Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Module Ouvrages en terre 5ème année Génie Civil 1 HAMDI Hichem Programme Chapit

Module Ouvrages en terre 5ème année Génie Civil 1 HAMDI Hichem Programme Chapitre I : Généralités Chapitre II : Conception des ouvrages en Terre Chapitre III : Détermination de la ligne de saturation Chapitre IV : Stabilité des pentes Chapitre V : Procédés Généraux de Construction des barrages en terre Chapitre VI : Auscultation des barrages 2 HAMDI Hichem Chap I Généralités I- Définition 1) Les ouvrages en terre : Ce sont les ouvrages issus des travaux de terrassement et mouvement de terres. On distingue les digues, les lacs collinaires, les barrages, les pistes….etc 2) Les barrages : un barrage est un ouvrage artificiel établi à travers du lit d’un cours d’eau, permettant la rétention des eaux de pluies. Il doit être placé dans une cuvette géologiquement étanche. 3) Les différents types de barrages en terre : on distingue 3 types de barrages selon les matériaux qui les composent : a. Barrages en terre homogène : composés d’un seul matériau assurant à la fois la stabilité et l’étanchéité 3 HAMDI Hichem Rip Rap Matériau argileux Drain b. Barrages en terre hétérogènes : Souvent composés par un noyau assurant l’étanchéité et deux parements composés par un matériau tout venant en amont et en aval c. Barrages à masque amont : II- Critère de dimensionnement des barrages 1) Géologie et géotechnique : Une reconnaissance géologique et géotechnique est nécessaire pour le dimensionnement ainsi que pour le choix du type de barrage à construire a. La reconnaissance géologique : elle se base sur l’observation de surface au niveau du site du barrage, les méthodes géophysique et l’exécution des forages ou tranchées de 4 HAMDI Hichem Rip Rap Noyau argileux Drain Recharge amont Recharge aval Masque amont en béton ou en bitume Matériau peu plastique reconnaissance. Elle permet ainsi d’avoir une idée claire sur la lithologie et la stratigraphie des couches géologiques et sur la tectonique du site choisi b. La reconnaissance géotechnique : Elle se fait par une série d’essais insitu et au laboratoire dont les plus important sont : - Essai oedométrique : détermination du tassement ∆H à court et à long terme, de la contrainte effective du sol σ’c (pression de consolidation)et du coefficient de compressibilité Cc. - Essai pressiométrique : détermination du module pressiométrique du sol EM, du la pression limite de rupture Pl, de la pression de fluage Pf. - Essai de densité en place : γsol - Essai granulométrique : - Essai Lugeon : perméabilité - Essai de cisaillement à la boite : Cohésion + angle de frottement 2) Les risques sismiques : - les barrages les plus résistants aux sollicitations sismiques sont les barrages en terre à noyau étanche grâce à leur capacité de supporter les grandes sollicitations. - les barrages à masques amont sont fortement déconseillés dans les régions à haut risque de sollicitations sismiques. 3) Les crues exceptionnelles et les données hydrologiques : La capacité de la retenue normale du barrage est généralement dimensionnée par rapport à l’apport moyen annuel des précipitations. L’ouvrage sera aussi protégé des crues exceptionnelles. Les barrages et lac collinaires sont généralement dimensionnés pour les crues vingtennales, alors que les grands barrages sont dimensionnés pour les cures centennales. III- Usage et objectifs de la construction des barrages La construction des premiers barrages depuis l’antiquité a été pour la protection contre les inondations et la rétention de l’eau pour l’irrigation et l’alimentation en eau potable. De nos jours, les barrages ont d’autres objectifs : - Alimentation de la nappe : cas du barrage Houareb en Tunisie - Production de l’énergie hydroélectrique - La navigation - La pisciculture et la pêche - le loisir et le tourisme 5 HAMDI Hichem Chap II Conception des barrages en terre I- Dimensions du barrage Le type du barrage en terre étant choisi selon les conditions locales du site et de l’importance de l’ouvrage. L’étape suivante des études consiste à définir le profil général du barrage : 1) Hauteur du barrage Les différents facteurs pouvant influencer le choix de la hauteur du barrage, mise à part les critères d’optimisation économiques sont : - l’importance de la sédimentation : détermination de la tranche morte - l’importance de l’évaporation - l’importance de l’infiltration - le laminage des crues L’étude de laminage des crue consiste à : - Soit déterminer la cote maximale atteinte par le plan de d’eau pendant la crue, les dimensions du déversoir des crues (la longueur déversant) étant fixée à priori - Soit déterminer les dimensions de l’évacuateurs de crues, la hauteur maximale du plan d’eau au dessus de l’évacuateur de crues étant fixé entre 0,6 et 1,5 m. La hauteur du barrage sera égale à la hauteur de la retenue normale (RN) des eaux majorée par la charge au dessus de l’évacuateur de crue (surélévation des crues et de la revanche). a- Hauteur de la retenue normale RN : Elle sera calculée en fonction de la tranche morte et de la capacité utile. On définit la hauteur RN comme étant la hauteur correspondant au volume suivant : V RN=V s+V u (1) Où : Vu : Volume utile Vs : volume du dépôt solide pendant la vie probable du barrage (50 ans pour les grands barrages), avec : V s=Qs×d (2) d : durée = 50 ans 6 HAMDI Hichem QS= A×S γ S (3) Où : A : apport solide spécifique moyen annuel [t/Km2/an] S : superficie du bassin versant [Km²] γS = 1,5 t/m3 V u=V a+V inf+V e (4) Va : volume des apports annuels moyens sur une période donnée Vinf : volume correspondant à la tranche d’eau perdue par infiltration Ve : volume correspondant à la tranche d’eau perdue par évaporation  les pertes par évaporation : peuvent être estimées sur la base des mesures disponibles dans la station météorologique la plus proche ou dans la retenue avoisinante. Un ordre de grandeur de l’évaporation est donné par les formules de «Visentini » liées simplement à l’altitude et à la température de l’air : Exemple : - Altitude de 0 à 200 m  He (mm)= 75×T (°C) - Altitude de 200m à 500 m  He (mm)= 90×T (°C) - Altitude de > 500 m  He (mm)= 90×T (°C) + 300 He : La hauteur moyenne évaporée annuelle exprimée en mm T : La température moyenne annuelle de l’air exprimée en degré Celsius V e=H e ×S (5) S : surface de la retenue normale exprimé en m² Ve : volume évaporé  les pertes par infiltration (à partir de la digue ou la cuvette): elles sont difficilement mesurables. Elles peuvent être estimées à 10% de la capacité de la cuvette, ou estimées à partir d’une série d’essais lugeon sur les différentes couches géologiques qui affleurent au niveau de la retenue b- Hauteur des plus hautes eaux exceptionnelles (PHEE) On appelle niveau du PHEE le niveau de la retenue normale majoré par la charge d’eau laminée sur déversoir, on prend en général cette charge de 0,6 à 1,5 m c- Hauteur de la revanche Elle doit être prévue au dessus du niveau des plus hautes eaux exceptionnelles. Afin que les vagues qui pourraient se former ne submergent la digue. La hauteur de la 7 HAMDI Hichem revanche consiste en plus une tranche de sécurité en cas de catastrophe. Cette tranche est faite pour récompenser : - la hauteur des vagues. - le tassement du barrage  Formule de Stevenson : H V=0,76+0,032×√V ×F−0,26× 4 √F (6) Hv : Hauteur des vagues V : Vitesse du vent [Km/h] F : Longueur du Fetch : [Km]  Autres formules : H v=0,75H+ V 2 2g , g=9,81 (7) H v=1+0,3√F (8) H v=1,2 4 √F (9) H v=0,7+0,4 √F (10)  Remarques : Il est prudent d’adopter comme valeur minimale de la revanche : o 1,2 à 2 m pour les barrages de moins de 10 m de hauteur o 1,5 à 2 m pour les barrages de 10 à 20 m de hauteur o 2 à 3 pour les barrages de hauteur >20m Finalement la revanche totale à la construction est : H Rtot=H v+∆H +∆H séisme (11) 2) Largeur en crête : La largeur en crête ne doit pas être inférieure à 3 m pour les barrages de hauteur inférieure à 9m. En Italie par exemple on adopte une largeur Lc =1/3 de la hauteur On peut calculer également Lc par les formules suivantes  Formule de Knappen : LC=1,65√H (12)  Formule de prece : LC=1+1,1√H (13) 3) Pente des Talus de la digue : Pour déterminer les pentes des parements amont et aval on se donne en général des pentes qui paraissent optimales compte tenue de la nature des matériaux utilisés dans 8 HAMDI Hichem la construction et on vérifie par une étude de stabilité que le barrage présente une sécurité suffisante avec ces pentes. A titre indicatif le tableau ci après donne quelques valeurs qui devront être confirmées par une étude de stabilité : Hauteur du barrage Type de barrage Pentes des talus Amont Aval < 5 uploads/Geographie/ cours-ouvrages-en-terre.pdf