BARRAGES

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Les barrages en matériaux meubles ou semi-rigides

Bien que les barrages en terre comptent parmi les ouvrages les plus anciens et que la Commission internationale en ait recensé 950 antérieurs à 1900 (de plus de 15 m de hauteur), dont 650 au Japon – le plus vieux datant de l'année 162 –, il ne sera question ici que des techniques modernes.

Les barrages en matériaux meubles peuvent utiliser en grande partie des matériaux naturels ; il s'agit donc de les choisir, en tenant compte des frais d'extraction et de transport. C'est seulement après avoir prospecté les gisements économiquement exploitables et déterminé les diverses propriétés des matériaux qui lui sont offerts que le projeteur détermine le profil de l'ouvrage, dont les figures 8 à 11 donnent quelques exemples.

Barrage en terre homogène

Dessin : Barrage en terre homogène

Barrage en terre homogène. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Barrage : profil zoné

Dessin : Barrage : profil zoné

Barrage en terre à profil zoné. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Barrage en enrochement

Dessin : Barrage en enrochement

Barrage en enrochement avec masque amont étanche. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Barrage : profil mixte

Dessin : Barrage : profil mixte

Barrage à profil mixte (terre et enrochement) et noyau incliné. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Les matériaux vont de l'argile jusqu'aux plus gros enrochements de carrière pesant plusieurs tonnes, en passant par tous les intermédiaires, sables et galets de rivière, tous résidus de carrière d'exploitation minière et industrielle, etc. Les plus fins sont doués de frottement et de cohésion ; par compactage, ils permettent d'obtenir des massifs étanches. Les plus grossiers ne peuvent être utilisés que pour constituer des massifs résistant à la poussée de l'eau. S'ils sont employés seuls, il est nécessaire de revêtir le massif d'un masque d'étanchéité, généralement exécuté en dalles de béton ou en béton bitumineux ; ils peuvent aussi constituer les massifs d'appui d'un noyau plus ou moins épais en terre compactée.

Barrages en terre

Mis à part les organes annexes destinés à contrôler la filtration de l'eau dans le massif lui-même et dans sa fondation, il existe trois schémas principaux de structure des ouvrages en terre : le barrage homogène, le barrage à profil zoné avec noyau étanche, le barrage à masque amont.

Lorsqu'on dispose sur place et en quantité suffisante de matériaux terreux, permettant d'obtenir avec compactage des conditions d'étanchéité et de stabilité satisfaisantes, le type de barrage le plus simple à réaliser est le barrage en terre homogène (fig. 8) constitué par un massif en terre compactée. Ce massif est muni, pour les ouvrages de hauteur notable, d'un dispositif de drainage interne et du contact avec la fondation dans la partie aval. Il comporte aussi une protection du talus amont contre les vagues et les mouvements de la retenue.

Barrage en terre homogène

Dessin : Barrage en terre homogène

Barrage en terre homogène. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Souvent, l'hétérogénéité des matériaux disponibles sur place, ou leurs caractéristiques géotechniques, ne permettent pas d'envisager un barrage homogène. Dans ce cas, on adopte un profil zoné (fig. 9), chaque zone étant constituée d'un matériau différent choisi en fonction du rôle qu'il doit jouer : terre imperméable pour la partie centrale ou noyau (vertical ou incliné vers l'amont), terre semi-imperméable pour la zone amont et terre perméable pour la partie aval.

Barrage : profil zoné

Dessin : Barrage : profil zoné

Barrage en terre à profil zoné. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Mais la réalisation d'un noyau étanche peut se heurter à des difficultés telles que le manque de matériau convenable ou la difficulté de mise en œuvre... On peut alors avoir recours à un masque amont étanche posé sur une digue homogène ou à une paroi d'étanchéité réalisée à l'intérieur de la digue. Il existe de nombreuses natures de masque étanche telles que le béton de ciment ou bitumineux, les chapes préfabriquées, les membranes souples... Ces dispositifs présentent l'avantage de pouvoir être exécutés après l'édification du remblai et de pouvoir être réparés. Ils sont, par contre, plus exposés aux agressions extérieures et de ce fait sont plus fragiles que le noyau interne.

Les problèmes fondamentaux relatifs à la conception des barrages en matériaux meubles sont la stabilité et donc l'inclinaison des talus et la maîtrise des pressions interstitielles.

Les principes élémentaires de la mécanique des sols appliqués aux données physiques (angle de frottement ϕ et cohésion c), qui sont recueillis sur les matériaux employés pour la construction, permettent de déterminer le coefficient de sécurité relatif à la courbe de glissement du talus, courbe conchoïdale qu'on assimile généralement à un arc circulaire (fig. 12).

Courbe de glissement

Dessin : Courbe de glissement

Courbe de glissement. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Ce coefficient résulte de la comparaison des forces motrice et résistante. La première est la somme des composantes tangentielles du poids des tranches élémentaires telles que ABA′B′ ; la seconde est le cumul, sur les longueurs telles que BB′, des forces antagonistes de frottement et de cohésion c + N tan ϕ, où N est l'effort normal. Comme on ne connaît pas a priori la courbe de glissement la plus probable [...]

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Barrage-poids
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Barrage : exemples de ruptures
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Barrage-voûte

Barrage-voûte
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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

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Pour citer l’article

Claude BESSIÈRE, Pierre LONDE, « BARRAGES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 12 août 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/barrages/