• forme de la vallée

(1)

Choix du type de barrage Choix du type de barrage

Type de barrage Type de

barrage Critères

• forme de la vallée

• risque sismique

• géologie et géotechnique

• matériaux de construction

• conditions climatiques

• crues à maîtriser

Economie

Economie Sécurité Sécurité

Environnement

(2)

Forme de la vallée Forme de la vallée

a) canyon ou gorge

vallˇe encaissˇe a vec des flancs presque verticaux

Le barrage-vo˛te s'impose si la gˇo logie et

l'intˇ gration des ouvrages annexes le permettent. Si la largeur est presque constante sur toute la

hauteur, un barrage-vo˛t e cylindrique peut tre envisagˇ .

Si les crues sont importantes, un barrage-poids

permettra d'intˇ grer l'ˇ vacuateur de crues.

(3)

Forme de la vallée Forme de la vallée

b) vallˇe ˇ troite en V

Le barrage-vo˛te peut tre envisagˇ si la gˇo logie et l'intˇg ration des ouvrages an- nexes le permettent.

D'autre crit¸ res topographiques doivent tre vˇr ifiˇs :

• LÕˇlancement ≤ 5 6.

• Les courbes de niveau du rocher d'appui doivent tre parall¸ les l'axe de la vallˇe, voire lˇ g¸r ement convergentes,

• La gˇo logie doit tre adˇqua te (rˇs istance, fracturation, pendages).

Le barrage-poids et le barrage en enrochement masque amont sont ˇga lement envisageables.

Le barrage en enrochement noyau central est proscrit, du fait de la pente impor-

tante des flancs (tassements diffˇ rentiels et risque de fissuration du noyau).

(4)

Forme de la vallée Forme de la vallée

c) vallˇ e ˇtro ite en U

Le barrage-vo˛te peut tre envisagˇ si la gˇo logie et l'intˇg ration des ouvrages an- nexes le permettent.

D'autres crit¸ res topographiques doivent tre vˇr ifiˇs :

• L'ˇ lancement ≤ 4 5.

• Les courbes de niveau du rocher d'appui doivent tre parall¸ les l'axe de la vallˇe , voire lˇ g¸ rement convergentes.

• La gˇo logie doit tre adˇqua te (rˇs istance, fractu- ration, pendages).

Le barrage-poids et le barrage en enrochement

masque amont sont ˇ galement envisageables, alors que le barrage en enrochement

noyau central est proscrire, pour les m mes raisons que dans le cas prˇcˇ dent.

(5)

Forme de la vallée Forme de la vallée

d) vallˇ e large

L'ˇl ancement du barrage est tr¸s important, ˇl iminant le barrage-

vo˛ te. Tous les autres types de

barrages peuvent tre envisagˇ s

pour autant que les autres crit¸ res

de choix soient satisfaits.

(6)

(7)

(8)

(9)

Karun IV, Iran

(10)

(11)

Sta Maria, Grison

(12)

Les Toules, Valais

(13)

Karun III, Iran, 205 m

Zillergründl, Autriche

(14)

Choix du type de barrage Choix du type de barrage

Type de barrage Type de

barrage Critères

• forme de la vallée

• risque sismique

• géologie et géotechnique

• matériaux de construction

• conditions climatiques

• crues à maîtriser

Economie

Economie Sécurité Sécurité

Environnement

(15)

Risque sismique Risque sismique

Ö Les plus résistants aux sollicitations dynamiques sont :

9 barrages-voûtes et les barrages poids-voûtes, de part leur hyperstaticité.

9 Les barrages en enrochement à noyau central argileux, de part leur capacité à supporter de grandes déformations.

Ö Barrages poids: résistance aux sollicitations horizontales transversales est faible. Améliorée si les joints sont remplis de coulis de ciment et si ces joints présentent une surface supportant le cisaillement (joints avec des décrochements).

Ö Les barrages à contreforts: peu résistant pour les sollicitations transversales, mieux avec l'élargissement des âmes des contreforts à l'aval pour les rendre jointives.

Ö Les barrages en enrochement à masque: l'élément étanche est fragile.

(16)

Choix du type de barrage Choix du type de barrage

Type de barrage Type de

barrage Critères

• forme de la vallée

• risque sismique

• géologie et géotechnique

• matériaux de construction

• conditions climatiques

• crues à maîtriser

Economie

Economie Sécurité Sécurité

Environnement

(17)

Reconnaissances géologiques Reconnaissances géologiques MOYENS RESULTATS

Photos satellites morphologie Photos aériennes tectonique

Reconnaissance morphologie, carte de la géologie de la surface de surface

Méthodes géophysiques coupes géologiques (résistivité, vitesse des ondes) Forages

Puits lithologie

Tranchées stratigraphie

Galeries tectonique

(18)

Travaux de reconnaisances Géologie

• Observation à la surface

• Géophysique

– Couverture terrain meuble – Stratigraphie

– Failles

• Forages

– Profils géologiques – Fracturation

– Couverture par rocher altéré

Géologie et géotechnique Géologie et géotechnique

• Tranchées et puits – Profil géologique

– Failles, fissuration, etc.

• Galeries

– Profil géologiques

– Failles, fissuration

(19)

Géologie et géotechnique Géologie et géotechnique Travaux de reconnaisances Géotéchnique

• Forages Ö Rocher

– carottage

– RQD Rock Quality Designation, taux de pièces > 10 cm, indice de fissuration – Dilatometer Ö E

– Essais Lugeon Ö perméabilité

– Résistance à la compression / traction / au cisaillement (échantillon en laboratoire) – Contraintes initiales (over coring, hydraulic jacking)

• Galeries Ö massif rocheux

• Essais au verin plat Ö E, σ _o

• Essais à la plaque Ö E

• Essais au cisaillement Ö τ

(20)

Géotechnique (sol et roche) Géotechnique (sol et roche)

FONDATIONS MATERIAUX DE

CONSTRUCTION Tassements (sol

Déformations (roche) Perméabilité

Sécurité à la rupture Altération

Granulométrie

Teneur en eau naturelle

Comportement au compactage Perméabilité

Tassements/consolidations Stabilité

Durabilité

RENSEIGNEMENTS REQUIS

(21)

Géologie Géologie

a) rocher de bonne qualitˇ

• Module d'ˇlastic itˇ E _R > 8000 MPa ;

• Les galeries de reconnaissance sont creusˇ es presque sans mesures de sout¸ nement (localement des boulons et du bˇt on projetˇ ).

>>> tous les types de barrages sont posssibles

b) rocher de moyenne qualitˇ

• Module d'ˇlastic itˇ E _R compris entre 4000 et 8000 MPa ;

• Les galeries de reconnaissance sont creusˇ es sans mesures de sout¸ nement.

>>> tous les types de barrages sauf les barrages-vo˛ tes

c) rocher de mauvaise qualitˇ : barrages en remblai

• Module d'ˇ lasticitˇ E _R < 4000 MPa ;

• Le creusement des galeries de reconnaissance nˇ cessite des

mesures de sout¸ nement particuli¸ res (cintres mˇ talliques, bˇt on

projetˇ ).

(22)

Choix du type de barrage Choix du type de barrage

Type de barrage Type de

barrage Critères

• forme de la vallée

• risque sismique

• géologie et géotechnique

• matériaux de construction

• conditions climatiques

• crues à maîtriser

Economie

Economie Sécurité Sécurité

Environnement

(23)

Choix du type de barrage Choix du type de barrage

Ö Granulats de béton : graviers d'alluvions, sans matériaux

organiques, granulats roulés; év. granulats concassés

Ö Matériaux des corps d'appui : alluvions, moraines (si la fraction de fines n'est pas trop importante) pour les digues en terre: rocher concassé de carrière pour les

barrages en enrochements

Ö Matériaux de filtre : alluvions, év. matériaux de carrière (lavage) Ö Rip-Rap (protection de surface) : blocs de rocher résistant à l'altération

Ö Matériaux de noyau : matériaux argileux, moraines, argiles Ö Ciment : non disponible sur le site, transport!

Matériaux de construction

(24)

Choix du type de barrage - Maîtrise des crues Choix du type de barrage - Maîtrise des crues

Jiroft, Iran

5000 m ³ /s

(25)

Wolwedans, Afrique de Sud

(26)

Mantaro, Pérou

(27)

(28)

(29)

Minab, Iran

(30)

(31)

(32)

(33)

(34)

(35)

(36)

(37)

(38)

(39)

(40)

(41)

(42)

(43)

Schiffenen, Fribourg, 47 m

(44)

(45)

(46)

(47)

(48)

(49)

(50)

(51)

La Grande 2, Canada

(52)

(53)

(54)

(55)

Études préliminaires (coûteuses)

z Hydrologie, hydrogéologie

z Géologie, géotechnique

z Topographie, géographie

z Science des matériaux

z Biologie, chimie

z Économie hydraulique, énergétique, rurale

z Sociologie, politique de développement

z Droit public, etc…

Travaux de reconnais- -sance approfondie

Particularités de la construction des barrages Particularités

Particularités de la construction des barrages

Dimension Impact sur l’environnement

Structures exceptionnelles

Moyens nécessaires pour la réalisation

z Problème de logistique et d’organisation du chantier

z Étude de l’accès, de l’approvisionnement, des installations de chantier, des équipe-

-ments, de la qualifi- -cation de la main d’œuvre, campus

z Durée du chantier

Grande quantité des matériaux nécessaires

z Influence sur la durée du chantier

z Influence sur le mode de construction

z Dépendance des conditions hydrolo- -giques et

météorologiques

Sécurité avant tout

z Dès la conception et durant toute

la vie de l’ouvrage

z Contrôles

z Surveillances

z Auscultations

(56)

Ö Etudes importantes et coûteuses

Reconnaissances: topographie, géologie, géotechnique et impact sur l’environnement

Ö Réalisation = problème de logistique

Accès, alimentation du chantier

Installations fixes

Equipements

Main d’œuvre

Durée du chantier ( plusieurs années)

Ö Mise en place de grandes quantités de matériaux

La durée du chantier est influencée par les méthodes de construction

Ö Exigences de la sécurité

Contrôles, surveillances et auscultations

Particularités de la réalisation des barrages

(57)

Itaipu, Brésil

(58)

(59)

Itaipu, Brésil

(60)

Ö Etudes importantes et coûteuses

Reconnaissances: topographie, géologie, géotechnique et impact sur l’environnement.

Ö Réalisation = problème de logistique

Accès, alimentation du chantier.

Installations fixes.

Equipements.

Main d’œuvre.

Durée du chantier ( plusieurs années).

Ö Mise en place de grandes quantités de matériaux

La durée du chantier est influencée par les méthodes de construction

Ö Exigences de la sécurité

Contrôles, surveillances et auscultations

Particularités de la réalisation des barrages

(61)

Punt dal Gall, Grison

(62)

(63)

Punt dal Gall, Grison

(64)

(65)

Punt dal Gall, Grison

(66)

(67)

Karun III, Iran

(68)

(69)

(70)

(71)

Göscheneralp, Uri

(72)

(73)

(74)

(75)

Barrage-poids Barrage-poids

Avantages et inconvénients de divers types de barrages Avantages et inconvénients de divers types de barrages

Avantages:

Ö Faibles contraintes dans le béton.

Ö Faibles contraintes transmises par la fondation au rocher.

Ö Les variations de températures ne

produisent que de faibles variations de contraintes.

Ö L'évacuateur de crue peut facilement combiner avec le barrage (diriger les crues directement par dessous).

Ö Le gradient des sous-pressions à travers la fondation est faible.

Inconvénients:

Ö Les sous-pressions sont importantes dans la fondation.

Ö Moyen risque de tassement.

Ö Le volume du béton est important (pour le barrage-poids évidé, il est plus faible).

Ö Le volume d’excavation de la fouille est important.

Ö Fragilité au séisme (si les joints entre les blocs ne sont pas faits par injections).

Ö L'échauffement du béton par la prise du

ciment est assez problématique.

(76)

Barrages à contrefort Barrages à contrefort

Avantages et inconvénients de divers types de barrages Avantages et inconvénients de divers types de barrages

Avantages:

Ö Les contraintes transmises par la fondation au rocher sont moyennes.

Ö Les sous-pressions au niveau de la fondation sont faibles.

Ö Le volume du béton est faible.

L’échauffement du béton est faible.

Ö Les risques de tassements sont moyens.

Inconvénients:

Ö Très susceptible au séisme. La résistance à l'accélération latérale est presque non-

existante.

Ö La fouille est importante.

Ö Le gradient des sous-pressions au niveau de la fondation est localement très élevé.

Ö Les contraintes dues au gradient de

température peuvent devenir importantes à

la tête du contrefort.

(77)

Barrage à voûtes multiples Barrage à voûtes multiples

Avantages et inconvénients de divers types de barrages Avantages et inconvénients de divers types de barrages

Avantages:

Ö Le volume du béton est faible.

Ö La fouille est assez petite.

Ö Les sous-pressions au niveau de la fondation sont faibles.

Ö L'échauffement du béton est très faible pendant la construction.

Inconvénients:

Ö Les contraintes sont importantes dans les voûtes.

Ö Grand risque de tassements. Les contraintes de température peuvent être très grandes.

Ö Très susceptible au séisme.

Ö La combinaison du barrage avec l'évacuateur de crue est difficile.

Ö Les sous-pressions dans les fissures du rocher peuvent provoquer des glissements d’appuis.

Ö La structure est très vulnérable (attentats,

guerre).

(78)

Barrage à voûtes Barrage à voûtes

Avantages et inconvénients de divers types de barrages Avantages et inconvénients de divers types de barrages

Avantages:

Le volume du béton est faible.

Ö La fouille est assez petite.

Ö La résistance au séisme est haute.

Ö Les sous-pressions au niveau de la fondation sont faibles (la surface de la fondation est petite).

Inconvénients:

Ö Les contraintes sont importantes dans le béton et dans le rocher.

Ö Les forces sont transmises obliquement dans les appuis.

Ö Moyen risque de tassements.

Ö L'échauffement du béton par la prise du ciment est à considérer.

Ö L'intégration de l’évacuateur de crues (grands débits) dans le barrage est difficile.

Ö Le gradient des sous-pressions au niveau de la fondation est très grand.

Ö

(79)

Digue en terre/ Enrochement à noyau Digue en terre/ Enrochement à noyau

Avantages et inconvénients de divers types de barrages Avantages et inconvénients de divers types de barrages

Avantages:

Ö Le corps du barrage est très flexible et adaptable aux conditions du terrain.

Ö Peu susceptible aux tassements et aux séismes.

Ö Petite à moyenne fouille. La digue n'est pas forcement fondée sur un rocher sain.

Ö La compression du sol est faible.

Ö Le gradient des sous-pressions au niveau de la fondation ou du noyau est faible.

Inconvénients:

Ö Mise en place de grands volumes de matériaux.

Ö Le remblai du noyau en argile est influencé par les conditions

atmosphériques (climat pluie).

(80)

Digue à masque amont ( béton ou bitumineux) Digue à masque amont ( béton ou bitumineux)

Avantages et inconvénients de divers types de barrages Avantages et inconvénients de divers types de barrages

Avantages:

Ö Le corps du barrage est très flexible et adaptable aux conditions du terrain.

Ö Les tassements limités sont tolérables.

Ö Pas très susceptible au séisme. Au dessous du masque, un système de drainage

performant est nécessaire à cause de la fissuration.

Ö Le volume des déblais est moyen.

Ö Le masque doit être connecté au rocher (directement ou par une parafouille).