit s’effectuer en projetant, à la prochaine crue ou au prochain cycle d’évaluation2

, les dégradations potentielles des fonctions du système de protection vis-à-vis des différents mécanismes de détérioration.

La seconde caractéristique des ouvrages hydrauliques à charge temporaire qu’il est important de souligner, est que ce sont des ouvrages à grand linéaire, au même titre que les réseaux routiers ou les réseaux d’alimentation en eau potable par exemple. L’évaluation de la performance de ces ouvrages à grand linéaire doit donc être réalisée en identifiant préalablement des tronçons homogènes de digue vis-à-vis des facteurs de fragilité spécifiques à chaque tronçon. La Figure 3 représente un exemple de tronçon de digue homogène qui avait été identifié préalablement à son diagnostic. Un tronçon est considéré comme homogène lorsqu’il présente des caractéristiques identiques tel que la géométrie, les caractéristiques géotechniques, la végétation, l’absence de point singulier (ouvrage traversant par exemple). Lorsque les évaluateurs considèrent un changement important du linéaire alors il détermine un nouveau tronçon homogène. Les points singuliers d’une digue font généralement l’objet d’une notation particulière.

30 Figure 3. Tronçon aux caractéristiques homogènes de la digue de protection fluviale en remblai à

Beaucaire-Fourques (13) (photo : Bambara G., 2012)

1.2. Les ouvrages hydrauliques à charge permanente

Les ouvrages hydrauliques à charge permanente, que sont les barrages et les digues de canaux, sont destinés à contenir les eaux de manière pérenne. Les barrages sont établis généralement en travers d’une vallée, barrant le lit mineur ou tout ou partie du lit majeur, parfois d’un replat transformant ainsi en réservoir un site naturel approprié³. Les digues de canaux sont des ouvrages situés latéralement le long de canaux, destinés à contenir et canaliser l’eau du canal. Ces ouvrages hydrauliques peuvent

remplir plusieurs fonctions principales : l’irrigation, l’alimentation en eau potable, les loisirs comme la pêche sportive ou encore la baignade, l’hydroélectricité.

Les barrages qui intéressent plus spécifiquement ces travaux de thèse sont les petits barrages en remblai ayant une hauteur maximale avoisinant les 15 mètres. En effet, les grands barrages sont généralement bien entretenus et ne présentent que rarement de végétation arborescente indésirable sur le corps d'ouvrage ou à ses abords.

La Figure 4 présente une coupe simplifiée d’ouvrage hydraulique à charge permanente et ses principaux composants.

3 On parle alors de retenue collinaire.

31 Figure 4. Coupe type simplifiée d’un ouvrage hydraulique à charge permanente en remblai homogène

Les petits barrages en remblai sont dans la plupart des cas construits en déblai-remblai et donc constitués des matériaux prélevés en place ou à proximité. Ils peuvent être équipés de dispositif de drainage, contrairement aux digues de protection fluviale qui ne possèdent pas ce type de dispositif.

La principale différence entre les barrages et les digues de canaux est que ces dernières, au même titre que les digues de protection fluviale contre les inondations, sont des ouvrages à grand linéaire. Un barrage est quant à lui un ouvrage plus ou moins court qui permet de stocker un certain volume d’eau.

Néanmoins, pour ces deux types d’ouvrages à charge permanente, les mécanismes de détérioration sont susceptibles de se produire en continu, étant donné que ce type d’ouvrage subit la charge de l’eau tout au long de sa vie. Ainsi, lors d’un diagnostic à un instant « t », nous pouvons observer directement les dégradations et / ou les défaillances des fonctions d’un ouvrage. Par exemple, la fonction drainage peut être dégradée du fait du colmatage des drains par les racines des arbres. Toutefois, à l’occasion des opérations ponctuelles de vidanges, des mécanismes de dégradation spécifiques peuvent apparaître tels que le glissement du parement amont.

1.3. Synthèse : les similitudes et différences entre les deux types ouvrages

hydrauliques étudiés

Nous récapitulons dans le Tableau 1 les différences et similitudes existants entre les deux systèmes de génie civil que nous étudions dans ce mémoire.

Tableau 1. Récapitulatif des différences et similitudes entre les systèmes de génie civil étudiés

Ouvrages hydrauliques charge permanente Ouvrages

hydrauliques à charge temporaire

Barrages Digues canaux Digues fluviales

Sollicitation hydraulique

Continue En cas de crue

Caractéristique géométrique

Ponctuel Grand linéaire

Dispositif de drainage Fréquent Assez fréquent Absent

Instruments d’auscultation

Fréquent Fréquent Très rare sur les vieux

32 Le diagnostic d’un ouvrage hydraulique à charge permanente et à charge temporaire ne s’aborde pas de la même manière : les défaillances peuvent être appréhendées au moment du diagnostic pour les ouvrages à charge permanente alors que pour les ouvrages hydrauliques à charge temporaire, il convient d’envisager les défaillances non pas à l’instant du diagnostic (lorsque l’ouvrage est à sec) mais en se projetant à la prochaine crue ou au prochain cycle d’évaluation. Nous sommes donc plutôt dans le cadre du pronostic. Les modèles d’évaluation de la performance développés devront prendre en compte cette différence. De plus, les ouvrages hydrauliques à charge permanente sont susceptibles de posséder des dispositifs de drainage et des instruments d’auscultation contrairement aux vieux ouvrages à charge temporaire auxquels nous nous intéressons. Les modèles doivent pouvoir s’adapter à la présence ou à l’absence de ces équipements et être utilisables malgré la diversité des cas rencontrés.

2. Les mécanismes de détérioration des ouvrages hydrauliques en remblai