les barrages

Les barragesPourquoi des barrages ?

Les barragesTerminologie…

Les barragesGrands barrages de plus de 15m

Les barragesGrands barrages de plus de 15m

Les barragesUn barrage est soumis à plusieurs forces.Les plus significatives sont :• la poussée hydrostatique exercée par l'eau sur son parement 

exposé à la retenue d'eau ;• les sous‐pressions exercées par l'eau percolant dans le corps 

du barrage ou la fondation ;• les éventuelles forces causées par l'accélération sismique.

Les barragesPour résister , deux stratégies sont utilisées :

• construire un ouvrage suffisamment massif pour résister par son simple poids

• construire un barrage capable de reporter ces efforts vers des rives ou une fondation rocheuse résistantes

Les barragesEléments de calcul…

ghp ρ=h

F ∫∫ =⇒=H

S

hdhgLFpdSF0

ρ

2

2gLHF ρ=

Les barragesBarrage poids

Barrage amont d'Aussois (Savoie, France): barrage‐poids évidé

Les barragesBarrage poidsLes principales caractéristiques des barrage‐poids sont :

Hm : hauteur maximaleeb : épaisseur de baselc : longueur de couronnement

Barrage Pays Hm (m) Eb (m) Lc (m) ConstructionGénissiat France 104 57 140 1938-1948Grande Dixence Suisse 284 200 750 1951-1971

En pratique, on prend un fruit aval m = 0.75

Les barragesBarrage poids

En pratique, on prend un fruit aval m = 0.75

Ce fruit satisfait à la condition de nonrenversement, quelles que soient lessous-pressions, mais il ne satisfait pas àla condition de glissement obtenue ensupposant que le diagramme de sous-pression est triangulaire.

On doit donc réduire au minimum lasous-pression par un réseau serré dedrains verticaux recoupant leséventuelles fissures horizontales.

Les barragesBarrage poids

Les barragesBarrage poids

Les barragesBarrage voute

Pays Nom de l’ouvrage Cours d’eau Hm

(m)Eb

(m)Lc

(m)Vb

(103 m3)Construction

FranceSuisse

Voûtes puresTignes

MauvoisinIsère

Dranse de Bragues160237

4553

380520

6302 000

1950-551950-57

FranceVoûtes épaisses

Bort Dordogne 120 80 390 700 1942-52

ItalieVoûtes coupoles

Vaïont Vaïont 266 23 190 360 1958-61

Les barragesBarrage voute pure ‐ Tignes

Les barragesBarrage voute pure – Mauvoisin (Suisse)

Les barragesBarrage voute épaisse – Bort les Orgues

Les barragesBarrage voute épaisse – Bort les orgues

Les barragesBarrage voute épaisse – Monteynard

Les barragesBarrage voute Coupole – Vaïont (Italie)

Les barragesBarrage voute – Danger !??

Les barragesBarrage voutes multiples

Beni‐Bahdel, Algérie, 1934

Barrage de Manic (Canada) plus haut barrage voute à arches multiples du monde (214 m)

Les barragesBarrage en terre

Barrage de Grand’Maison

Pour construire un barrage en terre on peut utiliser différents types de matériaux :

Terres pulvérulentesTerres cohérentesLes terres compactées

Les barragesBarrage en Terre

Les barragesBarrage en terreLors de la construction d’un barrage en terre, une bonne cohésion est obtenue :

En sélectionnant les matériaux de façon à obtenir une granulométrie qui favorise le logement des petites particules entre les grosses.

En épandant les matériaux en couches horizontales de plusieurs dizaines de cmEn le compactant avec des forces capables de vaincre les frottements entre les particules. En mouillant les terres. Cette humidification est très importante pour les barrages en terre

Le barrage de Kárahnjúkar (Islande)

Les barragesBarrage en terre ‐ Construction

Extraction et transport des matériaux

Avec 190 m, le barrage est le plus haut d'Europe depuis 2006

Les barragesBarrage en terre ‐ Construction

La structure du barrage : béton en façade, remblai intérieur et enrochement à l'arrière

Les barragesBarrage en terre – Stabilité ?

Renard = DANGER !

Les barragesBarrage en terre – Stabilité ?Quelques règles de bonne conceptionIl est primordial de prévenir la formation de renards en évitant la formation de ligne d’écoulement dans le corps de barrage et dans le sol d’assise.On met en œuvre :• Des écrans imperméables verticaux ou horizontaux qui allongent des trajets

d’infiltration. Ils réduisent le gradient hydraulique et maintiennent les forces d’infiltration inférieures à la valeur critique.

• Des écrans imperméables en amont sur le barrage, empêchant les infiltrations à travers les terres.

• Les tapis filtrants, protégeant la zone d’émergence des filets liquides.• Les puits drainants.

Les barragesBarrage en terre – Coupe types barrage homogène

Les barragesBarrage en terre

Coupe type d’une barrage zoné 

Les barragesOuvrages annexes

Les barragesOuvrages annexes

Les barragesOuvrages annexes

Les barragesOuvrages annexes

Barrage de Sir ‐ Turquie

Deux évacuateurs de crue à saut de ski et deux évacuateurs en charge

Evacuateur de crue en tulipe

Les barragesOuvrages annexes

Evacuateur de crue à écoulement en charge

Evacuateur de crue à seuils libres

Les barragesOuvrages annexes – Echelle à poisson

Barrage Bonneville sur le fleuve Colombia, USA

Barrage de Verbois près de Genève sur le Rhône, Suisse

Les barragesOuvrages annexes – Echelle à poisson

Grande échelle à poissons de John Day Dams sur la Rivière Columbia

Les barragesBCR – Béton Compacté au RouleauQu’est‐ce qu’un BCR ?

Le BCR est un béton raide d’affaissement nul

Les BCR sont généralement fabriqués avec les mêmes matériaux que ceux utilisés pour le béton conventionnel

• Gros granulats et granulats fins (attention à la granulométrie)• Liant : ciment Portland, CV, FS, laitiers, etc.• Adjuvants : réducteur d’eau, retardateur, entraîneur d’air

Les barragesBCR – Béton Compacté au Rouleau

La consistance très «sèche» du BCR requiert toujours l’application d’un effort de compactage

Rapprocher les particules du granulat pour permettre à la pâte de ciment de combler les vides granulaires

Un BCR bien formulé et bien compacté est en mesure de développer des propriétés mécaniques semblables à celles d’un béton conventionnel fabriqué avec le même rapport E/C

Les barragesBCR – Béton Compacté au Rouleau

De par sa consistance particulière, le BCR est généralement mis en place et compacté avec les mêmes équipements généralement utilisés pour la construction routière

• Camions à benne basculante

• Niveleuse (barrage), épandeuse (pavages)

• Compacteur (avec ou sans vibration)

Les barragesBCR – Béton Compacté au Rouleau

Avantages

Faible contenu en liant(< 175 kg/m3)

Faible chaleur d’hydratation

Faible coût / m3

Rapidité de mise en place

Usines en continu

Convoyeurs

Technologie peu complexe

Grande stabilité volumique

Barrage du Lac Robertson – Hydro‐Québec

Les barragesBCR – Béton Compacté au Rouleau

AvantagesPar rapport à un ouvrage en terre

Volume plus faible

Meilleure résistance à l’érosion

Imperméabilité

Possibilité de prévoir une centrale adjacente à l’ouvrage

Par rapport à un ouvrage en bétonMoins de matières cimentaires

Rapidité de mise en place

Pas ou peu de coffrages

Les barragesBCR – Béton Compacté au Rouleau

InconvénientsQualité des parements

Difficulté d’entraîner de l’air

Coût de transport des matières cimentaires en régions éloignées

25 MPa à 91 jours75 kg/m3 ciment 75 kg/m3 CVE/C= 0,72Entraineur d’air