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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