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1 COURS BARRAGE – INFILTRATION 1- ETUDE DE L'INFILTRATION L'infiltration à trav

1 COURS BARRAGE – INFILTRATION 1- ETUDE DE L'INFILTRATION L'infiltration à travers le corps d'un barrage en terre cause une perte d'eau dans la retenue et un risque d'instabilité dans la digue. L'étude de ce phénomène a pour buts de : - déterminer la ligne de saturation, - le gradient hydraulique maximal - et le débit de fuite. Le calcul du débit de fuite est basé sur la loi de Darcy, sur la figure 1 la ligne phréatique passe de h1 à h2 d’où les expressions suivantes: Figure 1 : Ecoulement dans un sol 2- INFILTRATION A TRAVERS UN BARRAGE HOMOGENE Toutes digues de barrage en terre représentent un milieu poreux, pendant l'exploitation un certain débit d'eau s'infiltre, ceci est dû à la différence de pression de part et d'autre de la digue, ce qui va provoquer un courant de filtration se dirigeant de l'amont vers l'aval et il va se créer une zone dont tous les pores sont remplis d'eau. La surface délimitant cette zone s'appelle la surface de dépression (ou surface de saturation). La première étape est de déterminer la ligne de saturation qui représente la limite supérieure de l’infiltration, et la longueur de décharge sur le talus aval. Ces deux longueurs limites AC et CO, illustrées sur figure 2, représente un longueur d’entrée composée de AB1 (courbe ajustée), B1B2 (tranche de la parabole de base) et B2C (courbe ajustée, plus une longueur de décharge sur le talus aval CO. Figure 2: Tracé de la parabole de base présentant la ligne de saturation dans un barrage en terre homogène 3 - Parabole de base: La parabole de base représente la limite supérieure de l’infiltration à l’intérieur du massif. Sa construction est dictée par Casagrande (1937). Selon la figure ci-dessous, on détermine les points A et B sur le plan d’eau amont et le point O sur le pied aval. B2 a0 2 Les distances FG et BG seront divisées au même nombre de segments. Les points d’intersection sur la droite BG sont joignés avec le point O et les points d’intersection de ces droites avec leurs équivalents sur la droite FG forment les points de la parabole de base au milieu de la digue (figure 3). En amont, la partie AB1 est tracée manuellement avec une courbe perpendiculaire au talus amont. En aval, la ligne de saturation coupe le talus aval au point C et reste tangente jusqu’au pied aval sur une distance « a ». Le diagramme présenté sur la figure 4 donne les valeurs de Δa pour corriger cette ligne à sa sortie avale. Figure 3 : Principe de construction de la ligne de saturation Figure 4 : Abaque de dimensionnement de la longueur de décharge en aval Δa Les éléments de base pour tracer cette ligne d’infiltration et la déterminer le débit de fuite pour une unité de longueur de la digue sont déterminés selon différents auteurs. Exemple : Méthode de Pavlovsky avec exemple : Pour une infiltration avec une charge d’eau avale, Pavlovsky divise le massif en trois zones selon la figure 5. Il assume un écoulement horizontal en zone I, II et III avec l’application de la loi de Darcy dq=k i dS. 3 Figure 5: Schéma de partage en zones selon Pavlovsky Après tout calcul les débits de fuites seront donnés par les formules suivantes : ZONE I : ZONE II :: ZONE III: Exemple de calcul par la méthode de Pavlovsky : Soit un barrage en terre homogène représenté sur la figure 6. Trouver le débit de fuite selon la procédure de Pavlovsky ainsi que la valeur de a. Figure 6 : Schéma du barrage sans drain et sans charge avale H=22, he=16, n=3, m=2.5, les inconnus sont: h1= ?, Q= ?, a= ? B1 = 3x22=66 m B2 = 6 + 2.5(22-a) 4 Solution : Q1=Q2 et Q1=Q3 RESOLUTION D’EQUATION SECOND ORDRE Et dans le tableau : Interpolation deux points p1 et p2 de coordonnées respectives (x1 et x2, l'interpolation est donnée par la formule suivante : Résultats de calcul du débit selon Pavlovsky INTERPOLATION LINEAIRE ENTRE h1=11 et 12 Résolution graphique pour la détermination de la valeur « a » Le débit de fuite : Q=Q1= Q2=Q3= 1.123 k NB : Vérifier les calculs n uploads/Geographie/ chapitre-iii-barrage-infiltration.pdf