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BARRAGES

Les barrages en béton

Barrages-poids

Les barrages-poids modernes ont pratiquement tous la même coupe transversale triangulaire, le sommet du triangle placé au niveau le plus haut que pourra atteindre le plan d'eau, le parement amont vertical ou voisin de la verticale et le parement aval incliné de telle sorte qu'à chaque niveau l'épaisseur soit d'environ 80 p. 100 de la hauteur (fig. 1). Leur tracé en plan peut être rectiligne, et chaque tranche verticale résiste par elle-même aux forces qui lui sont appliquées sans qu'aucun lien soit nécessaire avec les tranches voisines.

Barrage-poids

Barrage-poids

Le poids P doit être suffisant pour empêcher le massif de glisser sur sa fondation ou de basculer autour de l'arête aval de son pied. Mais ce poids doit être diminué des forces ascendantes de sous-pression dues aux écoulements éventuels de l'eau au contact du béton et du rocher ou dans les diaclases du rocher. Pour en réduire l'intensité, on obture, dans toute la mesure du possible, les passages d'eau en sous-sol par des injections de ciment jusqu'à une profondeur suffisante, compte tenu de la géologie de la fondation du barrage ; enfin, en aval de cet écran, on décharge les pressions d'eau résiduelles dans le rocher par des trous de drainage également profonds.

L'expérience montre que, d'une manière générale, pour tous les ouvrages fondés sur un rocher de bonne qualité, on obtient une marge de sécurité confortable vis-à-vis du glissement si le rapport F/V des forces horizontales aux forces verticales est inférieur à 0,75. Pour le profil triangulaire de la figure 1, ce rapport est de 0,55 s'il n'y a pas de sous-pression, mais si elle existe et qu'elle décroît linéairement de la valeur maximale en amont à une valeur nulle, au pied aval, le rapport atteint la valeur excessive de 0,90. Il est donc nécessaire de modifier la forme du réseau hydraulique dans les fissures du sous-sol, ce qui est réalisé par le double écran d'injection et de drainage.

L'eau peut aussi s'insinuer dans le corps même du barrage, à la faveur d'imperfections inévitables, telles que peuvent en présenter les surfaces de contact entre les couches successives de béton, ou à la faveur de fissures de retrait, ou aussi par simple porosité du béton. La défense contre les effets de ces pressions interstitielles est la même que contre les sous-pressions à la base, ce qui justifie le profil triangulaire qui, géométriquement et mécaniquement, reste toujours semblable, quel que soit le niveau horizontal où s'effectue le calcul de stabilité.

Barrage : exemples de ruptures

Barrage : exemples de ruptures

Le profil triangulaire n'est devenu classique que depuis le début du xxe siècle. Les barrages anciens, tels que les barrages espagnols construits en maçonnerie aux xvie et xviie siècles, étaient beaucoup plus massifs et inutilement épais. Mais, dans la seconde moitié du xixe siècle, commença à prendre corps la théorie statique des barrages-poids avec les études de M. de Sazilly (1853), M. Delocre (1865) et William John McQuorn Rankine (1872). Ces auteurs ont tracé des profils tels que la résistance au glissement soit assurée sur le plan de fondation mais sans tenir compte des effets de la sous-pression dont ils ont ignoré l'existence. D'autre part, comme ces barrages étaient construits en maçonnerie hourdée à la chaux, ils limitaient le taux de compression de cette maçonnerie à une valeur très faible, en général 0,6 MPa. Dans ces conditions, les profils obtenus étaient suffisamment épais, mais les progrès réalisés dans la fabrication des liants hydrauliques les amenèrent à porter à 0,8 MPa le taux de compression de la maçonnerie, diminuant progressivement les épaisseurs. C'est alors qu'apparut l'instabilité due aux sous-pressions avec la rupture du barrage de Bouzey dans les Vosges, en 1895. Ce barrage, d'une vingtaine de mètres de hauteur, fondé sur un sol fissuré et poreux donna lieu,[...]

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Écrit par

  • : ingénieur civil des Ponts et Chaussées, directeur de l'innovation chez Ingérop
  • : président honoraire de la Commission internationale des grands barrages, ingénieur-expert

. In Encyclopædia Universalis []. Disponible sur : (consulté le )

Médias

Hoover Dam

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Barrage-poids

Barrage-poids

Barrage : exemples de ruptures

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