La figure 2.7 permet de situer l’activité de surveillance dans le schème global de la gestion du risque [CSA, 1991]. On observe que dans un processus de gestion du risque, deux notions interviennent : l’analyse du risque et le contrôle du risque. La première est, en grande partie, de nature sociologique où les probabilités tiennent aussi un rôle. L’analyse de risque constitue une importante source de données pour la phase de contrôle de risque et elle est aussi utile à l’étape de la surveillance. En effet, une identification précise des dangers conduit à l’élaboration d’un plan de surveillance taillé sur mesure.
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Sécurité et instrumentation des barrages
Gestion de râque |
I
Analyse de risque — Contrôle de risque |
Détominrtoç^lujwquej ^É^uafan^diMBqueJ
Identification des dangers
Estonatior des probabilités d'occurence des dangers
Prise de décision
i l
StuveiRanceJugement d'acceptabilité
Analyse des options
Figure 2.7 Organigramme des éléments de gestion de risque [d’après CSA, 1991]
Les méthodes d’analyse de risque ne sont pas, à l’heure actuelle, fréquemment utilisées en pratique mais il s’agit de méthodes acceptables et tout à fait applicables en matière de sécurité des barrages [HARTFORD & SALMON, 1997; LAFITTE, 1993]. Diverses méthodologies permettant d’estimer les coûts d’une rupture de barrage ont, par ailleurs, été développées et celles-ci peuvent servir d’aide dans l’élaboration d’analyses de risque [ELLINGWOOD & coll., 1993; SALMON & HARTFORD, 1995]
Quant à la notion de contrôle du risque, le rapprochement avec le thème de cette étude est plus aisé, puisqu’en rapport étroit avec la surveillance et par le fait même à l’instrumentation. En effet, la « surveillance » d’un barrage est l’ensemble des observations et des mesures que l’on dresse et poursuit à diverses étapes de la vie d'un barrage. L’ultime objectif est, aux suites des analyses et des interprétations de ces observations et mesures, de décider de poursuivre ou de cesser l’exploitation du barrage [BELLŒR, 1982; DUSCHA & JANSEN, 1988].
La surveillance d’un barrage peut être réalisée à diverses étapes de la vie de ce dernier. DUSCHA & JANSEN [1988] donnent les cinq phases critiques où les activités de surveillance sont nécessaires; celles-ci sont regroupées au tableau 2.1.
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Ch a p it r e 2
Tableau 2.1
Surveillance et phases critiques de la vie d’un barrage
Phase Description Objectifs de la surveillance
1 Conception Vérification et suivi des conditions externes aux
quelles sera soumise la future structure
2 Construction Vérification des charges structurales et des hypothèses
de calcul
3 Premier remplissage Observation des impacts créés par les charges hydrau
liques et par l’écoulement
4 Premières opérations Suivi global de la structure alors soumise à de nom
breux efforts liés aux opérations
5 Vieillissement Suivi du comportement de la structure après avoir subi
des sollicitations extrêmes (crues, séismes, etc.)
À cet égard, KHEQTTS [1995] effectue l’analyse de données statistiques de certaines ruptures et d’incidents relevés à travers le monde et compilées par la CIGB. Ces données sont ici reprises et présentées sous forme graphique à la figure 2.8.
e S » 9 £ * ëX i 3 — <0 0.0055 0,006 0,005 0,004 0.0020 0,002 0.0003 0,001 0,000 Stabilité Vieillissement Adaptation
Périodes de la vie d'un barrage
Figure 2.8 Nombre d ’incidents par année en relation avec la période de la vie d’un barrage (adapté de Kheifits, 1995)
Dans cet histogram m e, les trois grandes périodes de la vie d’un barrage forment l’abscisse; on retrouve la période d’adaptation (0 à 5-7 ans), la période de stabilité (7 à 30-50 ans) et la période de vieillissement (30-50 ans et plus). Quant à l’ordonnée, elle présente le nombre d ’incidents par
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Sécurité et instrumentation des barrages
année. La période d’adaptation est, comme on le voit, un moment critique de la vie d’un barrage; 70% des ruptures se sont produites dans les 10 premières années d’exploitation [CIGB, 1995]. La période de vieillissement n ’est pas à négliger non plus, car pendant les 30 ou 50 années de stabilité, le personnel affecté à la surveillance sera sans doute remplacé deux ou même trois fois. Celui-ci laisse peut-être derrière lui une documentation ne notant pas, ou peu, de problèmes particuliers transmettant ainsi, aux générations suivantes, cette perception de sécurité. Au moment où commence le vieillissement de la structure, cette fausse perception de sécurité pourrait mener à ne pas prévoir certains événements qui du reste pourraient s’avérer catastrophiques.
Le vieillissement d’un barrage, d’un point de vue structural, se traduit généralement par la dégradation du béton du barrage autant à l’extérieur qu’à l’intérieur de la structure. En effet, il est possible d’observer à la face extérieure des barrages certaines altérations ou fissurations du béton, à proximité des joints de construction, souvent liées aux cycles de gel-dégel [BHATTI & coll., 1994]. Toutefois, depuis quelques années, les ingénieurs sont confrontés aux réactions alcalis- granulats (RAG); celles-ci prenant naissance à l’intérieur même de la structure [BALLIVY & coll., 1995; DANAY & coll., 1994; THOMPSON & coll., 1994]. En 1992, on répertoriait 78 cas de barrages présentant les symptômes de RAG [ROGERS & coll., 1994]. De telles réactions endommagent le béton et engendrent des déformations internes modifiant ainsi l’état de contrainte dans la structure. La phase 5 de la surveillance mettra donc à profit, sur une très longue période, divers appareils de mesures permettant de vérifier l’intégrité de la structure. La section qui suit est donc consacrée à l’instrumentation et à une description de quelques-uns des instruments d’auscultation.