Wikibardig:Barrages zonés à noyau

Barrages à noyau

Le zonage du corps du barrage, grâce à l'utilisation de plusieurs types de matériaux, permet de faire de grandes économies dans les volumes mis en œuvre. Les fonctions stabilité et étanchéité sont assurées par des matériaux différents. Il existe autant de types de zonages que de barrages dans la mesure où chaque ouvrage est conçu en fonction des matériaux trouvés sur le site ou immédiatement à proximité.

Les plus classiques comportent les composants décrits sur la figure

Corps du barrage zoné à noyau

Le corps du barrage à noyau comporte :

• une recharge amont en matériau plus grossier et drainant assurant la stabilité amont même après une vidange rapide ;
• une recharge aval stabilisatrice en matériau peu déformable.

Pente des talus

La pente des talus est une caractéristique importante pour la stabilité mécanique de l’ouvrage.

La pente des talus du barrage en terre est fixée par les conditions de stabilité mécanique du massif et de ses fondations. En ce qui concerne le massif, pour déterminer la pente des parements on se donne en général des pentes qui paraissent optimales, compte tenu de la nature des matériaux, et on vérifie par une étude de stabilité que le barrage présente une sécurité suffisante avec ces pentes.

On peut exprimer l'inclinaison des talus par leur pente ou par leur fruit, inverse de la pente. Dans le cas des barrages en terre le terme pente est souvent utilisé pour désigner le fruit. Dans ce texte il est fait mention de la pente, rapport de la hauteur du talus sur sa projection horizontale.

A titre indicatif, le tableau ci-après donne quelques valeurs qui devront être confirmées par une étude de stabilité.

Pentes indicatives des parements d'un barrage en terre

Hauteur	Type	amont	aval
< 5m	Quelconque	1/2	1/2
5 à 10 m	Homogène, granulo étendue	1/2,5	1/2,25
	Homogène fort % argile	1/2,75	1/2,25
	Noyau + recharges grossières	1/2,25	1/2
10 à 15 m	Homogène, granulo étendue	1/2,75	1/2,5
	Homogène fort % argile	1/3	1/2,5
	Noyau + recharges grossières	1/2,5	1/2,25

La pente des talus est une caractéristique importante pour la stabilité mécanique de l’ouvrage.

Noyau

Description

Si l’hétérogénéité des matériaux disponibles sur place ou si leurs caractéristiques géotechniques ne permettent pas d’envisager une digue homogène étanche, une solution est de concevoir un massif en plusieurs zones dont chacune est constituée d’un matériau différent selon le rôle que doit jouer chaque zone. La fonction d’étanchéité est alors assurée par un noyau étanche réalisé en matériau argileux compacté placé soit en position inclinée en amont de l’ouvrage soit en position verticale en son centre. L’épaisseur du noyau doit être d’autant plus importante que le barrage est haut. On choisit en général une épaisseur de 1 /6 de la hauteur de l’ouvrage. Le sommet du noyau doit être au-dessus du niveau des plus hautes eaux et pratiquement compte tenu des remontées capillaires jusqu’à la crête de l’ouvrage. Il doit être protégé de la dessiccation à sa partie supérieure pour éviter toute fissure de retrait. Cette protection peut être assurée par une couche de sable ou en traitant la crête en chemin avec une chaussée en enrobé bitumineux.

Le noyau étanche est maintenu par une ou plusieurs zones constituées de matériaux plus grossiers et relativement perméables assurant la stabilité mécanique de l’ouvrage. Le noyau interne a l’avantage d’être peu sensible aux agressions extérieures : il constitue une solution robuste de durée de vie longue et relativement peu coûteuse. L’inconvénient est qu’il est difficilement réparable en cas de fuite.

Il faut assurer la continuité de l’étanchéité en raccordant celle-ci à la fondation imperméable ou au dispositif d’étanchéité des fondations.

Photo de noyau au cours de la construction ??

Caractéristiques des matériaux pour les noyaux

Les matériaux constituant les noyaux doivent présenter certaines caractéristiques qui sont évaluées en laboratoire.

Une propriété importante des matériaux utilisés pour réaliser le noyau est l’indice de plasticité qui caractérise la susceptibilité des matériaux à leur teneur en eau. Il est idéalement compris, pour les terres à noyau, entre 15 et 25 %. Les matériaux fins dont l’indice de plasticité est supérieur à 35 posent non seulement des problèmes de stabilité mais également de tassement, de gonflement et de mise en œuvre.

L’essai Proctor réalisé en laboratoire selon une procédure de compactage normalisée « Proctor normal » permet de tracer la courbe du poids volumique sec en fonction de la teneur en eau, pour une énergie de compactage donnée. Cette courbe permet de mettre en évidence un optimum de poids volumique qu’il faut obtenir : trop sec, le sol se plastifie mal pendant le compactage, trop humide, l’eau occupe un volume non réductible sauf par le processus lent de consolidation et le compactage engendre des pressions interstitielles excessives nuisibles à la stabilité. La teneur en eau naturelle des matériaux doit donc être le plus proche de l’optimum de compactage car il est souvent très difficile de modifier de manière importante la teneur en eau des sols fins. En pratique, on préfère souvent compacter à une teneur en eau légèrement supérieure à l’optimum ce qui améliore les liaisons entre couches successives. Au stade du chantier, l’essai Proctor sert de base au contrôle de compactage pour savoir si un engin de compactage est susceptible de convenir et pour déterminer le nombre de passages permettant un compactage efficace.

Les caractéristiques mécaniques de résistance au cisaillement (cohésion et angle de frottement interne) sont mesurées au laboratoire sur des moulages compactés en contraintes totales et en contraintes effectives. Les mesures sont réalisées à l’aide de l’appareil triaxial ou à la boîte de cisaillement.

La perméabilité du matériau compacté est un autre paramètre important. Il est réalisé à l’oedomètre ou au perméamètre .