N" S P É C I A L B - 1962 LA HOUILLE BLANCHE 905
de
Essai de mise en pression
la galerie en charge de Roselend
Roselend power tunnel testing
P . J A C Q U I N ,
PAR
E l E . C H A B D O N N E T ,
I N G E N I E U R S A L A R E G I O N D E Q U I P E M E N T H Y D R A U L I Q U E A L P E S - I I D ' É L E C T R I C I T É D E F R A N C E , C H A M B É R Y
Caractéristiques essentielles de la galerie d'ame- née de la chute de Roselend (Savoie), mettant en évidence l'importance de cet ouvrage, l'une des pièces maîtresses de l'aménagement :
— Longueur approximative 13 km
— Diamètre 4,20 m;
— Pression intérieure approxima-
tive 15 kg/cm';
— Débit équipé 50 m3/s.
Etude, avant exécution, du problème, de l'élan- ehéité de cette galerie, en particulier par mise en pression de cavernes d'essais. Utilisation, dans le projet de revêtement finalement adopté, des capacités de résistance à la pression inté- rieure du rocher et de l'étanchéité de ce dernier.
Essai général, avant mise en service, de la galerie à pression maximale. Utilisation de dis- positifs particuliers (voiles équilibrés avec mou- linets, tuyères électromagnétiques) permettant de. découper la galerie en plusieurs tronçons dont le comportement a pu être suivi indépen- damment les uns des autres pendant l'essai.
Résultats.
The leading particulars of the Roselend (Savoie) power tunnel, one of the key components of the scheme, give un idea of ifs size:
— Approximule length 13 km;
— Diameter 4.2 n i ;
— •Approximule internai pressure. 15 kg/cm" ;
— Design flow 50 m'/sec.
Prc-construclional study of the impe-rmeabilitg of this tunnel, especiaUq bg pressurisiny test cavities. The final lining scheme allomed for the internai pressure-resisting capacity and impe.rmeabitity of the na.tural rock.
General test of the tunnel under maximum pressure prior to the commissioning of the plant. Use of spécial equipment (balanced screens with bypasses and carrent melers, elec- tro-magnetic flow melers), alloming the tunnel to be divided up info several sections in order to study the behcwiour of cach one se.parately dtiring the tests. Test results.
1. — G É N É R A L I T É S La g a l e r i e d o n t il e s t q u e s t i o n fait p a r t i e d u
c o m p l e x e de R o s e l e n d - L a B â t h i e q u i s ' o r d o n n e a u t o u r de d e u x i d é e s p r i n c i p a l e s :
— le s t o c k a g e , à l ' a l t i t u d e 1 557, d a n s l a c u v e t t e de R o s e l e n d et d a n s ses d e u x r é s e r v o i r s s a t e l - lites de S a i n t - G u é r i n et d e la G i t t a z , d ' u n v o l u m e de 240 m i l l i o n s d e m è t r e s c u b e s d ' e a u :
— l ' u t i l i s a t i o n d e la d i f f é r e n c e d ' a l t i t u d e d e 1 203 m e x i s t a n t e n t r e le p l a n d ' e a u m a x i m a l à R o s e l e n d (1 557) et l a v a l l é e d e l ' I s è r e (354), à l ' a m o n t d ' A l b e r t v i l l e où e s t i n s t a l l é e l ' u s i n e h y d r o é l e c t r i q u e s o u t e r r a i n e d e L a B â t h i e . L ' a m e n é e de l ' e a u d e R o s e l e n d j u s q u ' à l ' u s i n e s o u t e r r a i n e de L a B â t h i e e s t d ' a b o r d a s s u r é e à t r a v e r s la m o n t a g n e p a r u n e g a l e r i e , p u i s p a r
u n e c o n d u i t e forcée, l o n g u e de 2 k m , r e l i a n t l ' e x t r é m i t é a v a l d e la g a l e r i e à l ' u s i n e , s u i v a n t le v e r s a n t de la r i v e d r o i t e de la v a l l é e d e l ' I s è r e . L a g a l e r i e d ' a m e n é e a u n e l o n g u e u r d e 13 k m . L a p r e s s i o n i n t é r i e u r e c o r r e s p o n d a n t a u n i v e a u m a x i m a l d u r é s e r v o i r de R o s e l e n d e s t de 116 m à l ' e x t r é m i t é a m o n t et de 140 m à l ' e x t r é m i t é a v a l . L e r e c o u v r e m e n t v e r t i c a l n ' e x c è d e p a s 680 m ; il e s t le p l u s s o u v e n t c o m p r i s e n t r e 400 et 600 m et n e d e v i e n t i n f é r i e u r à 400 m q u ' e n u n n o m b r e t r è s l i m i t é d e p o i n t s . L a p e n t e r e s t e p r o c h e de 1 %c. S u r t o u t e la l o n g u e u r , la s e c t i o n est c i r c u l a i r e , de d i a m è t r e u t i l e v o i s i n de 4 m . L e d é b i t m a x i m a l t r a n s i t é est de 5 0 m3/ s . S u r c e t t e g a l e r i e s o n t b r a n c h é e s d e u x a d d u c t i o n s c o m p l é - m e n t a i r e s , d o n t celle d e l ' A r g e n t i n e q u i fut u t i - lisée l o r s de l'essai g é n é r a l .
Article published by SHF and available athttp://www.shf-lhb.orgorhttp://dx.doi.org/10.1051/lhb/1962018
906 LÀ HOUJLLE BLANCHE N" SPÉCIAL B - 1962
2. — ( D e l ' a m o n t v e r s l'aval, les t e r r a i n s r e n c o n t r é s s o n t les s u i v a n t s (lig. 1) :
— e n t r e l a p r i s e d ' e a u et l a vallée d u P o n t c e l l a - m o n t , l a g a l e r i e d e m e u r e d a n s les s c h i s t e s c r i s t a l l i n s d e la s é r i e s a t i n é e , c o n s t i t u a n t le socle d u m a s s i f s é p a r a n t R o s e l e n d de la vallée d u P o n t c e l l a m c m t , q u e la galerie f r a n - c h i t p a r u n p o n t - c a n a l ;
— e n t r e le P o n t c e l l a m o n t et le C h ô m a i s , l a g a l e - rie t r a v e r s e d e s g n e i s s d e d i v e r s t y p e s , c o m - p o r t a n t u n a c c i d e n t s o u s l a f o r m e d ' u n e faille o u v e r t e , de 2 m de l a r g e u r , q u i p r e n d e n é c h a r p e l a g a l e r i e s u r u n e l o n g u e u r de 12 m ; à l ' e x t r é m i t é a v a l de ce t r o n ç o n , l a g a l e r i e t r a v e r s e t r o i s p e t i t e s b a n d e s d e t r i a s ;
— s u r les 700 p r e m i e r s m è t r e s , à l ' a v a l d u C h ô m a i s , s o n t r e n c o n t r é s d ' a b o r d des g n e i s s i d e n t i q u e s à c e u x d u t r o n ç o n p r é - c é d e n t , p u i s d e s g n e i s s de la s é r i e des des s c h i s t e s v e r t s , ces d e r n i e r s s é p a r é s d e s
p r e m i e r s p a r u n e b a n d e d e s c h i s t e s n o i r s et de g r è s d u h o u i l l e r . A 700 m d u C h ô m a i s , la galerie t r a v e r s e u n a c c i d e n t t r è s i m p o r - t a n t c o n s t i t u é p a r u n e b a n d e d e t e r r a i n s l a m i n é s et b r o y é s , où l ' o n r e n c o n t r e s u c c e s s i - v e m e n t : s c h i s t e s n o i r s d u h o u i l l e r s u r 24 m , q u a r z i t e s b r o y é e s , c a l c a i r e s et c a r g n e u l e s d u t r i a s s u r 46~m, enfin, s c h i s t e s n o i r s d u h o u i l l e r s u r 6 m , le t o u t b a i g n a n t d a n s u n e n a p p e d o n t la p r e s s i o n , a u n i v e a u d e l a g a l e - rie, a t t e i n t 20 k g / c m2. A l ' a v a l de c e t acci- d e n t , se r e t r o u v e n t les s c h i s t e s d e l a s é r i e v e r t e , s u r 500 m , a u - d e l à d e s q u e l s l a g a l e r i e t r a v e r s e , s u r 1 1 0 0 m , le s y n c l i n a l l i a s o t r i a - s i q u e de L a B â t h i e , c o m p o r t a n t 900 m d e s c h i s t e s d u l i a s , 120 m d ' a n h y d r i t e et 60 m de c a r g n e u l e s d u t r i a s . A u - d e l à d u s y n c l i n a l , l a galerie r e s t e j u s q u ' à s o n e x t r é m i t é a v a l d a n s les s c h i s t e s c r i s t a l l i n s d e la s é r i e s a t i n é e .
3 . — E S S A I S P R É L I M I N A I R E S L ' é t a n c h é i t é d ' u n e g a l e r i e d é p e n d é v i d e m m e n t
d u r e c o u v r e m e n t d e t e r r a i n ; elle d é p e n d a u s s i d e la p e r m é a b i l i t é d u r o c h e r d a n s l e q u e l elle e s t p e r c é e et, enfin, c o n d i t i o n liée a u x d e u x p r é - c é d e n t e s , de la p r e s s i o n d e s n a p p e s n a t u r e l l e s e x i s t a n t d a n s la m o n t a g n e . P o u r c h o i s i r en p a r - f a i t e c o n n a i s s a n c e , d u seul p o i n t d e v u e d e l ' é t a n c h é i t é , les t y p e s de r e v ê t e m e n t de la gale- r i e , il est i n d i s p e n s a b l e de p o u v o i r f a i r e d e s h y p o t h è s e s v a l a b l e s s u r les d e u x d e r n i e r s p a r a - m è t r e s . C'est d a n s ce b u t q u e f u r e n t e x é c u t é s , a v a n t la c o n s t r u c t i o n , d i v e r s e s s a i s in situ q u i o n t c o n s i s t é à é t u d i e r l a p e r m é a b i l i t é d u r o c h e r et la p r e s s i o n d e s n a p p e s n a t u r e l l e s .
Ces e s s a i s o n t é t é r é a l i s é s d a n s d e s g a l e r i e s d e r e c o n n a i s s a n c e s i t u é e s s u r l e t r a c é m ê m e d e la f u t u r e g a l e r i e . L e p r i n c i p e e n e s t s i m p l e : le t r o n ç o n de g a l e r i e b r u t e é t u d i é , l i m i t é soit p a r le f r o n t de taille et u n b o u c h o n e n b é t o n a r m é , soit p a r d e u x b o u c h o n s , est r e m p l i d ' e a u et m i s s o u s p r e s s i o n . O n m e s u r e l a v a l e u r des fuites à différentes p r e s s i o n s , si p o s s i b l e a p r è s s t a b i l i - s a t i o n d e l e u r d é b i t . O n p e u t a u s s i , avec u n e c e r t a i n e a p p r o x i m a t i o n , m e s u r e r la p r e s s i o n n a t u r e l l e de l a n a p p e s o u t e r r a i n e : c'est a u m i n i - m u m la v a l e u r d e la p r e s s i o n q u i s'établit d a n s l a c h a m b r e d ' e s s a i isolée, en l ' a b s e n c e de p o m - p a g e ou de p u r g e ; il c o n v i e n t d ' a i l l e u r s d e r e m a r q u e r q u e c e t t e v a l e u r , influencée p a r les a l i m e n t a t i o n s superficielles, v a r i e d a n s le t e m p s .
Ces e x p é r i e n c e s o n t m i s e n é v i d e n c e l'exis- t e n c e , d a n s u n e c e r t a i n e g a m m e de p r e s s i o n s , d ' u n e r e l a t i o n l i n é a i r e e n t r e le débit de fuite et l a différence e n t r e l a p r e s s i o n i n t é r i e u r e de la
galerie et la p r e s s i o n n a t u r e l l e d a n s le r o c h e r . Cette loi, q u i s'est vérifiée a u c o u r s d e t o u s les essais, est r e p r é s e n t é e p a r l ' e x p r e s s i o n :
f = k(P — p) d a n s l a q u e l l e :
/, est le d é b i t de fuite p o u r 1 m l d e g a l e r i e , e x p r i m é en 1/mn;
k, u n coefficient c a r a c t é r i s a n t l a p e r m é a b i l i t é d u r o c h e r ;
P , la p r e s s i o n i n t é r i e u r e , e n k g / c m2;
p , la v a l e u r de l a p r e s s i o n n a t u r e l l e d a n s le r o c h e r , e n k g / c m2.
D e s c o n s i d é r a t i o n s t h é o r i q u e s p e r m e t t e n t de p e n s e r q u e , d a n s u n t e r r a i n h o m o g è n e , le d é b i t de fuite v a r i e c o m m e le l o g a r i t h m e d u d i a m è t r e de la g a l e r i e . D e t o u t e s f a ç o n s , les d i f f é r e n t e s galeries d ' e s s a i a v a i e n t des s e c t i o n s t r è s v o i s i - n e s , ce q u i r e n d les fuites s p é c i f i q u e s t o u t à fait c o m p a r a b l e s .
L e coefficient k r é s u l t a n t de ces m e s u r e s e s t de l ' o r d r e de 0,01 d a n s les g n e i s s ou les b o n s s c h i s - t e s c r i s t a l l i n s , a l o r s q u ' i l a t t e i n t 10 e t 12 d a n s le t r i a s et les s c h i s t e s de l ' e x t r é m i t é a v a l . L a p r e s - sion p a a t t e i n t des v a l e u r s d e 13 et 14 k g / c m2 d a n s les s c h i s t e s c r i s t a l l i n s c o m p a c t s ( v a l e u r s égales ou s u p é r i e u r e s à la p r e s s i o n i n t é r i e u r e ) , a l o r s q u ' e l l e t o m b a i t à d e s v a l e u r s b e a u c o u p p l u s faibles d a n s les z o n e s de f a i b l e c o u v e r t u r e ou a u v o i s i n a g e d u t r i a s . Ces e s s a i s et m e s u r e s p r é a l a b l e s o n t d o n c m o n t r é q u e d a n s les t e r r a i n s c r i s t a l l i n s l ' é t a n c h é i t é p o u v a i t ê t r e c o r r e c t e m e n t a s s u r é e p a r l ' i m p e r m é a b i l i t é d u r o c h e r et la p r e s s i o n des n a p p e s q u i e n r é s u l t e n t .
N" SPÉCIAL B - 1 9 6 2 P. JACQUIN ET E. CHARDONNET 9 0 7
4 . — R E V Ê T E M E N T S D E L A G A L E R I E
L a g a l e r i e e s t r e v ê t u e s u r t o u t e s a l o n g u e u r ; le r e v ê t e m e n t e s t t o u j o u r s c i r c u l a i r e e t e s t c o n s - t i t u é , soit, s u r l a p l u s g r a n d e l o n g u e u r , d e b é t o n q u i n ' a p a s d e l'onction d ' é t a n c h é i t é , soit d e b l i n - d a g e , s u r 1 100 m s e u l e m e n t .
T r o i s t y p e s d e r e v ê t e m e n t e n b é t o n o n t é t é a d o p t é s , s u i v a n t l a q u a l i t é d u t e r r a i n :
— d i a m è t r e u t i l e 4,40 m , é p a i s s e u r t h é o r i q u e 20 c m : il s ' a g i t d ' u n s i m p l e c a r é n a g e h y d r a u - l i q u e a p p l i q u é e n t r è s b o n t e r r a i n ;
— d i a m è t r e u t i l e 4,20 m , é p a i s s e u r t h é o r i q u e 30 c m : r e v ê t e m e n t u t i l i s é d a n s les t e r r a i n s n é c e s s i t a n t u n s o u t è n e m e n t o u u n t r a i t e m e n t u l t é r i e u r p a r i n j e c t i o n s ;
— d i a m è t r e u t i l e 4,20 m , é p a i s s e u r t h é o r i q u e 50 c m : r e v ê t e m e n t a r m é a d o p t é d a n s les c a s où le t e r r a i n n ' e s t p a s c a p a b l e d ' e n c a i s s e r l e s efforts i n d u i t s p a r l a p r e s s i o n i n t é r i e u r e . D a n s les z o n e s o ù les c a r a c t é r i s t i q u e s d ' é t a n - c h é i t é d e l a m o n t a g n e s o n t i n s u f f i s a n t e s , le r e v ê - t e m e n t e s t c o n s t i t u é p a r u n b l i n d a g e b l o q u é a u r o c h e r p a r d u b é t o n ; ce r e v ê t e m e n t a é t é a d o p t é de p a r t e t d ' a u t r e d u p o n t - c a n a l , j u s q u ' à ce q u e le r e c o u v r e m e n t a t t e i g n e le n i v e a u p i é z o m é t r i - q u e , d a n s le t r i a s p e r m é a b l e e t à l ' e x t r é m i t é a v a l de l a g a l e r i e , où le r e c o u v r e m e n t d é c r o i t e t , e n m ê m e t e m p s q u e l u i , l a p r e s s i o n d e s n a p p e s r e n - c o n t r é e s p a r l a g a l e r i e .
Ces r e v ê t e m e n t s o n t é t é c o m p l é t é s d a n s c e r - t a i n s c a s p a r l e t r a i t e m e n t d u t e r r a i n à l ' a i d e d ' i n j e c t i o n s d e c i m e n t , q u i o n t é t é m e n é e s e n g é n é r a l à h a u t e p r e s s i o n , d e m a n i è r e à a s s u r e r u n v é r i t a b l e c l a v a g e d e l ' e n s e m b l e r o c h e r - b é t o n et, p a r là, à a m é l i o r e r l ' é t a n c h é i t é d e l a g a l e r i e q u a n d c ' é t a i t n é c e s s a i r e . Ces t r a i t e m e n t s , q u i i n t é r e s s e n t u n e z o n e d e 3 m d ' é p a i s s e u r e n v i r o n a u t o u r d e l a g a l e r i e , o n t é t é r é a l i s é s a u x e x t r é - m i t é s d e s t r o n ç o n s b l i n d é s , a u p a s s a g e d e l a g r a n d e faille r e n c o n t r é e d a n s l e s g n e i s s , d a n s les b a n d e s d e t r i a s , a u c o n t a c t g n e i s s - h o u i l l e r , d a n s les c a r g n e u l e s d u s y n c l i n a l d e L a B â t h i e et, enfin, a u v o i s i n a g e d e s v e n u e s d ' e a u les p l u s i m p o r t a n t e s a p p a r a i s s a n t d a n s le c r i s t a l l i n à l ' a v a l . E n p l u s d e c e s t r a i t e m e n t s c o u r a n t s , u n t r a i t e m e n t s p é c i a l a é t é e x é c u t é d a n s les t e r r a i n s b r o y é s d u t r i a s , t r a i t e m e n t p r é a l a b l e n é c e s s a i r e a u p e r c e m e n t d e l a g a l e r i e d a n s c e t t e z o n e .
A p r è s a c h è v e m e n t d e l a g a l e r i e e t a v a n t l ' e s s a i g é n é r a l , d e s m e s u r e s p i é z o m é t r i q u e s o n t été f a i t e s s u r q u e l q u e s - u n e s d e s v e n u e s d ' e a u (fig. 1 ) . D a n s le c r i s t a l l i n , les n a p p e s se r e c o n s -
_' PROFIL EN LONG GÉOLOGIQUE DE LA GALERIE D'AMENÉE EW CHARGE _
908 LA HOUILLE BLANCHE N° SPÉCIAL B - 1962
t i t u e n t , a u m o i n s p a r t i e l l e m e n t , p o u r atteindre, d e s p r e s s i o n s g é n é r a l e m e n t s u p é r i e u r e s à l a p r e s s i o n i n t é r i e u r e , là où Je t e r r a i n a été t r a i t é ; p a r c o n t r e , là où il n ' y a p a s eu t r a i t e m e n t , les
p r e s s i o n s d e m e u r e n t f a i b l e s . D a n s l e s t e r r a i n s p e r m é a b l e s , p a r e x e m p l e les c a r g n e u l e s d u t r i a s , les p r e s s i o n s s o n t é g a l e m e n t f a i b l e s e t i n f é r i e u r e s à la p r e s s i o n i n t é r i e u r e .
5. — D I S P O S I T I F D ' E S S A I E T A P P A R E I L S D E M E S U R E
L ' e s s a i g é n é r a i i n t é r e s s a i t u n e l o n g u e u r c o n - t i n u e d e 12 k m de g a l e r i e , l i m i t é e à l ' a m o n t p a r l ' u n e d e s d e u x v a n n e s de p r i s e d ' e a u et à l ' a v a l p a r u n f o n d s o u d é s u r les b l i n d a g e s . Il a c o n - s i s t é à m e s u r e r , d ' u n e p a r t le d é b i t et le s e n s d e s t r a n s f e r t s d ' e a u le l o n g de la g a l e r i e isolée à l'aide d ' a p p a r e i l s d i s p o s é s en d e s p o i n t s c a r a c - t é r i s t i q u e s , d ' a u t r e p a r t les p r e s s i o n s d a n s le t e r r a i n a u t o u r d e l a g a l e r i e .
5 . 1 . D é b i t s .
T r o i s m é t h o d e s o n t été u t i l i s é e s p o u r la m e s u r e d e s d é b i t s d a n s la g a l e r i e :
— m e s u r e d i r e c t e à p r o x i m i t é d ' u n e f e n ê t r e , à l ' a i d e d ' u n m a s q u e é t a n c h e en b é t o n a r m é b y - p a s s é p a r u n e c o n d u i t e s o r t a n t à l ' e x t é - r i e u r et m u n i e d ' a p p a r e i l s à d i a p h r a g m e :
V I ;
— u t i l i s a t i o n d e t r o i s m a s q u e s m é t a l l i q u e s t r a v e r s é s à l e u r b a s e p a r u n a j u t a g e d e d i a m è t r e 400 m m é q u i p é de d e u x m o u l i - n e t s : V2, V 3 , V 4 ;
FJC. 2
— e m p l o i de n e u f t u y è r e s é l e c t r o m a g n é t i q u e s m e s u r a n t l a t e n s i o n d u c o u r a n t i n d u i t p a r le d é p l a c e m e n t d ' u n fluide c o n d u c t e u r d a n s u n c h a m p m a g n é t i q u e ; ces a p p a r e i l s , d i s - p o s é s s u r l ' a x e de l a g a l e r i e et p o r t é s p a r u n é c h a f f a u d a g e t u b u l a i r e , s o n t p a r t i c u l i è r e - m e n t a p t e s à l a m e s u r e d e s f a i b l e s v i t e s s e s : T l à T 9 (fig. 2 ) .
L a g a l e r i e s'est t r o u v é e a i n s i c o m p a r t i m e n t é e e n p l u s i e u r s t r o n ç o n s à l ' e x t r é m i t é d e s q u e l s é t a i e n t m e s u r é s les d é b i t s ; c h a q u e t r o n ç o n c o r - r e s p o n d a i t a p p r o x i m a t i v e m e n t à u n t e r r a i n d e m ê m e n a t u r e et p o u v a i t a i n s i ê t r e é t u d i é q u a n t a u x é c h a n g e s d ' e a u a v e c le t e r r a i n d o n t i l é t a i t le siège (fig. 3) :
V a n n e d e
t ê t e - T l 2 700 m s c h i s t e s c r i s t a l l i n s n o n t r a i - t é s ;
T l - V l 1 250 m s c h i s t e s c r i s t a l l i n s a v e c u n léger t r a i t e m e n t d e c o n s o l i d a - t i o n ;
V1-T2 350 m b l i n d a g e , t r o n ç o n d e s t i n é p o u r T 2 à l a d é t e r m i n a t i o n d u r a p p o r t v i t e s s e a u c e n t r e / v i t e s s e m o y e n n e ( = 0,8) ; T 2 - T 3 740 m g n e i s s n o n t r a i t é ;
T 3 - T 4 1 150 m g n e i s s c o m p o r t a n t u n e faille i m p o r t a n t e : f o r t t r a i t e m e n t ; T 4 - V 2 455 m t r i a s t r a i t é ;
V 2 - T 5 700 m g n e i s s : t r a i t e m e n t l o c a l ; T 5 - V 3 1 3 0 m t r i a s b r o y é : t r a i t e m e n t s p é -
cial ;
V 3 - T 6 500 m s c h i s t e s v e r t s n o n t r a i t é s ; T 6 - T 7 930 m s c h i s t e s d u l i a s : l é g e r t r a i t e -
m e n t ;
T 7 - T 8 190 m t r i a s , d o n t 130 m d ' a n h y d r i t e é t a n c h e et 60 m d e c a r g n e u - les p e r m é a b l e s o b j e t d ' u n t r a i t e m e n t p a r t i c u l i e r ;
T8-V4 290 m s c h i s t e s s a t i n é s t r a i t é s loca- l e m e n t ;
V4-fond 2 630 m s c h i s t e s s a t i n é s t r a i t é s loca- l e m e n t .
D e u x d é v e r s o i r s à m i n c e p a r o i é t a i e n t e n o u t r e i n s t a l l é s en tête d e l ' a d d u c t i o n d e l ' A r g e n -
E S S A I S C E M I S E E N P R E S S I O N D E L A GA LE R I E EN C H A R G E
' P L A N . D ' E N S E M B L E î
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LONGUEUR DU TRONÇON 0'ESSAI
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VOLUME TQTÀL .• 168.1 L i M » i r t i t i j i
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910 LA HOUILLE BLANCHE N° SPÉCIAL B - 1962
l i n e , p o u r m e s u r e r ,
soit
le d é b i t i n j e c t é d a n s l a g a l e r i e , soit le d é b i t d é v e r s é .5.2. P r e s s i o n s (fig. 3 ) .
S e p t
prises de pression ont été
i n s t a l l é e sdans
le r o c h e r
pour
m e s u r e r l a différencede
p r e s - s i o nRétablissant
e n t r e l a g a l e r i eet
le t e r r a i n ; ellesétaient
c o n s t i t u é e spar
des f o r a g e s tubes, l a t r a n s m i s s i o n a u x p o s t e sde mesure installés
d a n s les d e u x f e n ê t r e s é t a n t a s s u r é e , soit d i r e c - t e m e n t p a r d e s c a n a l i s a t i o n s , soit é l e c t r i q u e - m e n t ; la p r e m i è r e a é t é p l a c é e d a n s le c r i s t a l l i n n o n t r a i t é ( v a n n e - T l ) , le f o r a g e n ' a y a n t q u e 1 m d e
profondeur;
l a s e c o n d e ,avec
u n f o r a g e d e 6 m, é t a i t d i s p o s é e d a n s u n e des b a n d e s d e t r i a s d e T 4 - V 2 , l a t r o i s i è m e ( p r o f o n d e u r 6 m ) d a n s les t e r r a i n s b r o y é s d e T 5 - V 3 , la q u a t r i è m e ( p r o - f o n d e u r d e 6 m ) d a n s les s c h i s t e s d u lias d e T 6 - T 7 , l a c i n q u i è m e ( p r o f o n d e u r 6 m) d a n s les c a r g n e u l e s d e T 7 - T 8 , les s i x i è m e et s e p t i è m e d a n s l ' u n e d e s b a n d e s d etrias
d e T 4 - V 2 é q u i - p a n t d ' a n c i e n s f o r a g e s d e d r a i n a g e , l o n g s d e 4 5 m .T o u s les a p p a r e i l s de m e s u r e o n t é t é f o u r n i s , m i s e n p l a c e et e x p l o i t é s p a r d e u x S e r v i - ces d ' E l e c t r i c i t é d e F r a n c e : le D é p a r t e m e n t
« E s s a i s » d e l a D i r e c t i o n d e s E t u d e s e t R e c h e r - c h e s , p o u r les t u y è r e s é l e c t r o m a g n é t i q u e s e t les d i a p h r a g m e s d e V I , et l a D i v i s i o n T e c h n i q u e G é n é r a l e d e l a P r o d u c t i o n H y d r a u l i q u e , p o u r les m o u l i n e t s et les p r i s e s d e p r e s s i o n .
Il f a u t s o u l i g n e r l ' i m p o r t a n c e d u t r a v a i l p r é - p a r a t o i r e q u ' a n é c e s s i t é cet e s s a i , c o n c e r n a n t e n p a r t i c u l i e r la m i s e a u p o i n t et l ' a d a p t a t i o n d e s a p p a r e i l s de m e s u r e à d e s c o n d i t i o n s p a r t i c u - l i è r e m e n t d u r e s : i m m e r s i o n et f o n c t i o n n e m e n t c o n t i n u s p e n d a n t p l u s d e d e u x m o i s s o u s u n e p r e s s i o n s u p é r i e u r e à 10 k g / c m2. Il f a u t s o u l i - g n e r a u s s i l ' i m p o r t a n c e d e s t r a v a u x d e m i s e e n p l a c e et d e d é m o n t a g e d e t o u t le d i s p o s i t i f d ' e s s a i , q u i o n t n é c e s s i t é p l u s d e 6 000 h d e t r a - vail. Enfin, il f a u t i n d i q u e r q u e l a c o l l a b o r a t i o n f r u c t u e u s e d e t r o i s g r a n d s S e r v i c e s d ' E l e c t r i c i t é d e F r a n c e a p e r m i s d e r é s o u d r e t o u s les p r o - b l è m e s en t e m p s u t i l e .
6. — D É R O U L E M E N T D E L ' E S S A I L ' e s s a i s'est d é r o u l é d u 25 j u i l l e t a u 7 o c t o -
b r e i 9 6 0 . L e r e m p l i s s a g e a été r é a l i s é p a r les a p p o r t s n a t u r e l s , d ' e n v i r o n 350 1/s, a u g m e n t é s d ' u n p r é l è v e m e n t d e 200 1/s d a n s le l a c d e Rose- l e n d p a r le b y - p a s s d e s v a n n e s d e
tête
d e gale- r i e ; ce p r é l è v e m e n t a é t é s u p p r i m é i m m é d i a t e - m e n t a v a n t l a fin d u r e m p l i s s a g e , p o u r éviter u n e m i s e e n c h a r g e b r u t a l e d e la g a l e r i e . L ' a c h è - v e m e n t d u r e m p l i s s a g e et l a p r e m i è r e m i s e en c h a r g e o n t été o b t e n u s à l ' a i d e d e s s e u l s a p p o r t s n a t u r e l s . D è s q u e l a p r e s s i o n i n t é r i e u r e a cor- r e s p o n d u a u n i v e a u d u l a c (1 4 9 6 ) , l a g a l e r i e a été r e m i s e e n c o m m u n i c a t i o n avec le lac p a r l ' i n t e r m é d i a i r e d u b y - p a s s d e s v a n n e s d e t ê t e ; cet é q u i l i b r e , q u i e n t r a î n a i t u n é c h a n g e e n t r e la g a l e r i e et le lac, d ' e n v i r o n 50 1/s, a é t é m a i n - t e n u p e n d a n t c i n q j o u r s , p é r i o d e d u r a n t l a q u e l l e d i v e r s e s o p é r a t i o n s d e réglage o n t été faites s u rles a p p a r e i l s d e m e s u r e d e d é b i t , n o t a m m e n t p a r u n s o u t i r a g e d e 100 1/s r é a l i s é à l ' e x t r é m i t é a v a l de la g a l e r i e . L e 2 a o û t , l a v a n n e d u b y - p a s s a été f e r m é e e t l a g a l e r i e a é t é m a i n t e n u e i s o l é e , s a n s a u c u n a p p o r t e x t é r i e u r j u s q u ' a u 18 a o û t , p é r i o d e p e n d a n t l a q u e l l e l a p r e s s i o n i n t é r i e u r e a a u g m e n t é r é g u l i è r e m e n t , a l i m e n t é e p a r les s e u l s a p p o r t s de la m o n t a g n e . D u 18 a u 23 a o û t , u n a p p o r t artificiel a é t é i n j e c t é p a r l ' a d d u c - t i o n de l ' A r g e n t i n e , d o n t le d é b i t a v a r i é d e 25 1/s à 0 1/s. L e 2 3 a o û t , le n i v e a u p i é z o m é t r i - q u e a a t t e i n t l a cote d u s e u i l d é v e r s a n t d e l ' A r g e n t i n e p a r l e q u e l , à p a r t i r d e c e t t e d a t e , s'est d é v e r s é u n d é b i t r é g u l i è r e m e n t c r o i s s a n t , de 0 à 42 1/s, v a l e u r q u ' i l a v a i t le 5 s e p t e m b r e q u a n d a été c o m m e n c é l ' a b a i s s e m e n t l e n t d e l a p r e s s i o n i n t é r i e u r e e n v u e d e l a v i d a n g e .
7. — R É S U L T A T S
7.1. P r e s s i o n s (fig. 4 ) .
L e s p r i s e s d e p r e s s i o n s o n t f o n c t i o n n é n o r - m a l e m e n t , à l a s e u l e e x c e p t i o n de la p r i s e 5, et o n t d o n n é d e s v a l e u r s à 2,5 % p r è s .
L a p r i s e 3 a t o u j o u r s d o n n é d e s v a l e u r s s u p é - r i e u r e s d e p e u à l a p r e s s i o n i n t é r i e u r e , ce q u i ne s ' e x p l i q u e p a s c l a i r e m e n t .
L e s p r i s e s 2, 6 e t 7, i n s t a l l é e s d a n s d e s t e r - r a i n s s e m b l a b l e s ( t r i a s t r a i t é ) d o n t les i n d i c a - t i o n s a v a n t r e m p l i s s a g e é t a i e n t r e s p e c t i v e m e n t 5-5,7 et 5,6 k g / c m2, d o n n e n t d e s v a l e u r s v a r i a n t d e f a ç o n i d e n t i q u e ; à l ' a c h è v e m e n t d u r e m p l i s - sage de l a g a l e r i e , l a p r e s s i o n a u g m e n t e l é g è r e - m e n t p u i s , dès q u e l a p r e s s i o n i n t é r i e u r e c r o î t , les p r i s e s s u i v e n t i m m é d i a t e m e n t et d o n n e n t
N° SPÉCIAL B - 1962 P. JACQUIN E T E. CHARDONNET 911
F I G . 5
Schéma des apports et des pertes par tronçon.
des v a l e u r s q u i se s t a b i l i s e n t e t q u i s o n t s u p é - r i e u r e s a u x v a l e u r s i n i t i a l e s , m a i s n o t a b l e m e n t i n f é r i e u r e s à l a p r e s s i o n i n t é r i e u r e ; l a différence p r e s s i o n i n t é r i e u r e — p r e s s i o n p r i s e r e s t e c o m - p r i s e e n t r e 3 et 6,5 k g / c m2, ce q u i s e m b l e c a r a c - t é r i s e r u n d é b i t d e f u i t e p e r m a n e n t e .
L a p r i s e 1 (2 k g / c m2 à l ' o r i g i n e ) , i n s t a l l é e e n
b o n t e r r a i n c r i s t a l l i n n o n t r a i t é , d o n n e d e s v a l e u r s q u i t e n d e n t r a p i d e m e n t , m a i s n o n i n s - t a n t a n é m e n t , v e r s la p r e s s i o n i n t é r i e u r e . L a diffé- r e n c e p r e s s i o n i n t é r i e u r e — p r e s s i o n p r i s e p a s s e p a r u n m a x i m u m de 2,5 k g / c m2, p u i s se s t a b i - lise a p r è s c i n q j o u r s v e r s 1 k g / c m2 et m a r q u e d a n s les d i x d e r n i e r s j o u r s u n e t e n d a n c e à
912 LA HOUILLE BLANCHE N" SPÉCIAL B - 1962
d é c r o î t r e , m e t t a n t a i n s i e n é v i d e n c e le p r o c e s s u s d e r e m p l i s s a g e d u t e r r a i n e t d e t e n d a n c e à l ' é q u i - l i b r e .
L a p r i s e 4 révèle ce m ê m e p r o c e s s u s , m a i s d ' a l l u r e d i f f é r e n t e d a n s les s c h i s t e s d u l i a s ; la p r e s s i o n e s t n u l l e à l ' o r i g i n e ( p a s d ' e a u ) . La différence p r e s s i o n i n t é r i e u r e — p r e s s i o n p r i s e a t t e i n t u n m a x i m u m d e 7 k g / c m2 l o r s q u e la p r e s s i o n i n t é r i e u r e e s t d e 8 k g / c m ' - e t s'y m a i n - t i e n t p e n d a n t u n j o u r ; p u i s , elle d é c r o î t r é g u l i è - r e m e n t p o u r ê t r e de 1 k g / c m2 a p r è s sept j o u r s , de 0,5 k g / c m2 a p r è s les d o u z e j o u r s s u i v a n t s , et t e n d v e r s z é r o à l a fin d e l ' e s s a i .
E n fin d ' e s s a i , l a p r e s s i o n i n t é r i e u r e é t a n t n u l l e , t o u t e s les p r i s e s d o n n e n t des v a l e u r s s u p é - r i e u r e s a u x v a l e u r s i n i t i a l e s .
7.2. D é b i t s (fig. 5 ) .
D è s q u e la g a l e r i e fut e n c h a r g e et isolée, les c i r c u l a t i o n s à l ' i n t é r i e u r s e s o n t t o u j o u r s m a n i - festées s u r t o u t e l a l o n g u e u r , d e l ' a v a l v e r s l ' a m o n t ; les a p p a r e i l s d e m e s u r e de débit o n t c o n v e n a b l e m e n t f o n c t i o n n é , à l ' e x c e p t i o n de la t u y è r e 9, h o r s s e r v i c e d è s le d é b u t , et d e s t u y è r e s 2 et 4, p r o b a b l e m e n t e n d o m m a g é e s p a r la f o u d r e . L ' e r r e u r a b s o l u e q u e c o m p o r t a i e n t les v a l e u r s d o n n é e s p a r c e s a p p a r e i l s é t a i t d e 5 1/s p o u r les m o u l i n e t s e t d e 7 à 13 I / s , s u i v a n t le d é b i t m e s u r é , p o u r les t u y è r e s ; l ' e r r e u r a b s o - l u e d e s d é b i t s é c h a n g é s e n t r e la g a l e r i e e t le t e r r a i n s u r chaque, t r o n ç o n e s t p r i s e égale à la s o m m e d e s e r r e u r s a b s o l u e s d e s m e s u r e s de d é b i t a u x e x t r é m i t é s .
L a s i t u a t i o n d e l a g a l e r i e p e n d a n t l ' e s s a i se c a r a c t é r i s e p a r l ' a s p e c t évolutif d e s é c h a n g e s d ' e a u e n t r e g a l e r i e e t t e r r a i n ; l ' e s s a i n ' a p a s d u r é s u f f i s a m m e n t l o n g t e m p s p o u r q u ' u n é q u i l i b r e s ' é t a b l i s s e d a n s ces é c h a n g e s . Il e s t p o s s i b l e n é a n m o i n s de c l a s s e r les différents t r o n ç o n s :
Zones d'apport : T 8 - f o n d ; V 2 - T 3 (à l ' e x c e p t i o n p r o b a b l e m e n t d e T 4 - V 2 ) , s c h i s t e s c r i s t a l l i n s é t a n c h e s où les n a p p e s a v a i e n t é t é r e c o n s t i - t u é e s a v a n t l'essai.
Zones d'échange nul après remplissage du ter- rain : T 7 - T 8 , t r i a s d u s y n c l i n a l - a n h y d r i t e é t a n c h e , c a r g n e u l e s t r a i t é e s .
Zones où le terrain est. en cours de remplissage avec tendance à l'équilibre : v a n n e T l ; T l - V l ; V 2 - T 5 ; b o n s s c h i s t e s c r i s t a l l i n s p a s o u p e u t r a i t é s ; les é c h a n g e s v e r s le t e r r a i n d é c r o i s - s e n t l o r s q u e l a p r e s s i o n i n t é r i e u r e c r o î t . Zones où alternent apports et pertes : V 1 - T 3 ;
V 3 - T 6 : T 6 - T 7 ; il c o n v i e n t d e r e m a r q u e r q u e les d é b i t s d e s a p p o r t s ou d e s p e r t e s r e s t e n t i n f é r i e u r s à l ' e r r e u r a b s o l u e f a i t e s u r l e u r m e s u r e et q u ' a p p a r a i s s a n t d a n s d e s g n e i s s , d e s b o n s s c h i s t e s c r i s t a l l i n s et d e s s c h i s t e s d u lias, il s'agit p r o b a b l e m e n t d e r e m p l i s s a g e d u t e r r a i n , c o m m e d a n s le c a s p r é c é d e n t .
Zone de pertes croissantes : T 5 - V 3 ; c e t t e z o n e m a r q u e u n e l é g è r e t e n d a n c e à l ' a c c r o i s s e m e n t de l ' é c h a n g e v e r s le t e r r a i n ; m a i s , c o m p t e t e n u de la v a l e u r d e s p r e s s i o n s q u i y f u r e n t m e s u - r é e s a v a n t le p e r c e m e n t de l a g a l e r i e (20 k g / c m2) , o n p e u t p e n s e r q u ' i l s ' a g i t l à é g a - l e m e n t d ' u n p h é n o m è n e d e r e m p l i s s a g e d e l a m o n t a g n e .
L e c a r a c t è r e évolutif s i g n a l é p l u s h a u t e s t m i s c l a i r e m e n t en é v i d e n c e p a r l ' a c c r o i s s e m e n t r é g u - lier d u débit d é v e r s é à l ' A r g e n t i n e l o r s q u e le n i v e a u p i é z o m é t r i q u e a a t t e i n t l ' a l t i t u d e d u s e u i l d é v e r s a n t (1 5 6 5 , 2 0 ) ; ce débit, m e s u r é a v e c u n e e r r e u r faible, a v a r i é de 0 à 4 3 1 / s e n t r e i z e j o u r s ; é t a n t d o n n é l ' a l l u r e d e cet a c c r o i s s e m e n t , il est légitime de p e n s e r q u ' i l n ' é t a i t p a s t e r m i n é l o r s q u ' o n a m i s fin à l ' e s s a i .
8. — C O N C L U S I O N S D e cet e s s a i d e m i s e e n c h a r g e , se d é g a g e n t
q u e l q u e s c o n c l u s i o n s i n t é r e s s a n t e s :
— Bien q u e l ' é t a t d ' é q u i l i b r e n ' a i t p a s été a t t e i n t d a n s les é c h a n g e s d ' e a u e n t r e la g a l e r i e et le t e r r a i n , on c o n s t a t e c e p e n d a n t q u e le b i l a n global e s t p o s i t i f et q u e l a g a l e r i e e s t l e siège d ' u n a p p o r t q u i é t a i t d e 43 1/s l o r s q u e l'essai a p r i s fin; c e t t e v a l e u r e s t c e r t a i n e m e n t éloignée de la v a l e u r finale et l ' a l l u r e de l ' a c c r o i s s e m e n t d e ce d é b i t a u t o r i s e à p e n s e r q u ' i l a u r a i t p u a t t e i n d r e u n e v a l e u r s u p é r i e u r e à 1 0 0 1 / s .
— C o m m e o n s'y a t t e n d a i t , le r e v ê t e m e n t en b é l o n , tel d u m o i n s q u ' i l a été e x é c u t é d a n s c e t t e
galerie, c ' e s t - à - d i r e s a n s p r é c a u t i o n s s p é c i a l e s , est insuffisant p o u r a s s u r e r l ' é t a n c h é i t é .
— L ' é t a n c h é i t é e s t a s s u r é e e n g é n é r a l p a r l ' i m p e r m é a b i l i t é d u t e r r a i n e t p a r la p r e s s i o n d e s e a u x q u ' i l c o n t i e n t ; il e s t probable, q u e l a p l u - p a r t d e s é c h a n g e s d ' e a u c o n s t a t é s d e l a g a l e r i e v e r s le t e r r a i n n e s o n t q u e d e s p e r t e s a p p a r e n - tes r é s u l t a n t d u r e m p l i s s a g e d e la m o n t a g n e e t d e la r e c o n s t i t u t i o n d e s n a p p e s q u i , d ' a i l l e u r s , m o b i l i s e n t u n v o l u m e i m p o r t a n t , d e l ' o r d r e d e p l u s i e u r s c e n t a i n e s de m i l l i e r s d e m è t r e s c u b e s .
— Il est possible, d a n s c e r t a i n s c a s , d e r e n d r e é t a n c h e s p a r u n t r a i t e m e n t a p p r o p r i é d e s t e r - r a i n s p e r m é a b l e s .
N ° SPÉCIAL B - 1962 P. JACQUIN ET E. CHARDONNET 913
D I S C U S S I O N
Président : M. C H A P O U T H I E R
M. le Président dit l'émotion qu'il a ressentie en lisant par avance ce mémoire, car il a participé aux pre- mières ébauches de la chute de Roselend dont la pre- mière idée remonte aux Aciéries d'Ugine.
M. le Président remercie M. J A C Q U I N de sa communi- cation, très détaillée et très circonstanciée, et lui pose deux questions un peu en dehors du sujet :
1° Ce n'est peut-être pas la première fois que l'on l'ait sur une telle échelle et sur terrain, un essai de perméabilité générale des nappes qui entourent une galerie. N'y aurait-il pas quelque chose de plus large à en tirer que le simple essai de mise en charge de la galerie de La Bâthie?
2° On a beaucoup discuté, au moment de la concep- tion du projet de Roselend, sur la construction d'une usine brise-charge. Comme il y a 100 m de variation de niveau, la construction d'une usine qui aurait été à 1 500 m de hauteur avait ses partisans, mais très vite, on a accepté la solution de la m i s e en charge de la galerie. Les dépenses supplémentaires (blindage et revê- tements spéciaux) auxquelles on a été conduits ne lais- sent-elles aucun remords quant au fait de ne pas avoir opté pour une galerie sans charge qui aurait comporté une usine brise-charge au barrage? Le calcul a contrario a-t-il été fait?
M. L A B A V E précise que si la comparaison a posteriori
entre la solution retenue et la solution comportant une usine brise-charge au pied du barrage n'a pas été faite, elle est certainement dans le sens de la solution rete- nue, surtout si l'on tient compte des problèmes d'exploi- tation.
M. le Président pense qu'il serait intéressant de faire ce calcul.
M. L E P O U L O N indique qu'un tel calcul a été fait au
Chambon en 1029. Faire des usines brise-charge pour des hauteurs de chute de 100 ou 150 m ne présente pas d'énormes dépenses.
M. L A B A Y E indique, en ce qui concerne les essais a
priori en galerie, que la Région Alpes II procède actuel- lement à des essais sur le tracé de la galerie en charge du Mont-Cenis, à l'attaque du Suiffet, où une galerie de reconnaissance a été mise en charge sur une lon- gueur de 750 m environ. Les observations sont dès à présent réconfortantes, puisqu'en 4 ou o heures, après le remplissage de la galerie, la pression est montée à 11 kg pour atteindre, quelques semaines après, 15 kg.
D'autres essais seront effectués à l'attaque aval de cette galerie en charge, dans une galerie de reconnaissance en cours de perforation actuellement, au Saint-Anne.
M. le Président remercie à nouveau M. J A C Q U I N .
E R R A T U M
Dans notre numéro 2 , de mars-avril 1 9 6 2 , page 2 8 3 , à la ligne suivant le mot
« Discussion », au lieu de : Président : M . YvON, lire : Président : M . GlBRAT.
