DEPARTEMENTAMENAGEMENTETGENIEHYDRAULIQUElibrary.ensh.dz/images/site_lamine/pdf/these_master/2014/...les barrages réservoirs et leurs classification selon la forme et les matériaux

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE

MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE

ECOLE NATIONALE SUPERIEURE D’HYDRAULIQUE -ARBAOUI Abdellah-

DEPARTEMENT AMENAGEMENT ET GENIE HYDRAULIQUE

MEMOIRE DE MASTER

Pour l’obtention du diplôme de Master en Hydraulique

Option: Aménagement et Ouvrages Hydrotechniques

THEME DU PROJET :

CONTRIBUTION A L’ETUDE DES METHODESINNOVANTES DANS LA CONCEPTION DES PETITS

BARRAGES

PRESENTE PAR :

BELMOKRE AHMED

Devant les membres du jury

Nom et Prénoms Grade Qualité

T.KHETTAL M.C.A PrésidentM.HASSANE M.C.B ExaminateurM.D.BENSALAH M.A.A ExaminateurA.ADDOU M.A.A ExaminatriceM.K.MIHOUBI Professeur Promoteur

Octobre – 2014 -

Dédicace

Un tel jour nous fait rappeler toutes nos années d’études, nous fait également penser auxpersonnes qui ont participé et nous ont aidé à arriver à un des évènements les plus marqués denotre vie.

Je dédie ce travail :

A ma chère mère qui nous a quitté, à l’âme toujours vivant qui m’encourage, m’illumine lechemin, m’oriente de là-haut.

A mon cher père, l’éducation que j’ai reçu de vous me marquera à jamais, merci d’êtretoujours là pour moi, de vos conseils et encouragements.

A la chère Tata Nacira, modèle de bonté et de générosité.

A ma future femme Meriem.

vie.

Une spéciale dédicace à la petite sœur Ines, à qui je souhaite la réussite en toute étape de sa

A mon frère Youcef et son épouse Fatima.

A mes collègues de l’ENSH sans oublier mes amis Yahia, Hamza et Yacer.

Ahmed

Remerciement

Avant tout, je remercie Dieu pour tous ses dons, la force et la santé qu'il m’aaccordé pour mener ce travail à terme.

Je profite aussi de l’occasion qui m’est ainsi présentée pour exprimer à monencadreur le Professeur Mustapha Kamel MIHOUBI ma respectueuse gratitude. J’aiété très sensible à sa grande disponibilité en dépit de ses responsabilités multiples et àla totale confiance qu’il m’a toujours accordée. Ses précieux conseils et sesencouragements ont permis le bon déroulement et l’aboutissement de ce travail.

Je remercie sincèrement tous les enseignants de l’ENSH, qu’ils trouvent icil’expression de ma profonde reconnaissance.

ملخص

.المائیةالسدودناءبفيالمتبعةالحدیثةالطرقحولبیبلیوغرافيبحثبإنجازقمناالعملھذاخلالمن

لنشریاتستنادااو.البناءفيالمستعلمةالموادوالشكلحسبتصنیفھاوالمائیةالسدودحولشاملةنظرةألقیناالبدایةفي

للمعاییرفیھتطرقنافصلاخصصناكما،الانجازفيالمعتمدةالحدیثةالتقنیاتوالطرقمختلفعرضناللسدودالدولیةالمنظمة

السدودوالأرضیةالسدودبیناقتصادیةمقارنةأجریناالأخیرفي.المشروعتكلفةتخفیضأجلمنإتباعھایستحسنالتيقتصادیةالا

.اقتصاديالأكثرالشكلمعرفةالىتھدفالمتراصةالخرسانةوالخرسانةبواسطةالمنجزة

رمعاییأشكال،مبتكرة،أسالیب: سدود، اقتصاد، كلمات مفتاحیة

Résumé

A travers ce travail, nous avons effectué une recherche bibliographique sur les méthodes

innovantes dans la construction des barrages. En premier lieu, nous avons fait un aperçu général sur

les barrages réservoirs et leurs classification selon la forme et les matériaux de construction. Puis,

en se basant sur les bulletins du comité international des barrages, nous avons cité les nouvelles

techniques et méthodes employées dans la réalisation des barrages. Nous avons consacré toute une

partie pour les critères économiques qu’il est préférable de suivre pour réduire le coût du projet.

En fin, une étude économique des différents barrages tel que les barrages en béton compacté au

rouleau, béton conventionnel, remblai et enrochement afin de déduire la variante la plus

économique.

Mots clés: Barrages, économie, méthodes innovantes, Variantes, Critères

Abstract

This research aims to determine the innovative methods in dam construction. First, we made an

overview of dams and their classification according to form and building materials. Then, based on

the papers of the international commission on large dams we mentioned the new techniques and

methods used in the construction of dams. We have dedicated a whole section on economic criteria

it is best to take into consideration the reduction the cost of the project. In the end, an economic

study between RCC, conventional concrete, backfill and rock fill dams is conducted to derive the

most economical alternative.

Key words: Dams, Economy, Innovative methods, Variants, Criteria

SOMMAIRE

Introduction générale ….……….………………………………………………….…….…… 1

Chapitre I : Etat de connaissances sur la conception des variantes de barrages réservoirs

I.1. Définition des barrages .…………………..……….………..…...…..…..……………….. 4

I.2. Aperçu historique des barrages ….…….……………………….…...………....………… 4

I.3. Techniques de construction ……....…..…………….……..……………..….…………… 5

I.4. Rôle des barrages …………………………………………………………..…....….……. 5

I.5. Type des barrages …………………………………………………….…….……………. 6

I.5.1. Barrages en béton …………………………………………………………….…….. 6

I.5.1.1. Barrages poids ………………………………………………….……….. 7

I.5.1.2. Barrages en voûte ………………………………………………..……… 7

I.5.1.3. Barrages à contreforts ……………………………………………..…….. 8

I.5.2. Les barrages en remblai ...……………………………………………...…………… 9

I.5.2.1. Les barrages en terre homogènes ………………………………….…… 10

I.5.2.1. Les barrages zonés ………………………………………………..……. 12

I.5.2.1. Barrages en enrochements à masque amont …………………………… 15

I.6. Conclusion …………………………………….…………………………………….….. 21

Chapitre II : Techniques innovantes de réalisation de barrages en matériaux mixtes

II.1. Introduction ……...……………......………..…………………..……………..……….. 23

II.2. Barrage en remblai avec écran interne en béton bitumineux ………………………….. 23

II.2.1. Méthode de constructione ……………….……….………...……...……..……….. 23

II.3. Barrages en remblai avec écran interne en sol-ciment ……………………..….………. 27

II.4. Barrages en remblai avec masque amont mince ……………………………………….. 29

II.4.1. Premières utilisations de géomembrane dans les barrages ……………….………. 29

II.4.2. Utilisation des géomembrane dans les barrages en remblai ……………………… 30

II.5. Barrages en remblai avec écran d’étanchéité interne ………………………………….. 34

II.5.1. Barrages en remblai avec membrane d’étanchéité interne constituée d’un film

polymère …………………………………………………………………………………. 34

II.5.2. Barrages en remblai avec membrane d’étanchéité mince en acier ……….…….… 35

II.6. Barrages en terre et en enrochement avec noyau d’argile humide ……….……….…… 36

II.6.1. Principes de construction ………………………………………….……………… 36

II.7. Barrages en remblai avec section centrale déversante ………………………………… 37

II.7.1. Structure et tenue du barrage …………………………………………………….. 37

II.7.2. Principaux avantages ………………………………………….………………….. 39

II.7.3. Disposition de la crête déversante ……….…………....………………………….. 40

II.8. Barrage en terre armé ………………………………………………………………….. 40

II.8.1. Principe de la terre armée ………………………………………………………… 41

II.8.2. Constitution du corps d’un barrage en remblai armé ……………………………. 41

II.8.3. Etanchéité-drainage ………………………………………………………….…… 42

II.8.4. Étanchéité amont mince ………………………………………………………….. 43

II.8.5. Etanchéité de la fondation ………………….…………………………………….. 43

II.8.6. Déversoir …………………………………………………………………………. 44

II.8.7. Dimensionnement ………………………………………………………………… 44

II.9. Béton Compacté au Rouleau …………………………………………………………... 44

II.9.1. Définition …………………………………………………………………………. 44

II.9.2. Historique ………………...………………………………………………………. 45

II.9.3. Les composants …………………………………………………….………..……. 47

II.9.3.1 Les liants ………………………….……………………………………. 47

II.9.3.2 Les granulats …………………………………………………………… 48

II.9.3.3 L’eau ...…………………………………………………………………. 49

II.9.3.4 Les adjuvants …………………………………………………………... 49

II.9.4. La méthode japonaise « RCD » ………………………………………………...… 50

II.9.5. Le barrage en remblai dur ………………………………………………………… 51

II.9.5.1. Perméabilité et déformabilité ……………………………………...….. 53

II.9.5.2. Dosages et mise en place du remblai dur ……………………………... 54

II.9.6. Association du BCR avec du remblai ………………………………….…………. 55

II.9.7. Description du procédé ……………………………………………….…………... 56

II.9.7.1. B.C.R. est un béton faiblement dosé en liant ……………….………… 56

II.9.7.2. B.C.R. est mis en œuvre à faible teneur en eau …………….…….…… 57

II.9.7.3. B.C.R. est mis en œuvre en couches minces ………………………….. 57

II.9.7.4. B.C.R. est fortement compacté …………………………………….….. 57

II.9.7.5. L'ouvrage doit avoir une étanchéité spécifique ……….………………. 58

II.9.8. Avantages du BCR …………….………………………………...……………….. 58

II.9.9. Inconvénients du BCR ……………………………………………………….…… 59

II.10. Conclusion ……………………………………………………………………………. 59

Chapitre III : Critères économiques de projection de barrages en matériaux mixtes

III.1.1. Introduction …………….........………..…………………..……………..…….…..... 61

III.2. Economie dans la réalisation des barrages ……………………………………………. 61

III.3. Influence du coût sur la réalisation des barrages poids …….………………………… 62

III.4. Techniques économiques dans la construction des barrages en matériau mixtes …….. 62

III.4.1. Barrage en béton compacté au rouleau (BCR) …………………………………... 62

III.4.2. Barrage BCR selon la technique des Couches Inclinées ………………………… 64

III.4.3. Variante BCR enrichi au mortier ………………………………………………... 67

III.5. Autres techniques utilisées pour la réduction du coût ……….…….......……………… 69

III.6. Conclusion …………………………………………...………….……………………. 71

Chapitre IV : Opportunités économiques des petits barrages en matériaux mixtes

IV.1. Introduction ………………………………………………………………….………... 73

IV.2. Barrage en BCR ………………………………………………………………………. 73

IV.2.1. Barrages en BCR selon la variante RCD ………………………………………... 74

IV.2.2. Barrages en remblai dur à profil symétrique …………………………………….. 78

IV.3. Barrage en remblai ……………………………………………………………………. 83

IV.3.1. Evacuateur de crues ……………...……………………...……………………….. 85

IV.4. Barrage en enrochement ……………………………………………………………… 85

IV.5. Barrage poids en béton conventionnel ………………………………………………... 89

IV.6. Discutions des résultats ………………………………………….……………………. 92

Conclusion générale ………………………………………………………………………… 96

Liste des tableaux

Tableau II.1: quelques exemples récents de barrages de ce type ………………….………….. 26

Tableau II.2 : Classification des barrages BCR …………………………………………...….. 50

Tableau III.1 : Répartition des barrages poids dans le monde ……………………………….. 61

Tableau III.2 : Composition du béton du barrage de Willow Creek ………………………….. 64

Tableau IV.1 : Caractéristiques d’un béton selon la technique du BCR …………………...…. 75

Tableau IV.2 : Volume des matériaux nécessaires pour la préparation du BCR ………...…… 75

Tableau IV.3 : Estimation du coût des matériaux……………………………………...……… 76

Tableau IV.4 : Coût de la main d’œuvre ……………………………………………………… 77

Tableau IV.5 : Estimation du coût de la digue ….…….…….………………………………… 77

Tableau IV.6 : Estimation du coût du barrage en BCR type RCD …………………………… 78

Tableau IV.7 : Composition des matériaux d’une digue en remblai dur …………………….. 79

Tableau IV.8 : Volume des matériaux d’une digue en remblai dur ………………….………. 79

Tableau IV.9 : Estimation du coût des matériaux d’une digue en remblai dur …………..…… 79

Tableau IV.10 : Estimation du coût du masque amont ………………………………….……. 81

Tableau IV.11: Détermination du coût de la main d’œuvre pour un remblai en BCR type RCC .. 81

Tableau IV.12 : estimation du coût du remblai d’une digue en BCR type RCC ……..………. 82

Tableau IV.13 :Estimation du coût d’un barrage en BCR type RCC …………………..…...... 82

Tableau IV.14 : Volume des recharges d’une digue en remblai ………..…….………………. 83

Tableau IV.15 : Estimation du coût d’un remblai en fonction de la hauteur ……...…..……… 83

Tableau IV.16 : Détermination du coût de la main d’œuvre d’une digue en remblai ……...…. 84

Tableau IV.17 : Estimation du coût d’une digue en remblai …………………………………. 84

Tableau IV.18 : Estimation du coût du barrage en terre homogène ……………..…...……….. 85

Tableau IV.19 : Volume des enrochements ………………………………………......………. 86

Tableau IV.20 : Estimation du coût d’un barrage en enrochements ………………...……….. 86

Tableau IV.21 : Evaluation du coût du masque amont en béton armé ……...…………..…….. 87

Tableau IV.22 : Coût de la main d’œuvre pour un barrage en enrochement avec masque en

béton ……………………………………………………………………………………………. 87

Tableau IV.23 : Coût de la digue ……………………………………………………………... 88

Tableau IV.24 : Coût du barrage ……………………………………………………………… 88

Tableau IV.25 : Composition du béton conventionnel ……………………………………….. 89

Tableau IV.26 : Volume des matériaux en fonction de la hauteur …………….……………… 89

Tableau IV.27 : Estimation du coût des matériaux d’un barrage en béton BCV ……………. 90

Tableau IV.28: Evolution du coût de la main d’œuvre en fonction de la hauteur ……………. 90

Tableau IV.29 : Estimation du coût de la digue en BCV ……….……………………………. 91

Tableau IV.30 : Coût du barrage poids en béton conventionnel ……………………………… 91

Liste des figures

Figure I.1 :Répartition selon, la vocation des barrages …………………………………....…… 5

Figure I.2 :Coupe transversale d’un barrage poids …………………………………….………. 7

Figure I.3 : Coupe transversal d’un barrage en voute …………………………………….……. 8

Figure I.4 :Coupe transversale d’un barrage à contreforts ………………………..……………. 9

Figure I.5 : Différents types de barrages selon le registre Mondiale des grands barrages …..... 10

Figure I.6 : Barrage en terre homogène ………………………...…………………………..…. 11

Figure I.7 :Schéma de la circulation de l’eau au travers du barrage ………………………….. 12

Figure I.8 :barrage à noyau ……………………………………………………………..…….. 12

Figure I.9 :Barrage de Glencorse ……………………………………………………………… 13

Figure I.10:Barrage de South Fork ………………………………………………………….… 14

Figure I.11 :Digue à deux zones ………………………………………………………………. 14

Figure I.12 :Digue à noyau …………………………………………………………...……….. 15

Figure I.13 :Barrages en enrochements à masque amont ………………...…………………… 16

Figure I.14 :Composition d’un masque en béton bitumineux ………...………………………. 20

Figure II.1 : Chargement du béton bitumineux dans la paveuse ……………………………… 24

Figure II.2 : Mise en place du béton bitumineux ……………………………….…………….. 24

Figure II.3 : Système de chauffage à infrarouge à l'avant de la paveuse ……………………... 25

Figure II.4 : Opérations de compactage ……………………………….……………………… 25

Figure II.5 : Coupe transversale du barrage de Finstertal ...…………………………..………. 27

Figure II.6 : Construction de l’écran interne en sol-ciment ………..………………….…...…. 28

Figure II.7 : Digue de Frauneau- coupe transversal …………………………………….…...... 29

Figure II.8 : Mise en place et soudure de la géomembrane aux bandes d’ancrage qui dépassent

de la pente ……………………………………………………………………………………… 32

Figure II.9 : Réservoir de Khorang où les bandes d’ancrage sont visibles sur les pentes et au

fond …………………………………………………………………………………………….. 33

Figure II.11 : Barrage de stériles de Sar Cheshmeh, Iran, où l’on voit la mise en place de la

géomembrane et, à gauche, une bande d’ancrage ………….…………………………..………. 34

Figure II.12 : Barrage d’Atbashi avec membrane de polyéthlène ………………………..…… 35

Figure II.13 : Coupe de la digue du barrage déversant, en terre et en enrochement …...…….. 39

Figure II.14 :Coupe type d’un barrage déversant en terre Armée superposée au profil d’un

barrage en terre classique ……………………………………………………..………….…….. 41

Figure II.15 :Coupe en travers du barrage Vallon des Bimes (France) ……………….….…… 42

Figure III.16 : Coupe transversale barrage de ZRIZER, au MAROC ……………….……….. 53

Figure II.17 : Digue mixte « premier cas » …………………………………………………… 56

Figure II.18 : Digue mixte « deuxième cas » …………………………………………………. 56

Figure III.1 : Coupe transversale du barrage de Willow Creek ………………………………. 63

Figure III.2 : Mise en place du BCR par la méthode des couches inclinées ………………….. 64

Figure III.3 : Installation des blocs en béton préfabriqués, barrage de Jiangya ………………. 65

Figure III.4 : Technique de disposition des couches dans le barrage de Jiangya …………….. 65

Figure III.5 : Réalisation du barrage de Jiangya par la méthode de couches inclinées ………. 66

Figure III.6 : réalisation d’une paroi d’étanchéité par un coulis ciment-eau, barrage de La Miel .. 67

Figure III.7 : Coupe transversale du barrage de La Miel avec les zones pour différents dosages .. 68

Figure III.8 : Utilisation du PVC pour l’étanchéité par revêtement externe, barrage de La Miel .. 68

Figure III.9 : Pouzzolanes …………………………………………………….……….……… 69

Figure III.10 : remblai dur à parements symétriques, barrage d’Ano Mera ……………..…… 70

Figure IV.1 : Evolution du Coût des matériaux ………………………………………………. 76

Figure IV.2 : Évolution du coût des matériaux en fonction de la hauteur d’un barrage en remblai

dur ...……………………………………………………………………………………………. 80

Figure IV.3 : Évolution du coût de variantes d’un petit barrage en fonction de la hauteur .… 92

Figure IV.4 : Coupe transversale d’une digue avec un évacuateur composite ……….………. 93

Figure IV.5 : Estimation du coût pour un petit barrage (Hb 10 m), selon les différente variantes

d’un barrage réservoir ………………………………………………………………………… 94

Introduction générale


1

INTRODUCTION GENERALE

Le siècle passé a connu un accroissement rapide dans la construction de grands barrages.

Vers 1949, environ 5000 grands barrages ont été construits à travers le monde, les trois-quarts

d’entre eux dans les pays industrialisés. Vers la fin du 20ème siècle, il y avait plus de 45000 grands

barrages dans plus de 140 pays (CIGB, 1998). Cet accroissement est dû à la forte demande en eau

dans les différents secteurs comme l’irrigation, l’usage domestique ou l’industrie, on estime

qu’environ 3800 kilomètres cubes d’eau douce sont annuellement prélevés des lacs, des cours

d’eau et des aquifères, soit deux fois plus qu’il y a 50 ans. En plus, selon les études faites par la

Commission Internationale des Grands Barrages (CIGB), nous remarquons que la répartition des

ressources en eau douce n’est pas équitable, le Brésil vient à la tête des pays riches en eau avec un

pourcentage de 17 % de la quantité totale suivie de la Russie et la Chine où il y a des grands

barrages, tandis que les pays du moyen orient sont les plus déficitaires comme l’Arabie saoudite

qu’a un déficit en eau dépassant les 160 %.

Dans les pays déficitaires en eau, il y a une tendance de réaliser des barrages de faible hauteur

avec matériaux locaux ou en béton conventionnel ce qui rend le coût très onéreux. L’efficacité de

la réalisation d’un petit barrage dans la vie socioéconomique est mesurée en terme si le projet a

produit les avantages qui étaient à la base de son approbation et de son financement durant tout le

cycle de sa vie, et comme les petits barrages sont des ouvrages qui consomment de grands

budgets, il faut prendre en considération les causes qui peuvent varier le coût :

Mauvaises conceptions des estimations techniques et des coûts.

Problèmes techniques survenant lors de la construction.

Mauvaise exécution par les fournisseurs et les entrepreneurs.

Changements dans les conditions extrêmes (économiques et réglementaires).

Pour cela, il s’avère nécessaire de chercher de nouvelles méthodes et techniques de

construction qui peuvent réduire le coût, la durée du projet et s’adapter mieux avec les conditions

topographiques, géologiques et climatiques du site.

Dans ce travail nous allons procéder à une revue bibliographique sur les différentes méthodes

innovantes dans la construction des petits barrages. Ces méthodes visent à chercher des délais de

réalisation raisonnables ainsi un coût de main d’œuvre et de réalisation non onéreux et

concurrentiel aux variantes classiques de barrage-poids.


2

Pour ce faire, le mémoire est structuré en quatre chapitres. En premier lieu, nous avons

effectué un aperçu un état connaissances sur les concepts liés à la conception et réalisation des

différentes variantes de barrages de gravité réservoirs.

Dans le second chapitre, s’intéresse aux méthodes et les techniques innovantes de réalisation

de barrages en matériaux mixtes.

Le troisième chapitre est consacré aux critères économiques de réalisation de barrages en

remblai avec des matériaux mixtes (béton et matériaux meubles).

Le quatrième chapitre, nous avons donné sur la base des études antérieures relatives aux coûts

adoptés sur le marché international et national une application concernant la réalisation d’un petit

barrage d’une dizaine de mètres de hauteur. Il s’agit d’évaluer le coût des différentes variantes

étudiées sur un même site et d’examiner ensuite l’évolution du coût suivant la hauteur du barrage.

Enfin, nous ponctuons notre étude par une conclusion, quelques recommandations et

suggérer ensuite quelques perspectives de recherche relative à la question fixée par cette étude.

Chapitre : I

Etat de connaissances sur laconception des variantes de

barrages réservoirs


4

I.1. Définition des barrages

Un barrage est un ouvrage d'art construit en travers d'un cours d'eau et destiné à en retenir

l'eau. Par extension, on appelle barrage tout obstacle placé sur un axe de communication et destiné

à permettre un contrôle sur les personnes ou les biens qui circulent (barrage routier, barrage

militaire).

Quand le barrage est submersible, on parle plutôt de chaussée ou de digue (ce dernier terme

est également préféré à celui de barrage lorsqu'il s'agit de canaliser un flot et non de créer une

étendue d'eau stagnante) (Durand et al., 1999).

Un barrage fluvial permet par exemple la régulation du débit d'une rivière ou d'un fleuve

(favorisant ainsi le trafic fluvial), l'irrigation des cultures, une prévention relative des catastrophes

naturelles (crues, inondations), par la création de lacs artificiels ou de réservoirs. Un barrage

autorise aussi, sous certaines conditions, la production de force motrice (moulin à eau) et

d'électricité (barrage hydroélectrique), à un coût économique acceptable, le coût environnemental

étant plus discuté traduit souvent par la division éco paysagère, les phénomènes d'envasement à

l'amont du barrage, la dégradation de la qualité de l'eau.

Toutefois, plus un projet est ambitieux, plus ses conséquences sont lourdes : en noyant des

vallées entières, la construction d'un barrage peut provoquer à la fois des bouleversements

humains en forçant des populations entières à se déplacer, et avoir un impact écologique non

négligeable en changeant fondamentalement l'écosystème local.

I.2. Aperçu historique des barrages

Les barrages existent depuis la préhistoire (réserve d'eau potable, d'irrigation, viviers,

piscicultures) mais c'est au moyen âge qu'ils se sont fortement développés en Europe pour

alimenter les moulins à eau. Il semble qu'ils aient parfois pu s'appuyer sur des sédiments

accumulés en amont d'embâcles naturels, ou sur les lieux de barrages de castors dont la toponymie

conserve des traces.

Les techniques de la fin du XIX éme et au début du XX éme siècle ne permettaient pas

l’édification de retenues de grande capacité. Les premiers barrages ont surtout une fonction de

dérivation d’une partie de l’eau (écrémage) vers une conduite forcée ou un canal d’irrigation

(Durand et al., 1999).


5

L’amélioration des techniques et des bétons dans le premier quart du XX e siècle permet

d’envisager la réalisation de retenues plus conséquentes, capables de réguler la production

hydroélectrique (Durand et al., 1999).

La géologie (nature des roches sur lesquelles sera édifié le barrage, agrégats extraits sur place)

et la topographie (largeur de la vallée), commande le type de barrage utilisé (Durand et al., 1999).

I.3. Techniques de construction

Un 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 (poussée d'Archimède), exercées par l'eau percolant dans le corps

du barrage ou la fondation.

Les éventuelles forces causées par l'accélération sismique.

Pour résister à ces forces, deux stratégies sont utilisées :

Construire un ouvrage suffisamment massif pour résister par son simple poids, qu'il

soit rigide (barrage-poids en béton) ou souple (barrage en remblai)

Construire un barrage capable de reporter ces efforts vers des rives ou une fondation

rocheuse résistante (barrage-voûte, barrage à voûtes multiples…)

I.4. Rôle des barrages

La plus part des barrages sont à but unique, mais il y a un nombre grandissant de barrages

polyvalents. D'après les publications les plus récentes du Registre Mondial des Grands Barrages

l'irrigation est de loin la raison la plus courante pour construire un barrage. Parmi les barrages à

but unique, 49% sont pour l'irrigation, 20% pour l'hydro-électricité, 12% l'approvisionnement en

eau, 10% le contrôle des crues, 5% pour les loisirs et moins de 5% pour la navigation et la

pisciculture.


6

Figure I.1 :Répartition selon, la vocation des barrages (CIGB, 2013)

I.5. Type des barrages

I.5.1. Barrages en béton

Il existe trois types de barrages en béton : barrages poids, en voûtes et à contreforts. Ils sont

pourvus de galeries qui donnent un accès à l'intérieur du barrage pour l'inspection, le contrôle du

comportement du barrage.

Le problème majeur des barrages en béton est la fissuration dont les deux causes majeures

sont:

Les réactions internes au barrage entre les différents composants du béton.

Les causes externes telles que le changement de température, le tassement des

fondations et les charges dynamiques causées par les tremblements de terre

(Boussaadakrour, 1998).

Les barrages en béton ont des points communs. D'une part, l'ouvrage est constitué de béton

de masse, non armé, mis en place à une cadence élevée avec des moyens fortement mécanisés.

D'autre part, de manière générale, la géométrie est optimisée de sorte à éviter l’apparition de

tractions dans le béton en quelques points pour des conditions normales d'exploitation. Cependant,

des contraintes de traction ou l'apparition de fissures ne mettant pas en cause l'intégrité structurale

peuvent être tolérées en cas de charges exceptionnelles, tel un séisme (Schliess et Pougatch, 2011).


7

I.5.1.1. Barrages poids

Les barrages poids sont définis comme étant les barrages qui sont construits en béton ou en

maçonnerie et qui utilisent leur poids pour assurer leur stabilité Leur section Transversale a une

forme Plus ou moins triangulaire dont la base est ancrée dans des fondations rocheuses; seul le

poids du béton ou de la maçonnerie retient la force exercée par l'eau (Boussaadakrour, 1998).

La plupart des barrage-poids sont massifs dont le parement amont est vertical ou légèrement

incliné (moins de 5%). Le parement aval est incline avec un fruit de 75 à 80%. Cette géométrie lui

permet de résister par son propre poids au renversement et au glissement sous l’action des forces

extérieures (schliess et Pougatch, 2011).

Ils offrent cependant l’avantage de pouvoir incorporer l’ouvrage d’évacuation de crues. Ils

peuvent par cet aspect devenir très compétitifs, financièrement, si les débits de crues à évacuer

sont importants.

Figure I.2 :Coupe transversale d’un barrage poids (Durand et al., 1999)

I.5.1.2. Barrages en voûte :

Un barrage en voûte est par définition un barrage en béton ou en maçonnerie dont l'épaisseur

de la base est inférieure à 0.6 fois sa hauteur. En plan, sa coupe a une forme courbée ce qui lui

permet de transférer la majeure partie des forces dues à l'action de l'eau sur ses parois vers les

roches d'ancrage situées sur les deux rives. À cause de ce transfert des forces exercées par l'eau

vers l'ancrage, il n'est donc pas nécessaire d'avoir autant de béton dans la structure que dans le cas

des barrages poids. Cette propriété rend les barrages en voûte plus économiques et plus stables.


8

Par contre, l’incorporation par contre des évacuateurs de crue est difficile et onéreuse puis qu’elle

nécessite, en général, de grands massifs de support (Boussaadakrour, 1998).

Figure I.3 : Coupe transversal d’un barrage en voute (Durand et al., 1999)

Les barrages en voûte sont classifiés en trois groupes:

A. Barrages en voûte à angle constant

Ce sont des barrages en voûte dont l'angle sous-jacent d'une section horizontale reste constant

du haut vers le bas.

B. Barrages en voûte à rayon constant

Ce sont des barrages en voûte ou chaque segment d'une section horizontale du barrage à un

même rayon de courbure.

C. Barrages en voûte à double courbure

Ce sont des barrages en voûte qui ont une courbure horizontalement et verticalement.

I.5.1.3. Barrages à contreforts

Un barrage à contreforts consiste en une structure étanche supportée à des intervalles réguliers

par une série de contreforts.


9

Leur utilisation est idéale dans le cas des terrains dont les fondations sont perméables. Ce

sont des barrages économiques car ils demandent moins de béton que les barrages poids et ils sont

généralement construits dans un délai plus court. Les endroits critiques où les déformations sont

susceptibles d'apparaître sont les joints qui séparent les différents blocs de béton (boussaadakrour,

1998).

Figure I.4 :Coupe transversale d’un barrage à contreforts (Durand et al., 1999)

I.5.2. Les barrages en remblai

On appelle barrages en remblais tous les barrages construits avec des matériaux terreux. Cette

catégorie de barrages regroupe plusieurs catégories différentes par les types de matériaux utilisés

et la méthode employée pour assurer l’étanchéité. Ainsi les matériaux de construction peuvent

avoir une granulométrie étendue avec une gamme de grains allant du très fins au grossier.

L’utilisation des matériaux locaux généralement bon marché et leurs disponibilités à

proximité du site font que la solution barrage en remblais est intuitivement choisie par rapport aux

autres types de barrages considérés rigides et s’adaptent difficilement aux assises non rocheuses.

Cette famille regroupe plusieurs catégories, très différentes. Les différences proviennent des

types de matériaux utilisés, et de la méthode employée pour assurer l'étanchéité. On citant :

Les barrages en terre (homogène, à noyau central, à masque amont), réalisés

essentiellement à partir de sol naturels meubles prélèves dans des zones d’emprunt.

Les barrages en enrochements, dont la majeure partie est constitué de matériau de

carrière concassé


10

Les barrages en remblai sont majoritaires avec près de 63% du total des barrages enregistrés.

Il s'agit évidemment du type de barrage le plus ancien et il demeure des traces ou des barrages en

remblai datant des civilisations les plus anciennes. De plus, ce type de barrage peut s'adapter avec

beaucoup de types de fondations. Le barrage de Nurek au Tadjikistan, en remblai, est le quatrième

plus haut barrage du monde (300m de haut).

Figure I.5 : Différents types de barrages selon le registre Mondiale des grands barrages ( CIGB ,2013 )

I.5.2.1. Les barrages en terre homogènes

Un barrage en terre homogène est le type de barrage le plus simple et, sans aucun doute, le

plus ancien. Il consiste à construire en travers du lit de la rivière un massif en terre dont les pentes

sont assez douces pour assurer la stabilité et la terre asse imperméable (typiquement de l’argile)

pour éviter ne passe au travers du barrage. Les parements peuvent comprendre des banquettes

intermédiaires appelées risbermes, ce qui améliore encore la stabilité et facilite la surveillance et

l’entretien. Comme pour tous les barrages en remblai, ce type de barrage s’accommode de

fondations moins performantes que pour les barrages en béton. La conception de ces ouvrages est

fortement dépendantes de la quantité de remblai de qualité suffisante disponible sur le site ou à

proximité immédiate (les volumes sont tels qu’un gisement éloigné augmenterait fortement le prix

du barrage à cause des frais de transport.

Pour faciliter la mise en place du matériau, la terre est corroyée. Elle est aujourd’hui mise en

place en couches successives compactées.

Le développement réalisé au XXème siècle, est issu d’un véritable saut technologique marqué

par deux faits principaux :


11

le développement de la mécanique des sols, constituée en discipline à part entière à partir de

1930, avec trois grandes étapes : le calcul du réseau de sous-pressions (FORCHEIMER, 1914), le

calcul de stabilité (FELLENIUS, 1926) et le principe des contraintes effectives (TERZAGHI,

1924); (des ingénieurs de l’USBR expliquent cependant en 1960 à la conférence de Boulder que ce

n’est qu’à partir de 1937 à 1938 qu’ils considérèrent la pression interstitielle pour expliquer

l’instabilité des pentes.

Le développement d’engins de terrassement de plus en plus puissants. Ces derniers ont rendu

possible la mise en place et le compactage de volumes de plusieurs dizaines de millions de mètres

cubes de remblais, dans les délais rapides.

A partir du modèle simple (massif en terre), plusieurs dispositions ont été utilisées pour

améliorer la sécurité des ouvrages :

Assèchement du parement aval par la mise en place d’un cordon drainant en pied ou par un

drain vertical placé au milieu du barrage et dont les eaux de collecte sont ramenées vers l’aval au

moyen d’un tapis où de bretelles drainantes.

Protection de la pente amont pour un perré, des dalles non jointives, des enrochements… pour

protéger le remblai contre les effets des vagues (batillage). La pente aval est généralement

simplement engazonnée en évitant la pousse des arbres dont les racines, cherchant l’eau,

pourraient créer un chemin de fuite dangereux.

Figure I.6 :Barrage en terre homogène ( Le Delliou, 2003 )

Les concepteurs doivent se prémunir contre deux dangers potentiels :

Ces ouvrages résistent mal à une submersion prolongée importante et par conséquent on doit

prévoir une revanche suffisante (notamment pour éviter la submersion par les vagues) et prendre

des marges supplémentaires pour l’évacuation des crues.


12

La circulation inévitable de l’eau au travers du barrage fait courir des risques d’érosion

interne (entrainement des particules du matériau par l’écoulement) et il convient de s’en prémunir

par un choix judicieux des matériaux et une mise en œuvre soignée.

Figure I.7 :Schéma de la circulation de l’eau au travers du barrage ( Le Delliou, 2003 )

Simples de conception, les barrages en terre homogènes sont des barrages de taille limitée.

Parmi les barrages français les plus hauts de ce type, on peut citer le barrage de Matemale (34 m)

ou celui de Montbel (36 m). Mais ils constituent, de très loin, la part la plus importante des petits

barrages (moins de 10 m de hauteur) sas compté les digues de protection contre les inondations

I.5.2.1. Les barrages zonés

Les barrages zonés sont d’une conception bien plus récente et moderne que les barrages

simples en terre. Ils séparent les fonctions principales dans des matériaux distincts.

une zone centrale, appelée noyau, assure le rôle d’étanchéité. Placée au cœur du

remblai, elle est constituée de matériaux argileux, imperméable. Le noyau est

généralement d’épaisseur variable, plus épaisse à la base à cause des pressions

interstitielles plus fortes. Il peut être vertical ou incliné.

des recharges à l’amont et à l’aval du noyau en zone centrale, apporte la fonction de

stabilité. Ces massifs plus perméables que le noyau sont réalisés en enrochements, ou

en terre plus grossière.

Figure I.8 :barrage à noyau (Le Delliou, 2003)


13

Pour éviter que les particules fines d’argile ne migrent dans les recharges sous l’effet des

pressions d’eau qui règnent dans l’ouvrage et donc se prémunir contre des phénomènes d’érosion

interne, le noyau est entouré de couches filtrantes. On utilise pour cela des matériaux dont la

granulométrie spécialement étudiée est intermédiaire entre la taille très petite des grains d’argile et

les grains bien plus grossiers des recharges. Plusieurs de filtres successifs peuvent être nécessaires.

A. Évolution des barrages zonés

Pendant que les ingénieurs français construisaient essentiellement des barrages homogènes, se

Développe en Grande-Bretagne à partir de 1800 une technique de barrages en remblai

utilisant plusieurs matériaux. Le barrage de Glencorse, construit entre 1819 et 1824 et haut de 21

m, comporte un noyau central en argile (Le Delliou, 2003).

Figure I.9 :Barrage de Glencorse (Le Delliou, 2003 )

La technique anglaise a été largement employée malgré quelques rares accidents, comme le

barrage de Bilberry qui a causé la mort de 81 personnes en 1852 (Le Delliou, 2003).

Un des plus anciens barrages en remblai construit aux Etats-Unis est le barrage de South Fork

(entre 1838 et 1852). Ce barrage, haut de près de 22 m, comportait un découpage en zones de

remblais différents assez proche des conceptions actuelles. Après un premier accident en 1862, le

barrage fut totalement emporté par une crue provoquant la mort de plus de 2000 personnes (Le

Delliou, 2003).


14

Figure I.10:Barrage de South Fork(Le Delliou, 2003 )

Les barrages zonés, comme les barrages homogènes, bénéficient des avancées théoriques de

la mécanique des sols à partir de 1930. Mais ce sont surtout les progrès de la mécanisation des

méthodes de terrassement qui réduisent fortement les couts de construction et qui expliquent

l’essor considérable des barrages zonés, notamment pour les ouvrages importants.

B. Morphologie

Dans un barrage homogène, la terre joue à la fois un rôle de stabilité et d’étanchéité. Les

premières réalisations anglaises de barrages zonés relevaient d’une conception assez proche des

barrages à masque amont : un remblai imperméable à l’amont, un massif aval plus perméable

assurant un rôle de stabilité.

Figure I.11 :Digue à deux zones (Le Delliou, 2003)

Pour améliorer les conditions de stabilité en vidange, pour protéger la terre du noyau, on est

progressivement passé au dessin actuel avec un zonage du remblai comprenant :

un noyau « assez mince » constitué d’une terre suffisamment imperméable

des massifs en terre moins imperméable, voire en enrochements, à l’amont et à l’aval

du noyau et assurant la stabilité de l’ensemble.


15

Comme pour tous les barrages en remblai, les recharges amont et aval peuvent être munies de

risbermes. Elles sont protégées à l’amont (rip-rap) et à l’aval (enrochements ou terre végétale) (Le

Delliou, 2003).

Figure I.12 :Digue à noyau (Le Delliou, 2003 )

Pour utiliser au maximum l’ensemble des matériaux existant sur le site, les recharges amont et

aval sont parfois constituées de plusieurs matériaux selon les quantités disponibles, les contraintes

mécaniques, la granulométrie. La disponibilité des matériaux sur le site même, dans la retenue ou

à proximité immédiate constitue d’ailleurs le principal critère de faisabilité et de dimensionnement

de ces barrages (Le Delliou, 2003).

De part et d’autre du noyau sont interposés des systèmes de filtres et drains destinés à éviter

les phénomènes d’érosion interne et à maitriser les écoulements dans le corps du barrage (Le

Delliou, 2003).

I.5.2.1. Barrages en enrochements à masque amont

Un barrage à masque est formé par :

un massif en enrochements construit en travers de la rivière avec des pentes de talus assez

douces pour assurer la stabilité. Les enrochements ne sont pas imperméables et, à eux

seuls, ils sont incapables de retenir l’eau.

une couche d’étanchéité appelée masque posée à l’amont du massif en enrochement et qui

s’appuie sur ce massif. Le masque est étanche sur toute sa surface. Un soin particulier doit

être porté à ce que l’étanchéité soit aussi assurée sur la périphérie du masque aussi bien en

pied de barrage et dans la fondation qu’en rive pour éviter que le masque ne soit contourné

.


16

Figure I.13 :Barrages en enrochements à masque amont (Le Delliou, 2003)

Les barrages en enrochements rangés, tiennent avec des talus plus raides et permettent de

réduire les volumes à mettre en place. Ils se tassent d’autant moins que les enrochements sont

mieux rangés. Cette technique est aujourd’hui abandonnée pour des raisons de coût de main

d’œuvre.

Caractéristiques des enrochements

Il n’existe évidemment aucune discontinuité absolue entre une terre et des enrochements. Pour

fixer un seuil de perméabilité pour le matériau en place, on peut retenir une valeur de l’ordre de

10-5 m/s (Le Delliou, 2003).

Le masque lui-même peut être réalisé :

A. Masque en béton

Evolution des barrages en enrochements avec masque en béton

Les barrages en enrochement avec masque amont en béton, ont vu le jour dans la région

minière de Sierra Nevada en Californie au cours des années 1850. Jusqu’en 1960. L’enrochement

déversé était utilisé, l’expérience a démontré que les barrages en enrochements avec masque en

béton représentent un type de de barrage sur et économique, bien que le masque amont en béton

soit susceptible de s’endommager et de présenter des fuites en raison de la forte compressibilité de

l’enrochement déversé et présentant de la ségrégation. Pour cette raison, les barrages en

enrochements avec masque en béton ont connu une baisse de popularité. Avec l’apparition de

l’enrochement compacté au rouleau vibrant au cours des années 1950, le développement des

barrages en enrochements avec masque en béton a repris. Même si leur conception se fonde en

grande partie sur les expériences antérieures, les détails de conception et les méthodes de


17

construction ont connu une évolution constante. De nos jours, les barrages en enrochements avec

masque en béton représentent de nouveau un important type de barrages (CIGB, 2010).

Au cours du période de développement s’étalant de 1965 à l’an 2000, de nombreux barrages

en enrochements avec masque en béton ont été construit en guise de remplacement à un barrage-

voute, un barrage-poids ou un barrage en enrochements avec noyau de terre (CIGB, 2010).

Parmi les raisons pour lesquelles un barrage en enrochements avec masque en béton amont a

été adopté, dont les conditions sont défavorables à un barrage en béton, les couts ou encore le

manque de matériaux adéquats pour la construction du noyau d’un barrage en enrochement avec

noyau de terre (CIGB, 2010).

Les barrages en enrochements avec masque en béton représentent un important type de

barrage, pris en considération dès les premières études de faisabilité. Un survol des progrès et des

pratiques actuelles permet de constater que :

Survol des progrès jusqu’aux pratiques actuelles de 1965 à 2000

Les plaintes en béton armé encrées aux fondations, utilisées pour la première fois dans la

construction des barrages d’Exchequer et Cabin Creek, sont devenues pratique courante depuis.

Jusqu’en 1958 environ, on fixait habituellement le masque en béton sur les fondations de roc en

utilisant des parafouilles de béton, tel que décrit par Cook (1960) ; ce fut le cas notamment de Salt

Spring, au barrage de Lower Bear River, et au barrage Wishon.

Cette pratique a changé radicalement après que Terzaghi (1960) a commenté l’article de

Cook ; après avoir déterminé que le parafouille sert seulement a ramené à une valeur acceptable

les pertes dues à la percolation, il a avancé que la procédure la plus économique pour limiter la

percolation consisterait à éliminer le parafouille de béton pour le remplacer par une plinthe encrée

dans les fondations et d’injecter du ciment dans le roc sous la dalle. Selon Terzaghi (1960) :

« Il est plutôt difficile de comprendre comment cette pratique brutale consistant à dynamiter

une tranchée parafouille dans du roc compétent a vu le jour. Il s’agit peut-être des vestiges de

l’époque ou la technique de l’injection de coulis le roc été encore inconnue »

Le traitement des fondations sous la plinthe et en aval de celle-ci fait toujours l’objet d’une

attention particulière (CIGB, 2010).


18

Le gravier est utilisé dans la section transversale du barrage chaque fois que cela est possible

dans le cadre d’une exécution rentable des travaux (CIGB, 2010).

Si le drainage de l’enrochement n’est pas entièrement libre, d’abondantes provisions sont

requises en vue du drainage interne.

Les zones sous le parement constituées de matériaux fortement perméables, semi-perméables

et imperméables ont toute donné des résultats satisfaisant. L’utilisation actuelle de pierres

concassées se moins de 50 ou 75 mm, provenant d’une source saine est compétente, donne des

résultats satisfaisant, en plus d’être économique et efficace (CIGB, 2010).

Le compactage à l’aide d’une plaque vibrante à moins de 3 m du joint périmétral des surfaces

horizontales et inclinées est requis de nos jours. Le rouleau vibrant ne s’approcher suffisamment

de cette zone pour en assurer un compactage adéquat ; un mauvais compactage a déjà causé un

déplacement latéral excessif et des dommages aux lames d’étanchéité. De nombreux barrages

construits récemment utilisent la méthode des bordures profilées, pour assurer la protection du

talus amont pendant la construction et pour permettre un bon compactage. L’utilisation d’une

bordure permet d’éviter d’avoir recours au compactage à l’aide de la plaque vibrante (Resende et

Materon, 2000)

Un filtre fin, de moins de 20 ou 12 mm de dimension maximale, et requis à une distance de 1

à 3 m du joint périmétral, là où se sont déjà produites des fuites. Cela permet de limiter les fuites

et d’assurer un colmatage par le limon ou sable fin limoneux, un matériau non cohérent (CIGB,

2010).

L’épaisseur de la dalle du masque a été réduite de 0,3+0,0067H à 0,3+0,002H (en mètres), ou

est d’une épaisseur constante de 0,3 m pour les barrages en hauteur moyenne (CIGB, 2010).

L’utilisation d’armatures a été réduite de 0,5 % dans toutes les directions à 0,3 % en direction

horizontale et à 0,35 % ou 0,4% en direction verticale et à proximité des appuis latéraux (CIGB,

2010).

Amélioration des méthodes récentes de construction

On pourrait prétendre que, depuis l’application de la méthode des coffrages glissants pour la

réalisation des dalles en béton (méthode devenue classique depuis le début des années 1970), il


19

n’y a eu aucun progrès majeur dans le domaine de la construction des barrages a masque amont en

béton. Cependant, on peut noter certaines améliorations :

a. La classification granulométriques des matériaux de remblai et plus rigoureuse afin de

réduire les tassements du remblai qui supporte les dalles amont en béton. L’épaisseur des

couches de matériaux mise en place dans la zone amont est inférieure à celle des couches

de la zone aval et, en particulier, des matériaux rocheux de petites dimensions sont utilisés

pour réduire les tassements différentiels près des dalles (CIGB, 1988).

b. Pour des raisons géologiques est topographiques, on adopte dans certain cas une ligne

courbe pour l’axe du barrage, dans ce cas, la largeur d’un segment du masque en béton

varie de façon continue avec la hauteur. Une méthode spéciale de coffrage glissant a été

mise en point pour remplir cette condition.

Le barrage Winneke (Australie, hauteur 85 m, 1980) fut le premier barrage de ce

type dont le talus amont est courbe, et dont l’inclinaison change de 1 V/ 1,5 H à 1V/ 2 H,

en raison de conditions géologiques (CIGB, 1988).

c. Un nouveau de type de rouleau vibrant fut mis en point pour le compactage des dalles

amont en béton afin de réduire la durée de travaux. Ce procédé fut mis en œuvre pour la

première fois au barrage Outardes II. Le masque de 8400 m2 fut construit en 9 semaines

(travail de jour), le béton utilisé comportant des granulats de 20 mm environ de

dimensions maximales et présentant un « Slump » de 5 à 7,5 cm. Il en est résulté une

économie de 750 000 dollars sur un budget total de 2 100 000 dollars.

B. Masque en béton bitumineux

Le premier barrage avec masque amont en béton bitumineux fut le barrage de Sawtell,

construit en 1929 aux États-unis (CIGB, 1988).

Le problème de la stabilité du remblai supportant le masque est très important pour les

barrages de ce type, comme d’ailleurs pour les barrages à masque en béton de ciment. Aussi ce

type de masque ne fut-il adopté que lorsque la méthode de construction par couche compactée

commence à être appliquée aux barrages en remblai (CIGB, 1988).


20

Figure I.14 :Composition d’un masque en béton bitumineux (Le Delliou, 2003)

On pourrait penser que le masque en béton bitumineux est de réalisation facile du fait que son

procédé d’exécution ne semble pas très différent de celui utilisé pour les revêtements routiers en

béton bitumineux courant (CIGB, 1988).

On peut dire qu’une certaine standardisation ne fut obtenue dans la méthode de construction

du masque en béton bitumineux qu’à partir du moment où les remblais des digues étaient mis en

place par couches et compacté au rouleau vibrant et qu’après mise en point de nombreux dispositif

de contrôle de la construction (CIGB, 1988).

Actuellement, on dispose de nouveaux dispositifs sur les engins de construction des masques

en béton, permettant un compactage effectif égal à 98 % de la densité réduite avant le passage du

rouleau vibrant pour le compactage, après le matériel de finissage. On peut espérer résoudre à

court terme le problème du rouleau vibrant qui, normalement, travaille avec de l’eau (CIGB,

1988).

Le béton bitumineux présente plusieurs avantages intrinsèques. La validité du masque en

béton bitumineux pour des hauteurs d’eau jusqu’à 200 m a été démontré par les études scientifique

menées en République Fédérale d’Allemagne depuis 1973. Certains ingénieurs pensent que

l’application de cette technique est sans limite de hauteur, la seule limitation étant la disponibilité

du matériel nécessaire (CIGB, 1988).

Le béton bitumineux est un produit qui offre à la fois une bonne étanchéité et une bonne

résistance à la flexion qui lui permet de bien s’adapter aux déformations du masque imposées par

le tassement du massif d’enrochements. Grâce à une aptitude certaine de déformation plastique, il

peut, dans une certaine mesure, être considéré comme autoréparable. Il est généralement mis en


21

œuvre en plusieurs couches superposées avec des décalages, entre chaque couche, des joints pour

limiter les points faibles de l’étanchéité (Le Delliou, 2003).

La stabilité du masque qui risque de « couler » le long de la pente dépend fortement du

dosage en bitume et de la température qui peut atteindre aisément 70° C. elle peut imposer une

pente plus faible du talus amont (m 1,7).

C. Etanchéité par feuilles

Cette technique utilise des membranes souples en matériau synthétique (PVC, hypalon,

néoprène…) souvent protégées par des textiles non tissés pour éviter le poinçonnement. La

protection externe (notamment contre les chocs) est assurée par une dalle ou des éléments

préfabriqués (Le Delliou, 2003)

I.6. Conclusion

À travers ce chapitre, nous avons présenté les différents types des barrages en matériaux

locaux et en béton les plus utilisés en monde.

Afin de réduire le cout et résoudre les difficultés rencontrées sur site, de nombreuses variantes

des barrages et de nouvelles techniques de réalisation ont été adoptées. Dans le chapitre suivant

nous allons citer ces méthodes et de leur projection tout en tenant compte du critère économique.

.

Chapitre : II

Techniques innovantes deréalisation de barrages en

matériaux mixtes


23

II.1. Introduction

Diverses méthodes pour la construction des barrages ont été adoptées dans plusieurs pays,

leur projection dépend des critères économiques et techniques.

II.2. Barrage en remblai avec écran interne en béton bitumineux

Alors que le masque amont en béton bitumineux sera vraisemblablement affecté par les

rayons solaires et les variations thermiques, il n’en sera pas de même pour l’écran interne. Par

contre, si des fuites se produisent, les réparations de l’écran seront beaucoup plus difficiles que

dans le cas d’un masque (CIGB, 1988)

II.2.1. Méthode de construction

Pendant la construction, l’écran interne et le remblai devront monter en même temps (CIGB,

1988).

Deux types de machine ont été mis en point pour la construction de l’écran interne en béton

bitumineux. Les engins les plus anciens comportant un bec, pointé vers l’avant, sur lequel le

matériau de transition est déversé par les chargeurs routiers ; ce matériau est ensuite régalé par la

lame fixée sur l’avant de l’engin qui roule ainsi sur le matériau non compacté. Le béton

bitumineux est déversé sur la zone bordée par les transitions, chauffé et protégé par le bec

déverseur. Les trois zones (noyau + 2 transitions) sont compactées ensemble par un ensemble de

poutres vibrantes et des rouleaux vibrants légers (CIGB, 1988)

Compte tenu notamment du risque de pollution du contact entre couche successives du béton

bitumineux (si les particules fines des matériaux de transitions pénètre sous le bec déverseur) et

des problèmes des conduites d’un engin évolue sur un matériau non compacté, on a mis en point

une « troisième génération » d’engins mettant en place le béton bitumineux avant les transitions

(CIGB, 1988).

Dans ces engins, l’alimentation en béton bitumineux se fait par benne camion, à isolation

thermique. Le béton est déversé dans la trémie au centre de machine. Les parois inferieures de

cette trémie se présentent comme deux coffrages glissants en contact avec la couche de béton mis

en place précédemment ; nouvelle couche de béton bitumineux chaud est déversée et régalée sur

cette surface est puis les matériaux de transition compte tenus dans les trémies placées derrière la

trémie à béton sont déversées contre les coffrages immédiatement après. Plusieurs jeux de poutres


24

vibrantes et de rouleaux vibrants légers assurent la consolidation de l’ensemble des matériaux

(noyau et zones de transition) dès qu’ils viennent en contacte à l’arrière de l’engin. Grâce à divers

équipements spéciaux (appareils électroniques,…etc.), le guidage de l’engin devient très précis

(CIGB, 1988).

Figure II.1 : Chargement du béton bitumineux dans la paveuse (Grenier, 2012)

Figure II.2 : Mise en place du béton bitumineux (Grenier, 2012)

L’épaisseur de chaque levée est habituellement de 200 mm après compactage. À la différence

du masque, le matériau de l’écran interne est calorifugé par le remblai adjacent et garde la chaleur

plus longtemps.

L’avancement est d’habitude limité trois levées par jour, car au-delà le matériau mis en place

précédemment est très déformable pour pouvoir obtenir un compactage satisfaisant des couches

suivantes. La surface recevant chaque levée doit être parfaitement sèche et propre pour assurer une

bonne étanchéité.


25

Figure II.3 : Système de chauffage à infrarouge à l'avant de la paveuse (Grenier, 2012)

Figure II.4 : Opérations de compactage (Grenier, 2012)

Le contrôle de la qualité du béton bitumineux nécessitera la même attention que dans le cas

d’un masque. Des carottes d’essais ne pourront être prélevées dans l’écran interne qu’une fois le

matériau suffisamment refroidi.

Le matériau de l’écran est un mélange de :

A. Squelette à granulométrie serré, sans cohésion, comportant 4 couches posants

(granodiorite concassé), Dmax = 16 mm

B. Sable naturel

C. Filler calcaire

D. Bitume B 65 (6,3 %).

Le béton résultant présente un volume des vides de moins de 2 % (CIGB, 1988).


26

Tableau II.1: Quelques exemples récents de barrages de ce type (CIGB, 1988)

Barrages Hauteur Année d'achevement Pays

High Island West 95 1978 Hong Kong

High Island Est 705 1978 Hong Kong

Finstertal (hauteur du noyau: 96 m 149 1980 Autriche

Kinzing 70 1982 RFA

Storvassdam (hauteur du noyau : 90 m) 140 1986 Norvège

Pour mieux expliquer cette variante, nous allons prendre le barrage de Finstertal (Autriche)

comme exemple:

La topographie particulière du site a conduit à un barrage qui chevauche le seuil rocheux, où

était localisé le débouché de l’ancien lac naturel, surélevé par le barrage. L’axe optimal en relation

avec le volume du remblai et la stabilité de l’ouvrage présentent une légère courbure vers l’amont

(R = 1000 m) dans la partie principale avec une courte courbure en sens contraire sur l’aile droite

(CIGB, 1988).

Une galerie de contrôle, construite en tranchée excavée à l’explosive dans le rocher, et

bétonnée au niveau du fond de fouille, passe sous toute la longueur du barrage depuis l’appui RD

du couronnement jusqu’à l’appui RG. Cette galerie matérialise également le départ du noyau en

béton bitumineux et sert aux injections de contacte et à celles du rideau d’étanchéité (CIGB,

1988).

Cet écran en béton bitumineux constitue l’élément le plus marquant de l’ouvrage. D’une

hauteur de 96 m, il doit résister à une charge hydrostatique. Horizontale de 10000 MN appliqué

sur sa face amont ; au moment de la mise en eau, ce noyau était le plus haut de ce type au monde

de plus c’est le premier à être incliné sur toute sa hauteur. Dans la partie supérieure de l’ouvrage,

cette inclinaison coïncide favorablement avec la direction des vecteurs de déformations et en outre

elle écarte le noyau de la zone de déformations transversales maximales. De plus, cette inclinaison

permet d’augmenter le volume de la recharge aval, donne une direction favorable à la résultante de

la pression hydrostatique (dirigée vers le bas) et, ainsi, permet de raidir le talus aval de façon

important réduisant le volume du remblai. De plus le noyau, bien relié aux transitions transmet une

partie de son poids propre à la recharge aval ; ainsi les déformations néfastes éventuelles du noyau

sont contrecarrées (CIGB, 1988).


27

A l’exception de la partie élargie au contact de la galerie de contrôle (construit

manuellement), le noyau est réalisé par une finisseuse spéciale. Le béton est répondu en couche de

250 mm d’épaisseur, compacté à 200 mm environ par la même machine (rouleaux vibrants de 1 et

2 tonnes) au même temps que les transitions de chaque côté. Les couches du noyau sont mises en

place sans décrochements, l’une sur l’autre, entre des plaques métalliques inclinées tirées par la

finisseuse. Cette méthode est économique en béton bitumineux, mais exige une grande précision

de la conduite de l’engin.

Pour cette raison l’axe de chaque couche est implanté toutes les 10 ou 5 minutes, selon le

rayon de courbure. Les recharges amont et étant placées en couches de 75 ou 100 cm, le niveau de

la surface supérieure de l’ensemble noyau = transitions peuvent être décalé, en plus ou en moins,

d’une valeur égale à l’épaisseur de trois couches.

Figure II.5 :Coupe transversale du barrage de Finstertal (Grenier, 2012)

II.3. Barrages en remblai avec écran interne en sol-ciment

Cette méthode est utilisée pour le barrage de Frauneau, en Allemagne, d’une hauteur de 86 m,

du fait que les matériaux pour noyau provenant de quelques zones d’emprunts manquaient

d’éléments fins, il apparut nécessaire d’augmenter l’étanchéité du noyau. La solution consista à

excaver une tranchée, à sec, jusqu’à une profondeur de 1,20 à 1,50 m, dans le noyau central. De

nombreux essais de laboratoire ont montré que la meilleure composition du sol-ciment était la

suivante : 85% de sable silteux dont, environ, 15 % de silt, 10% de filler argileux et 5% de ciment.

La densité sèche de ce mélange était de 1,45 à 1,50 t/m3. La teneur en eau atteignait 30% environ.


28

Le coefficient de perméabilité déterminé par essais de laboratoire sous un gradient

hydraulique allant jusqu’à i = 100 était de 5.10-9 m/s.

Lors de la construction de la paroi, la hauteur de la tranche de paroi était limitée à 1,20 m-

1,50 m et un géotextile était mis en place, en même temps que le sol-ciment coté aval.

Un important dispositif de mesure et de contrôle fut établi en vue de suivre le comportement

du barrage et de la paroi étanche. Au printemps 1981, un remplissage de la retenue, servant

d’épreuve, commença et on constata que les tassements différentiels entre la paroi et le noyau

adjacent étaient très faibles (CIGB, 1988).

L’application de la paroi étanche réalisée par remplissage d’une tranchée avec du sol-ciment

sous la réserve que des matériaux à noyau, de qualité appropriée ne sont pas disponibles a montré

que cette méthode de construction était économique comparativement à l’amélioration artificielle

des caractéristiques du matériau du noyau.

Figure II.6 :Construction de l’écran interne en sol-ciment


29

Figure II.7 : Digue de Frauneau- coupe transversal (CIGB, 1988).

Légende : 1. Noyau 1a. Paroi moulée à sec 2. Zones de transition 3. Recharges en enrochement 4.

Tapis drainant avec géotextile 5. Batardeau 6. Roche altérée 7. Gneisse du bedrock 8. Galerie

d’injection et de visite.

II.4. Barrages en remblai avec masque amont mince

Récemment, de nombreuses digues comportant un masque d’étanchéité amont en matériau

synthétique ont été construites. Cette tendance s’appuie sur les faits suivants :

A. Des barrages en remblai peuvent être construits économiquement en utilisant des

masques d’étanchéité minces, même si des matériaux imperméables appropriés n’existent

pas à proximité.

B. La mise en place de ce matériau synthétique ne nécessite pas des machines importantes et

compliquées.

C. Le masque peut suivre les tassements normaux du remblai (CIGB, 1988).

II.4.1. Premières utilisations de géomembrane dans les barrages

Le barrage de Contrada Sabetta, construit en Italie en 1959, est le premier exemple

d’utilisation de géomembrane dans un barrage. C’est un ouvrage remarquable parce qu’il est

relativement haut et que la géomembrane est l’unique étanchéité du barrage (Cazzuffi, 1987).

C’est un barrage de 32,5 m de haut, en maçonnerie de pierres sèches, avec des pentes très raides :

1V:1H amont et 1V:1,4H aval. La géomembrane, de 2 mm d’épaisseur, est en polyisobutylène, un

composé élastomérique qui n’est plus utilisé, non point à cause de sa performance, qui est


30

satisfaisante (du moins lorsque la géomembrane est couverte), mais parce que les géomembrane

modernes sont plus faciles à souder.

En 1960 une géomembrane PVC de 0,9 mm d’épaisseur fut utilisée sur un petit barrage en

Slovaquie. Ensuite, pendant sept ans, aucune utilisation de géomembrane dans des barrages n’a été

rapportée. À partir de 1967, avec le barrage de Miel, de 15 m de haut, en France, étanché par une

géomembrane en butyl, on assiste à nouveau à des utilisations de géomembrane dans des barrages.

Il s’agit encore de plusieurs barrages en remblai. Dès lors, le rythme de construction de barrages

avec géomembranes s’accélère (Cazzuffi et al., 2011).

II.4.2. Utilisation des géomembrane dans les barrages en remblai

Selon la CIGB, des géomembrane ont été utilisées dans plus de 160 barrages en remblai. La

distribution par type de géomembrane est la suivante, si l’on ne considère que les 126 barrages

dont la géomembrane a une épaisseur supérieure à 0,7 mm :

a. PVC (acronyme anglais généralement utilisé pour chlorure de polyvinyle), 43%

b. Géomembrane bitumineuse, 14%

c. PEHD (polyéthylène haute densité), 10%

d. Butyl et autres élastomères, 9%

e. CSPE (acronyme anglais généralement utilisé pour polyéthylène chlorosulfoné), 6%

f. LLDPE (acronyme anglais généralement utilisé pour polyéthylène basse densité

linéaire), 5%

g. PP (polypropylène), 5%

h. Autres géomembranes fabriquées en usine, 2%

i. Géomembranes fabriquées in situ, 7%

Dans un barrage en remblai, on peut considérer deux positions pour la géomembrane:

a. La géomembrane peut être sur la pente amont, couverte ou non

b. ou la géomembrane peut être interne, (Cazzuffi et al., 2011).

Selon la base de données de la CIGB, dans 90% des cas où une géomembrane est utilisée dans

un barrage en remblai, elle se trouve sur la pente amont et, dans 10% des cas, elle est interne. Et,

parmi les géomembrane situées sur la pente amont, 70% sont couvertes et 30% exposées.

Environ 30% des géomembrane utilisées à l’amont des barrages en remblai sont exposées.

Ces géomembrane sont soumises à diverses actions potentiellement néfastes :


31

a. dommages par actions mécaniques (impacts, abrasion) dues à diverses causes: glace,

débris flottants, chutes de pierres, animaux, vandales, circulation, etc.

b. dégradation par exposition aux agents de l’environnement (oxygène, UV, chaleur)

c. déplacement par le vent, les vagues, les fluctuations du niveau de la retenue, la gravité

(qui cause du fluage).

Seules des géomembrane ayant une résistance suffisante aux diverses causes de dégradation

peuvent être utilisées exposées.

Dans les autres cas, les géomembrane exposées sont ancrées sur la pente du barrage, en plus

de l’ancrage étanche à la périphérie que l’on trouve dans tous les barrages. Il y a divers systèmes

d’ancrage:

A. Ancrage par multiple tranchées ou poutres

L’ancrage d’une géomembrane sur la pente amont d’un barrage en remblai peut se faire par

un système de tranchées ou de poutres parallèles ou quasi parallèles. Ces tranchées ou poutres sont

en général horizontales ou quasi horizontales. Elles sont quelquefois placées suivant la pente.

L’espacement entre ancrages est déterminé en utilisant la méthodologie développée par Giroud et

ses collaborateurs (Giroud et al., 1995).

Un exemple intéressant est celui du réservoir de Barlovento, de 27 m de profondeur, construit

aux Iles Canaries, Espagne, dans le cratère d’un volcan éteint (Fayoux & Potié, 2006). La

géomembrane (PVC 1,5 mm renforcé par un scrim polyester) est ancrée à quatre niveaux sur les

pentes. Cette géomembrane installée en 1992 a subi des vents de 160 km/h sans dommage.

B. Ancrage par bandes

Le système d’ancrage par bandes est relativement récent. L’étanchéité du barrage et son

ancrage sont faits du même matériau. Etant entièrement réalisé en géomembrane, le système est

très souple et peut suivre de grandes déformations du support (Scuero & Vaschetti, 2009).

Le système d’ancrage est constitué de bandes de géomembrane de 50 cm de large environ

placées le long du talus amont. Une partie de la largeur de chaque bande est enfouie dans la

couche superficielle du talus amont du barrage et le reste de la largeur de la bande dépasse de la

surface de la pente du barrage. L’espacement entre bandes d’ancrage dépend essentiellement de la

résistance au soulèvement par le vent.


32

La couche supérieure du talus amont du barrage dans laquelle les bandes d’ancrage sont

partiellement enfoncées doit être assez rigide pour résister aux efforts d’arrachement des bandes

d’ancrage dus au vent. De plus, cette couche doit, en général, être drainante. Cette couche peut

donc être en gravier stabilisé par une légère dose de ciment ou de bitume.

Les rouleaux de géomembrane sont déroulés à partir de la crête du barrage, puis sont soudés à

la partie des bandes qui dépassent de la surface du talus amont et sont enfin soudés entre eux pour

réaliser une étanchéité continue (Figure II.8).

Figure II.8 :Mise en place et soudure de la géomembrane aux bandes d’ancrage qui dépassent dela pente (Cazzuffi et al., 2011).

Légende : 1. Couche en gravier stabilisé. 2. Géomembrane en cours de déroulement. 3. Partie

visible des bandes d’ancrage dépassant de la surface de la couche de gravier stabilisé. 4. Plinthe en

béton. 5. Panneaux de géomembrane installés (soudés entre eux et soudés aux bandes d’ancrage).

6. Raccordement étanche périphérique.

Le système d’ancrage par bandes a été utilisé pour la première fois au réservoir de Kohrang

(figure II.9), Iran, en 2004 où l’installation a été très rapide et moins coûteuse que les solutions

traditionnelles. La géomembrane utilisée est une géomembrane composite constituée d’une

géomembrane PVC (2 mm d’épaisseur) thermo liée à un géotextile non-tissé de 500 g/m2


33

Figure II.9 :Réservoir de Khorang où les bandes d’ancrage sont visibles sur les pentes et au fond

(Cazzuffi et al., 2011).

C. Ancrage à l’aide de bandes de géomembrane et bordures en béton

Un système similaire à celui décrit dans la section précédente est celui de l’ancrage à l’aide de

courtes bandes de géomembrane (environ 1,6 m de long) ancrés dans des poutrelles horizontales

en béton poreux appelées “bordures” (Figure II.10). La partie visible de chaque bande est soudée à

la suivante, formant ainsi une bande continue de géomembrane le long de la pente. La

géomembrane est ensuite soudée sur ces bandes comme cela est décrit à la section précédente.

Figure II.10 :Système de bordures et bandes d’ancrage (Cazzuffi et al., 2011)

Cette méthode a été utilisée en 2008 à Sar Cheshmeh, Iran, pour la surélévation d’un barrage

de stériles (Figure II.11).


34

Figure II.11 :Barrage de stériles de Sar Cheshmeh, Iran, où l’on voit la mise en place de la

géomembrane et, à gauche, une bande d’ancrage (Cazzuffi et al., 2011).

La construction par mauvais temps exige de grandes précautions : il y a des cas où des

ouvriers ont été piégés dans la membrane lors de vents violents, des cas où la membrane a été

endommagée par des grêlons ce qui a provoqué des fuites après achèvement des travaux.

II.5. Barrages en remblai avec écran d’étanchéité interne

II.5.1. Barrages en remblai avec membrane d’étanchéité interne constituée d’un film

polymère

Des barrages de ce type ont été construits après que des matériaux furent mis au point pour

constituer des membranes minces d’étanchéité. Un des avantages de ce type d’organe est que la

membrane n’est pas soumise aux rayons solaires et aux changements de température, comme ce

serait le cas à l’air libre (CIGB, 1988).

Les caractéristiques du film polymère sont les suivantes

A. une étanchéité presque totale peut être espérée

B. le volume du matériau de la membrane mince beaucoup plus petit que celui de l’argile

d’un barrage en remblai à noyau

C. la membrane mince peut suivre les tassements du remblai.

D. Aucun matériel spécial n’est nécessaire pour la construction de la membrane.

À noter que cette membrane mince ne supporte pas de charge.

En Kirghizstan, le barrage d’Atbashi, de 80 m environ de hauteur, fut construit avec le profil

en travers présenté par la figure ci-dessous :


35

Figure II.12 :Barrage d’Atbashi avec membrane de polyéthlène (CIGB, 1988).

La partie basse comprend un rideau d’injection stabilisant les dépôts d’alluvions dans le lit de

la rivière (8 m), un remblai en sable- gravier (14m) déversé au-dessous du niveau de l’eau sur les

alluvions, surmonté d’un bloc en béton contenant une galerie de visite. Dans la partie supérieure

du barrage, une membrane de polyéthylène est ancrée au bloc de béton aux clavettes en béton sur

les versants du thalweg, constituant ainsi une coupure totale et continue.

II.5.2. Barrages en remblai avec membrane d’étanchéité mince en acier

Ce type de barrage a été construit en Russie dans des régions très froides où la température

descend jusqu’à -50°C et où n’existent pas des matériaux imperméables de bonne qualité (CIGB,

1988).

Pour la constitution de la membrane d’étanchéité du barrage Serebryanskaya, on a utilisé des

palplanches en acier, de forme U, de 1 cm d’épaisseur, de 40 cm de largeur et de 10-12 m de

longueur, assemblées par serrure. La membrane était montée par panneaux de 10-12 m de hauteur

au moyen de grues puis remblayée de terre. La liaison horizontale entre panneaux était réalisée par

soudure électrique. Les interstices entre palplanches, le long des joints d’assemblages, étaient

rendus étanches par une bande de caoutchouc ou un mastique spécial. La stabilité de la membrane

sous l’effet du vent était assurée par des supports qu’étaient enlevés au fur et à mesure que le

remblai montait (CIGB, 1988).

Cependant, dans certains pays, on a hésité à utiliser cette technique pour les ouvrages

importants, faute de connaissance sur le comportement à long terme de film mince. Si les

membranes sont noyées dans le remblai et protégées ainsi contre les rayons UV, on s’interroger

sur le risque d’agression biologique. Par ailleurs il serait difficile d’éliminer le risque de


36

détérioration pendant les travaux, lors des déversements ou du compactage à proximité (CIGB,

1988).

II.6. Barrages en terre et en enrochement avec noyau d’argile humide

Dans les régions à forte pluviosité sur toute l’année, il est souvent difficile de construire les

noyaux d’argiles des barrages en remblai par des méthodes classiques. De telles méthodes de

comportent en général l’utilisation de matériel lourd compactant l’argile à – ou prés de – sa teneur

en eau optimale. Lorsque la teneur en eau naturelle est bien au-dessus de l’optimum, les difficultés

pratiques de séchage de l’argile ont souvent entrainé de sérieux retards dans la construction

(CIGB, 1988).

Une solution consiste à utiliser l’argile à sa teneur en eau naturelle élevée et à accepter le

niveau de compactage plus faible qui en découle et les déformations qui en résultent. Cette

technique a été mise en œuvre avec succès depuis le 19ème siècle au Royaume-Unis (noyaux

d’argiles corroyées) et ailleurs, sur des barrages de hauteur modeste, mais elle n’avait pas été

utilisée jusqu’à présent pour des barrages de grande hauteur. (CIGB, 1988).

La conception « noyau humide » pour un barrage de grande hauteur semble avoir été adoptée

pour la première fois au barrage Monasavu aux iles Fidji, terminé en 1982. Le barrage en

enrochement, de 85 m de hauteur, comporte un noyau constitué d’argile humide, de faible densité

et molle ; il fut construit dans une zone où la hauteur annuelle de pluies atteignait 5300 mm.

(CIGB, 1988).

II.6.1. principes de construction

Le principe de base du « noyau humide » est de réaliser une faible résistance au cisaillement

non drainé pendant la construction. Cela empêche le noyau de transférer sa charge aux recharges

adjacentes par effet d’arc en engendrant des contraintes de cisaillement dans ce noyau. Par

conséquent, il est vraisemblable que les contraintes totales verticales dans tout le noyau

dépasseront celles présentées par des noyaux « consistants » résultant d’un compactage classique.

De plus, les contraintes totales horizontales associées atteindront probablement une proportion

plus élevée par rapport aux contraintes verticales et, ainsi, seront plus grandes en valeurs absolues

que dans le cas d’un noyau classique. Dans un barrage comportant un noyau humide vertical ou

légèrement incliné, les contraintes verticales et horizontales se rapprocheront respectivement des

contraintes principales maximales et minimales, et leurs valeurs seront ainsi moins différentes les

unes des autres et plus élevées que dans un noyau « consistant ».


37

La fracturation hydraulique requiert que la pression hydraulique interne dans le noyau dépasse

en un point la contrainte totale principale minimale, et qu’il ait ensuite propagation à travers le

noyau jusqu’ace qu’une fissure existe de l’amont jusqu’à l’aval. Ce risque est considérablement

réduit dans le noyau en argile molle humide.

Les déformations plus grandes résultant de l’adoption d’un noyau de consistance molle

nécessitent une adaptation de façon à éviter que ne prennent naissance des zones des déformations

élevées qui, si elles sont excessives, peuvent être elles-mêmes à l’origine d’une fracturation

hydraulique. Ce risque est réduit en adaptant la géométrie de l’ouvrage, en particulier le profil

longitudinal (CIGB, 1988).

II.7. Barrages en remblai avec section centrale déversante

Les barrages en remblai déversant, du type Zhaogushe, dont le premier fut réalisé par les

masses populaires dans la région de Wenling province de Zhejiang ont connu une grande vogue

depuis 1958. Ce type de barrage est bien adapté aux régions montagneuses ou les vallées sont

étroites, présentant très peu de terrain meuble et des dépôts fluviatiles peu épais dans le lit de la

rivière, et où un évacuateur à coursier sur rives conduirait à un volume important d’excavation. Ce

type de barrage déversant s’est développé rapidement et actuellement on en dénombre plus de 160

dans toute la province. La hauteur maximal atteint 32,5 m. ces barrages peuvent supporter sans

risque le déversement de faibles débits sous une charge d’eau de 1 m environ (CIGB, 1988).

II.7.1. Structure et tenue du barrage

Le barrage de type Zhaogushe présente un profil en travers composé de 5 parties.

A. À l’aval, une maçonnerie de pierres sèches dont l’axe présente une légère courbure. La

pente de son parement externe est de 1/0,1 à 1/0,3 et sont parement interne est vertical.

B. A l’amont, un noyau incliné en argile.

C. Un prisme central en enrochement

D. Des couches de filtre placées sous le noyau amont.

E. Une crête déversante.

Le barrage type zhaogushe rentre dans la catégorie terre et enrochement, mais il est constitué

principalement d’enrochement. La maçonnerie de pierres sèches est la partie principale en assurant

la sécurité, le noyau amont réalise l’étanchéité, le prisme d’enrochement améliore la stabilité de la

maçonnerie et les filtres assurent un fonctionnement satisfaisant à long terme du noyau en argile.


38

Le barrage type Zhaogushe ne peut pas être classé dans la catégorie « barrage voute en

maçonnerie » ; il ne ressemble pas non plus à un barrage en terre compactée ni à un barrage en

enrochement avec noyau amont incliné. Le parement aval peut être réalisé à la pente de 1/0,1 à

1/0,3 lorsque le bedrock est dur et sain, étant donné que la stabilité est beaucoup augmentée en

adoptant une maçonnerie de pierres sèches à l’aval. Le barrage peut déverser en toute sécurité sous

une certaine hauteur d’eau, si la crête est renforcée et protégée contre l’érosion. Il est également

différent du barrage-poids en maçonnerie. Le noyau d’étanchéité amont en argile, le prisme

d’enrochement et les filtres entre les noyaux et l’enrochement élargissent le corps du barrage, ce

qui assure une stabilité d’ensemble satisfaisante au glissement. Les joints entre la maçonnerie de

pierres sèches et la fondation rocheuse et également les joints à l’intérieur de la maçonnerie sont

ouverts, ce qui fait que la maçonnerie n’est pas soumise à l’effet de la sous-pression due à la

retenue et qu’il n’y a pas de désordres causés par des contraintes de traction. Une roche saine et

dure, de résistance à la compression suffisamment élevée (de préférence, supérieure à 500 kg/

cm2) sera utilisée pour la maçonnerie. Pour un barrage de 30m environ de hauteur, aucune rupture

ne résultera d’un déversement si les pierres destinées à la maçonnerie présentent une forme

convenable permettant d’assurer un contact aussi grand que possible entre éléments (CIGB, 1988).

Le prisme d’enrochement adjacent à la maçonnerie est très important pour la stabilité de celle-

ci. Comme l’angle de frottement interne de l’enrochement est beaucoup plus élevé que celui de la

terre, la poussée active agissant sur la maçonnerie est réduite en utilisant de l’enrochement plutôt

que de la terre (CIGB, 1988).

En outre, l’enrochement perméable peut facilement drainer l’eau qui s’est infiltrée à travers le

noyau incliné et, ainsi, la maçonnerie n’est pas directement sollicitée par la pression d’eau ni par

la sous pression. Du point de vue de la construction, l’enrochement avec un parement amont

dressé à 1/1 assurera une bonne liaison entre le noyau incliné et les filtres et une meilleure

adaptation aux tassements du noyau et des filtres. L’enrochement sera stable et fournira une plus

grande plateforme de travaille pour la pose des pierres de la maçonnerie, l’enrochement étant

monté en même temps que la maçonnerie (CIGB, 1988).


39

Figure II.13 : Coupe de la digue du barrage déversant, en terre et en enrochement (CIGB, 1988).

Légende : 1. Maçonnerie de pierres sèches. 2. Noyau incliné en argile. 3. Enrochement mis en

place par couche. 4. Filtres. 5. Crête de l’évacuateur de crue. 6. Limon rugueuse. 7. Tranchée

parafouille.

II.7.2. Principaux avantages

Du fait de son adaptation aux conditions locales, telles que déversant raides de talweg, et aux

insuffisances de matériaux terreux, et du fait de l’utilisation plus importante de matériaux locaux

que de ciment et d’autres matériaux provenant de l’extérieur du site, la méthode Zhaogushe offre

une nouvelle voie pour la construction de retenues dans des régions montagneuses en vue de

répondre aux besoins en eau d’irrigation des terres agricoles.

Le parement aval de la maçonnerie de pierres sèches étant raides et la crête permettant le

déversement des crues, la hauteur du barrage peut être relativement réduite et on peut espérer une

économie de quelque 40 % sur le volume total d’enrochement et de terre, comparativement au

barrage classique en terre et en enrochement créant une retenue de même capacité. Les difficultés

fréquemment rencontrées lors des fouilles d’un évacuateur avec coursier implanté sur le versant

raide d’une vallée peuvent être évitées en faisant passer les crues sur la crête du barrage. Pour des

retenues situer dans des petits bassins versants et devant être réalisées par étape, le problème de la

dérivation de la rivière et du passage des périodes de crue en toute sécurité peut être également

résolu plus facilement. De ce fait, on peut profiter plus tôt des avantages procurés par le

remplissage des retenues

Dans les régions humides ou très froides, la mise en place d’enrochement est plus facile,

comparativement à la terre, et s’adapte mieux aux conditions de travail dans les zones

montagneuses. De plus, la technique de construction est à la portée des masses populaires.


40

L’utilisation de matériaux locaux conduit à une économie de cout et de travail. De ce fait, ce type

de barrage est bien accueilli par les masses populaires.

II.7.3. Disposition de la crête déverssante

Un trait saillant du barrage type Zhaogushe est la possibilité de déversement des crues sur la

crête de l’ouvrage, c’est-à-dire d’implantation d’un évacuateur de crues sur la crête. Il y a chute

libre de la lame d’eau dans le lit de la rivière et, en général, des dispositifs de dissipation d’énergie

ne sont pas nécessaires (CIGB, 1988).

Pour un barrage type Zhaogushe, de faibles hauteurs, contrôlant un bassin versant

relativement petit, la crête déversante est construite en pierres de taille posées suivant une forme

arquée. Les pierres sont placées parfaitement en contact les uns avec les autres, le long d’une

direction radiale, avec la face la plus grande coté amont ce qui donne un certain effet d’arc. Par

fois, la section longitudinale de l’évacuateur présente une forme concave dans la partie centrale,

avec les parties latérales à un niveau plus élevé, de sorte que la nappe d’eau, pour les faibles

débits, est rejetée loin du pied aval du barrage. Pour des hauteurs d’eau et des débits spécifiques

élevés, la crête de l’évacuateur est constituée de dalles en béton qui dépassent de 20 cm environ le

bord du barrage, ou bien un pertuis circulaire est adopté en crête. Dans le cas de forts débits et

d’une fondation rocheuse de qualité médiocre, un contre barrage peut être construit à l’aval, créant

un matelas d’eau destiné à dissiper l’énergie (CIGB, 1988).

II.8. Barrage en terre armé

A l’instar du béton armé, la terre armée est un massif de terre dans lequel on a disposé à

intervalles réguliers, et selon un plan de pose bien défini, des armatures métalliques plates

permettant à ce nouveau matériau composite de résister aux efforts de traction, donc de pouvoir

tenir verticalement (Vidal, 1969).

Dans la construction des barrages en terre, la Terre armée permet de supprimer la moitié aval

de l‘ouvrage dans des conditions économiques intéressantes. Elle donne la possibilité de réaliser

un ouvrage déversant en aménageant un seuil sur la crête même de l'ouvrage, ce qui rend

inutiles les évacuateurs de crue très couteux qu'il faut autrement construire a cote du barrage. En

cas de crue pendant les travaux, on peut même envisager de laisser une partie du flot déverser

par-dessus la digue encore inachevée, et faire ainsi des économies sur les dérivations provisoires.


41

A ces avantages, la terre Armée ajoute ceux qui lui sont propres: souplesse sur les terrains de

fondation moyennement compacts ou hétérogènes, rapidité de construction et intégration aux

travaux de remblaiement.

Figure II.14 :Coupe type d’un barrage déversant en terre Armée superposée au profil d’un

barrage en terre classique (CIGB, 1993)

II.8.1. Principe de la terre armée

Ce matériau résulte de l’association de deux composants de modules d’élasticité différents.

Une contrainte ou pression appliquée à la masse provoque une déformation du sol. L’effort de

tension ainsi subi sera alors transmis du sol aux armatures de renforcement (Tekkouk et Benzaid,

2011).

II.8.2. Constitution du corps d’un barrage en remblai armé

On observera, tout d’abord qu’un barrage peut être de conception mixte, une partie seulement

étant construite en remblai armé (la partie déversante) (CIGB, 1993).

En principe, l’ensemble du profil en travers est organisé autour d’un massif en remblai armé

qui assure la résistance mécanique du barrage. La peau de ce massif constitue le parement aval (en

principe vertical) du barrage (CIGB, 1993).

Le massif peut ne pas être fondé sur le rocher, puisqu’il peut parfaitement supporter certaines

déformationsd du substratum. Lorsqu’il est construit sur fondation meuble, le parement est

construit au-dessus d’une para fouille en béton coulé en place. En cas de fondation rocheuse, une

longrine en béton est aménagée sous la peau afin d’assurer une géométrie régulière au contour


42

inférieur de cette dernière. On notera qu’il n y a pas de liaison structurale entre la peau et la

longrine ou le para fouille de pied (CIGB, 1993).

Comme l’utilisation de matériaux riches en fines pour le massif armé n’est pas recommandé,

et comme d’autre part les armatures constituent des « invitations » à des circulations d’eau de

l’amont vers l’aval, un principe général est de ne pas se servir du massif de remblai armé comme

étanchéité du barrage : les fonctions « résistance » et « étanchéité » sont donc, normalement,

nettement séparées : le dispositif d’étanchéité est situé à l’amont du massif résistant en remblai

armé, et un drainage est aménagé entre l’étanchéité et le massif en remblai armé. Lorsque les

matériaux constitutifs du massif sont suffisamment perméables et auto filtrants, ils peuvent servir

eux-mêmes de drain (CIGB, 1993).

L’ensemble de l’étanchéité et de son support forment donc une recharge située à l’amont du

massif résistant, avec les apparences et les caractéristiques habituelles d’une recharge amont de

barrage en remblai. On a toutefois utilisé des massifs armés à parement amont vertical pour

surélever des barrages à noyau (CIGB, 1993).

Lorsque le massif en remblai armé sert de déversoir, sa face supérieure doit être protégée

contre l’action de l’écoulement et la pénétration de l’eau. Cette protection est constituée par une

dalle en béton. Le faite d’utiliser le remblai armé comme déversoir nécessite de créer une nappe

déversant libre. On aura donc résoudre les problèmes d’affouillements classiques liés à ce type de

déversoir.

Figure II.15 :Coupe en travers du barrage Vallon des Bimes (France) (CIGB, 1993)

II.8.3. Etanchéité-drainage

Les solutions adoptées pour assurer l’étanchéité du barrage de façon satisfaisante se rapproche

de celle adoptées dans les barrages en tremblai.


43

On retrouve les deux types de solutions classiques :

Elle comprend, d’amont en aval, un Rip Rap, le corps principal de la recharge imperméable,

est un drain vertical entre cette recharge imperméable et le massif armé. Des dispositifs filtrants

doivent être prévus. Pour que le matériau imperméable soit stable, on est conduit à donner au

parement amont une pente modérée .le détail de dispositions constructives s’apparente à celles

retenues pour les barrages en terre homogène à drain cheminée.

Dans les ouvrages réalisés jusqu’à présent le drain cheminé est souvent protégé par un filtre

en géotextile. Il est important d’assurer au drain cheminé un exutoire confortable vers l’aval pour

éviter sa saturation et l’introduction d’eau sous pression dans le massif résistant en remblai armé.

Une telle introduction risquerait en particulier de conduire à des entrainements de fines, qui

seraient préjudiciable à l’intégrité du massif résistant, et de soumettre la peau et le remblai à des

pressions hydrostatiques excessives (CIGB, 1993).

II.8.4. Étanchéité amont mince

Le problème à résoudre est identique à celui qui se présente pour un barrage en remblai

classique. Dans la pratique des ouvrages réalisés jusqu’à présent, dont les dimensions sont

modestes, les circonstances ont été favorables à l’emploi de membranes synthétiques souple.

En ce qui concerne le drainage, là aussi on peut adopter les solutions classiques éprouvées

dans les barrages en remblai, mais il convient de garantir confortablement l’évacuation des eaux

drainées à travers la base du massif en remblai armé (CIGB, 1993).

II.8.5. Etanchéité de la fondation

Les problèmes à résoudre (et leurs solutions) sont les mêmes que ceux posent pour les

barrages en remblai classiques, sous réserve de la présence du massif de remblai armé dans la

partie aval du barrage. Il convient donc d’assurer le drainage de la fondation de manière à éviter

l’introduction de pression d’eau dans le massif armé. Ce drainage peut être combiné avec celui du

corps du barrage.

Les barrages en remblai armé peuvent être facilement adaptés à la construction sur fondation

meuble. Là encore, les solutions classiques pour l’étanchéité et le drainage sont applicables. En

particulier, pour des barrages des hauteurs modérés fondés sur une couche d’alluvions épaisse, la

solution économique pourra être un tapis étanche prolongé vers l’amont allongeant la ligne de

fuite, sont coupure étanche verticale complète (CIGB, 1993)


44

II.8.6. Déversoir

Un déversoir en remblai armé était principalement constitué :

A. D’une dalle de béton qui coiffe le massif en remblai armé

B. De la peau constituant le parement aval du barrage

C. D’un ouvrage aval de réception de la nappe, de dissipation d’énergie et de protection

contre les affouillements

Il convient d’assurer une comptabilité entre les mouvements résiduels de la dalle de

couverture et de la peau du massif en utilisant les mêmes méthodes que celles employées pour les

masques amont en béton des barrages en remblai (CIGB, 1993).

II.8.7. Dimensionnement

Le calcul de la stabilité d'un barrage déversant comporte deux parties à peu près

indépendantes:

A. Le calcul de la stabilité du talus amont vis-à-vis des ruptures par grand glissement

B. Le calcul de la stabilité interne du massif en Terre Armes à l'aval.

La stabilité du massif en terre Armée est à examiner pour deux situations:

A. Le fonctionnement en service normal, pour lequel un haut niveau de sécurité est

requis,

B. La saturation accidentelle, et improbable, ou le barrage ne serait plus étanche et les

drains seraient colmates, ainsi que, le cas échéant.

Le calcul de la stabilité interne du massif en terre armée à l'aval pour deux cas particuliers:

A. L’éventualité d'une crue en cours de travaux, qui saturerait l ‘ensemble des remblais

B. Le calcul de la stabilité du talus amont vis-à-vis des ruptures par grand glissement

II.9. Béton Compacté au Rouleau

II.9.1. Définition

On appelle Béton Compacté au Rouleau (BCR) un béton raide, non armé, d'affaissement nul

composé de ciment, de granulats, d'eau et d'adjuvants, dont la mise en place nécessite un

compactage externe pour être bien consolidé.


45

Du point de vue structural, le BCR est un ouvrage rigide présentant le même comportement

qu'une dalle de béton et est soumis aux mêmes critères de conception.

La portance et la résistance à la déformation des couches de support et celles de roulement

confectionnées dans un tel cas permettent de soumettre celles-ci aux sollicitations d'un trafic

intense.

Le BCR présente une grande résistance et une bonne durabilité donc, est bien adapté aux

charges des équipements lourds.

II.9.2. Historique

Le béton compacté au rouleau a été utilisé régulièrement depuis les années 1920, le plus

souvent comme sous-couche pour les revêtements de routes et de pistes d’aviation. Dans cette

application, il est généralement appelé « béton maigre », ou « béton maigre sec », et autres termes

identiques.

La première suggestion d’utilisation du BCR dans la construction de barrages remonte à 1941.

Le document s’y rapportant était bien en avance sur son époque et ce ne fut qu’à partir de 1960/61

que le BCR fut utilisé dans la construction de barrages. Il semble que cela a débuté lors de la

réalisation du batardeau du barrage Shimen (Taiwan). Le béton constitua le noyau étanche et fut

mis en place en utilisant les méthodes d’exécution des remblais en terre, et compacté au rouleau.

Un autre exemple ancien est le batardeau de Karun I (Iran) (CIGB, 2003).

Le barrage Alpe Gera (Italie), construit entre 1961 et 1964, présentait beaucoup de

caractéristiques que l’on retrouve plus tard dans la construction BCR. Du béton maigre fut utilisé

pour ce barrage, et fut mis en place en couches de 700 mm d’épaisseur, en allant d’une rive à

l’autre de la vallée, évitant ainsi la construction traditionnelle par plots. Les joints de contraction

ont été découpés à travers chaque couche après épandage et compactage du béton. Cependant, le

compactage fut effectué au moyen de bancs de pervibrateurs montés à l’arrière de tracteurs plutôt

que par des rouleaux vibrants. L’étanchéité du barrage fut réalisée en recouvrant totalement le

parement amont de plaques d’acier. Le principal argument qui conduisit à la construction de ce

type de barrage et contribua à ouvrir la voie aux barrages BCR fut une série d’essais en vraie

grandeur montrant qu’aucun dommage ne survenait au béton transporté dès son très jeune âge

(CIGB, 2003).


46

Un rapport a été présenté par Raphael en 1970, dans lequel l’auteur décrit le « barrage-poids

optimal » comme étant un ouvrage constitué d’un matériau stabilisé par du ciment, et dont les

fruits des parements et le dosage en ciment ont été optimisés. L’ouvrage optimisé se situerait entre

les extrêmes : le barrage en remblai, de volume élevé, ne contenant pas de ciment, et le barrage

poids en béton, de volume moindre. Le barrage en remblai dur [16] – voir Chapitre 10 – se

rapproche des idées émises par Raphael (CIGB, 2003).

Au début des années 1970, Moffat développa davantage le concept du barrage poids en BCR.

À la même époque, Cannon présenta des rapports sur les résultats d’essais en vraie grandeur

faisant appel à des rouleaux vibrants pour le compactage du béton sur le chantier de Tims Ford

(États-Unis). Pour la première fois, il fut proposé qu’un BCR contienne une proportion

significative d’adjuvants minéraux dans le liant (CIGB, 2003).

À partir de données fournies par des travaux de recherches et des essais effectués

précédemment par l’US Army Corps of Engineers, une variante BCR fut étudiée pour le barrage

Zintel Canyon (États-Unis), en 1974. Le concept d’un barrage poids plus économique fit un grand

pas en avant lorsqu’on démontra que le profil en travers en enrochement proposé à l’origine

pouvait être réduit à un profil plus caractéristique d’un barrage poids classique. En raison d’une

insuffisance de fonds, la construction du barrage Zintel Canyon ne fut entreprise qu’en 1992 ;

cependant, de nombreuses caractéristiques de sa conception furent reportées sur le barrage Willow

Creek (États-Unis).

Des études approfondies furent exécutées en laboratoire par Price au milieu des années 1970.

Des essais portant sur du béton maigre avec un dosage élevé en cendres volantes et un faible

dosage en ciment furent effectués au Royaume-Uni en 1977. D’autres essais en vraie grandeur

furent exécutés également au Royaume-Uni en 1978-80 et ceux-ci débouchèrent sur la

construction d’un petit barrage BCR en 1982 (CIGB, 2003).

La première utilisation de BCR en volumes importants fut réalisée au barrage de Tarbela

(Pakistan) en 1975 (CIGB, 2003).

En 1985 et 1986, deux barrages situés en deux points opposés du monde introduisirent le

concept d’utilisation d’un dosage élevé en liant dans le BCR, avec une forte proportion

d’adjuvants minéraux. Castilblanco de los Arroyos (Espagne) [et Kengkou (Chine) furent les

premiers barrages BCR dans deux des pays où se développait le BCR pour la construction de


47

barrages. Peu de temps après ces barrages, la construction de barrages BCR débuta également en

Afrique du Sud, au Brésil et au Mexique (CIGB, 2003).

Le barrage Upper Stillwater (États-Unis), constitue un jalon important dans le développement

de la technologie du BCR construit entre 1985 et 1987. Le BCR avait un dosage très élevé en liant

(252 kg/m dont 69 % de cendres volantes). Le barrage a un volume de 1 281 000 m3. Le BCR

s’avéra imperméable et des essais montrèrent que le béton avait d’excellentes propriétés. Les

parements du barrage étaient constitués d’éléments en béton mis en place au moyen d’un coffrage

glissant (CIGB, 2003).

Le barrage Elk Creek (États-Unis), construit en 1987/88, continua le développement de la

méthode de construction BCR. Le BCR fut conçu pour être maniable et l’on s’efforça d’éliminer

la ségrégation du béton, les BCR contenant de faibles dosages en liant. Un mortier de liaison fut

utilisé pour réduire le risque de perméabilité des joints de reprise. Une épaisseur de levée de 600

mm fut adoptée, la mise en place s’effectuant en quatre couches de 150 mm d’épaisseur, épandues

entièrement au moyen de bulldozers avant compactage. À Elk Creek, il fut démontré qu’une

cadence de mise en place de 9 000 m3 /jour était possible sur une base continue. La construction

du barrage fut arrêtée en cours de travaux à cause de problèmes environnementaux et n’a pas été

reprise (CIGB, 2003).

Avec une plus grande expérience et un gain de confiance dans le matériau, l’avancée suivante

du BCR fut l’extension de son utilisation aux barrages du type poids-voûte et, éventuellement, du

type voûte. Dans tous les cas sauf dans quelques-uns où il y a un nombre important d’éléments

insérés dans le barrage, le BCR a remplacé avantageusement le béton classique pour la

construction de barrages

II.9.3. Les composants

II.9.3.1 Les liants

Son utilisation répond à pas mal d'exigences parmi lesquelles la résistance mécanique, les

critères de durabilité exigées ainsi que les contraintes économiques telles que: la disponibilité et le

coût des ajouts, le coût du transport, etc.

Le liant est de type hydraulique, fin, pulvérulent, et peut être :

Le ciment Portland: CPA-CEM I, CPI-CEM II dont la classe varie en fonction des

performances voulues.


48

Les ciments à forte teneur en laitier ou en cendre: CHF-CEM Ill, CLK-CEM III,

CPZ•CEM IV, CLC-CEM V. Ces ciments présentent un début de prise plus lent et un

durcissement plus progressif et permettent d'améliorer les propriétés mécaniques du BCR.

Le dosage classique d'un mélange de BCR est de 200 à 350 kg/m3, soit une teneur en liant de

10 à 15 % de la masse totale des constituants secs.

Il faut noter qu'une teneur trop élevée de ciment favorise les fissures, augmente le coût de

production et ne permet pas nécessairement une augmentation des performances (Lepage, 1996).

II.9.3.2 Les granulats

Les granulats occupent 75 à 85 % du volume total d'un mélange de BCR.

Ils jouent un rôle de remplissage et ont une grande influence, de par leurs caractéristiques

physiques, chimiques et mécaniques sur les propriétés du BCR frais et durci.

Les granulats peuvent être roulés (sable siliceux) ou concassés (sable calcaire, gravier....).

Pour limiter les problèmes de ségrégation et en vue d'une meilleure qualité de surface, la

dimension maximale du granulat doit être inférieure à 20 mm.

Toutes les fractions granulométriques doivent avoir un indice de concassage supérieur à 30%

dans le cas d'un trafic trop faible et environ 100% dans le cas d'un trafic élevé.

Ces granulats ont un indice de plasticité non mesurable et une teneur en matière organique

inférieur à 0,2 %.

Il faut noter que le choix d'un D élevé a comme avantages:

Une économie d'énergie à la préparation des matériaux

Une résistance mécanique plus élevée à dosage de liant constant

Une amélioration du transfert de charges aux joints en l'absence de dispositif

particulier.

Quant aux granulats fins, ils permettent une bonne cohésion à l'état frais, donc une bonne

compacité à l'état durci. Toutefois, un pourcentage élevé de fines entraînerait une demande en eau

importante et donc une baisse de la résistance et un problème de mise en place (Lepage, 1996).


49

II.9.3.3 L’eau

Le BCR étant un béton sec à affaissement nul. Sa teneur en eau doit donc être faible.

Elle est de l'ordre de 4 à 6%, fixé par le laboratoire lors de l'essai Proctor modifié. Quant à la

teneur en eau au chantier, on doit tenir compte des conditions atmosphériques et de transport.

L'eau est de qualité potable avec une teneur en sels dissous inférieurs à 1 g/l et une teneur en

matière de suspension inférieure à 0.5 %.

Il faut noter qu'un excès d'eau entraîne une instabilité rendant l'uni défectueux tandis qu'un

manque d'eau entraîne des défauts de prise localisés (Lepage, 1996).

II.9.3.4 Les adjuvants

Les adjuvants sont utilisés dans le but de faciliter la mise en œuvre des BCR, d'adapter leur

fabrication au temps froid ou au temps chaud, de réduire les coûts de mise en œuvre, d'améliorer

les propriétés du BCR durci voire même de lui conférer des propriétés nouvelles.

Toutefois, dans le cas du BCR, la durée courte de malaxage et la faible quantité d'eau font

qu'il y a une atténuation de l'effet des adjuvants, d'où une augmentation du dosage en adjuvant par

rapport au béton plastique afin d'accroître leur efficacité.

Pas mal de précautions doivent être prises pour leur utilisation. Il est même recommandé de

réaliser des essais au laboratoire afin de déterminer le dosage optimal et de mesurer l'effet sur les

propriétés du BCR frais et durci (Lepage, 1996).

Les principaux adjuvants généralement utilisés dans le BCR sont:

A. Les adjuvants retardateurs de prise

Ces adjuvants augmentent la durée de transport et de mise en place du béton, permettent de

maintenir longtemps la consistance recherchée du béton ou de ménager la contrainte des reprises

de bétonnage (Lepage, 1996).

B. Les adjuvants réducteurs d'eau

Ils ont pour rôle, à consistance égale de réduire le dosage en eau et à dosage en eau constant

d'augmenter l'affaissement au cône d'Abram. Ces adjuvants sont couramment employés dans la

réalisation des BCR puisque permettant une amélioration de l'homogénéité de la pâte (Lepage,

1996).


50

Cependant, ces adjuvants employés à fort dosage peuvent avoir un effet retardateur de prise.

L'utilisation de certains adjuvants dans un chantier de BCR n'est pas courante. Ces adjuvants

sont les suivants:

Les adjuvants accélérateurs de prise

Les fluidifiants.

Ces derniers ne sont pas employés puisqu’entraînant une très grande maniabilité alors que

l'effet d'une maniabilité trop élevée est néfaste pour un mélange de BCR (ressuage, déformation

excessive à la suite du compactage...).

Aucune conception universellement acceptée a encore été obtenue pour le béton compacté par

rouleau, cette conception est différente d’un pays à l’autre, on distingue:

Le barrage en BCR maigre (faible dosage en liant) : dosage en liant (ciment Portland

et adjuvants minéraux) < 100 kg/m3

La méthode RCD qui était utilisée au Japon ;

Le BCR à forte teneur en pâte (dosage élevé en liant) : dosage en liant > 150 kg/m3

Bien que ce classement soit essentiellement basé sur les dosages en liant, chaque méthode a

une philosophie légèrement différente concernant la conception des barrages.

Tableau II.2 : Classification des barrages BCR

Classification Dosage faible enliant RCD Dosage moyen en

liantDosage élevé en

liant

Dosage en liant (kg/m3) < 99 120-130 100 - 49 > 150

Teneur en adjuvants minéraux (%) 0-40 20-35 20 - 60 30 - 80

épaisseur des couches (mm) 300 750 - 1000 300 300

Masque amont Oui Oui Généralement Néant

II.9.4. La méthode japonaise « RCD »

Les barrages en RCD ne sont pas considérés comme un nouveau type des barrages, mais

plutôt comme une nouvelle méthode de construction, les performances obtenues par cette méthode

sont les mêmes qu’un barrage poids en béton classique.


51

Elle utilise un matériau très proche de béton classique et une réalisation de barrage poids à

plots indépendants équipés de joints de dilatation, l’épaisseur des couches varie entre 700 et 1000

mm comparativement à 300 mm pour les autres méthodes.

Les deux critères de base qui régissent cette méthode sont :

Le contenu en ciment doit être le plus bas possible. Des cendres volantes sont utilisées

pour limiter la chaleur d'hydratation et un adjuvant chimique pour diminuer la quantité

d'eau de gâchage

le rapport (granulat fin)/ (total des granulats) est plus dev6 que dans les bétons de

masse conventionnels pour diminuer la ségrégation et faciliter le compactage par les

rouleaux vibrateurs.

Le choix de la quantité de matières cimentaires est fait en fonction des critères de résistance.

Cependant, pour la majorité des projets réalisés avec cette méthode, la teneur en liant est

comprise entre 120 et 130 kg/m3 comportant de 20 à 30 40 de cendres volantes. La quantité d'eau

est choisie à l'aide de deux relations, soit celle de la résistance à la compression et celle du temps

Vebe1 en fonction de la teneur en eau. Normalement, un temps Vebe de 20 secondes est accepté.

Pour ce qui est de la granulométrie du gros granulat, des essais à la table vibrante sont

effectués pour optimiser la courbe du gros granulat. Ensuite, quelques BCR sont confectionnés en

variant le rapport sable/granulat et en mesurant le temps Vebe. Le BCR ayant le temps Vebe le

plus faible est sélectionné. Des essais de résistance à la compression doivent être refaits pour

ajuster la quantité de liant s'il y a lieu (Shigeharu et Nagayama, 2000).

II.9.5. Le barrage en remblai dur

Dans l’optique d’une plus grande économie dans la fabrication du matériau BCR, on a

cherché à diminuer encore la teneur en ciment et à utiliser des alluvions naturelles, si possible sans

traitement préalable. Cependant, il est né le concept de remblai dur dont les caractéristiques sont

les suivantes :

profil symétrique de fruits compris entre 0,5et 0,9, l'optimum mécanique étant obtenu

pour des fruits de 0,7 (Degoutte, 2002).

1 Essai est particulièrement adapté au béton très fluide, fortement dosé en superplastifiant. Le diamètre du plus grosgranulat ne doit pas dépasser 40 mm


52

distinction des fonctions d’étanchéité assurées par un masque amont, et des fonctions

de stabilité assurées par le massif de remblai dur (Degoutte, 2002).

Remblai dur qui est un BCR où on recherche l’économie maximale par utilisation des

matériaux naturels avec un traitement minimum et un dosage en ciment également

minimum (de l’ordre de 50 kg/m3) (Degoutte, 2002).

Un module de déformation du remblai dur qu’on peut estimer significativement

inférieur à celui du béton conventionnel vibré, dépendant bien sûr de la nature et de la

granulométrie des agrégats ainsi que du dosage en liant (Degoutte, 2002).

Le profil symétrique transmet des sollicitations faibles sur la fondation. Sous poids propre, les

contraintes sont uniformes et de l’ordre de deux fois plus faibles que sous le pied amont d’un

profil poids classique. Le remplissage et l’exploitation de la retenue ne modifient que très

légèrement les contraintes normales et l’ensemble du contact béton fondation reste quasi-

uniformément comprimé (Degoutte, 2002).

Ces caractéristiques permettent d’envisager un barrage poids sur des fondations rocheuses

médiocres qui ne conviendraient pas à la construction d’un barrage poids traditionnel (Degoutte,

2002).

Le barrage symétrique garde les avantages de l’ouvrage rigide vis-à-vis des fonctions

hydrauliques et s’accommode d’une fondation rocheuse de caractéristiques mécaniques médiocres

(Degoutte, 2002).

Ajoutons que le barrage symétrique en remblai dur a un bon comportement en cas de séisme,

et peut sans dommages majeurs subir d’importantes crues de chantier (Degoutte, 2002).

La première proposition d’un profil en travers symétrique remonte à 1970. L’idée consistait à

concevoir un profil de barrage situé grosso modo entre le barrage-poids et le barrage en remblai,

en utilisant un matériau dont les caractéristiques se situaient entre le béton et le sol (CIGB, 2003).

Le barrage de ZRIZER, de 40 m de hauteur, est implanté sur une fondation de très mauvaise

qualité et très déformable au Maroc, où il était opportun de concevoir un ouvrage poids déversant.


53

Figure III.16 : Coupe transversale barrage de ZRIZER, au MAROC (CIGB, 2000).

En vue de simplifier la construction, le projeteur a choisi des parements de fruit 0,7, réalisés

au moyen de coffrages économiques. Un “ masque ” en béton classique fut prévu à l’intérieur du

profil et devait être construit sans coffrage, en même temps que le corps du barrage (CIGB, 2000).

Cette conception est simple et séduisante. Cependant, on peut craindre, avec juste raison, que

l’étanchéité ne soit pas aussi bonne ou aussi sûre que celle d’un masque construit après la mise en

place du remblai dur (béton compacté économique). La solution fut finalement écartée par le

maître d’ouvrage en raison de la déformabilité excessive de la fondation (CIGB, 2000).

L’idée peut être prise en considération pour des barrages de faible hauteur (h<30 m).

II.9.5.1. Perméabilité et déformabilité

Une faible perméabilité est parfois difficile à obtenir dans le corps d’un barrage BCR,

principalement à cause de la forte anisotropie résultant de la mise en place du BCR, bien qu’il y ait

un nombre important de barrages BCR qui aient rempli cet objectif de faible perméabilité. Dans le

cas d’un barrage en remblai dur à profil symétrique, l’étanchéité est obtenue au moyen d’un

masque amont,

Le masque amont est une partie intégrante d’un barrage en remblai dur à profil symétrique. La

conception est identique à celle appliquée au barrage en enrochement à masque amont en béton :

masque étanche sur un remblai perméable (CIGB, 2003).


54

Plus le remblai sera perméable, plus le comportement du barrage sera satisfaisant. En fait,

une perméabilité élevée résultera généralement de la méthode de construction utilisée. Cela traduit

également que la ségrégation peut être tolérée. La déformabilité d’un béton ou d’un BCR est

parfois plus faible que celle de la masse rocheuse sur laquelle il est mis en place. Le corps du

barrage peut se comporter comme un solide rigide supporté par un milieu plus déformable, si les

conditions de fondation ne sont pas totalement satisfaisantes. Cela peut engendrer des contraintes

dans l’ouvrage et une fissuration. L’obtention d’un matériau de faible rigidité est donc un avantage

du point de vue structural. Comme pour la perméabilité élevée, une faible rigidité résultera de la

résistance non confinée limitée du remblai dur. En fait, le module du remblai dur dépend beaucoup

de la rigidité des granulats, de leurs courbes granulométriques, de la nature et de la proportion de

fines. On peut prévoir que le module d’un remblai dur sera inférieur à 10 GPa (CIGB, 2003).

II.9.5.2. Dosages et mise en place du remblai dur

A. Dosages du remblai dur

Les granulats peuvent être constitués d’alluvions de dimension maximale élevée, ou de roche

concassée de faible résistance comportant un traitement minimal du fait que de larges plages

granulométriques sont acceptables. Une forte teneur en fines est également acceptable et même

des silts de faible plasticité (IP < 9) peuvent être incorporés (CIGB, 2003).

Une quantité minimale de liant sera prévue en vue d’obtenir la résistance à la compression à

180 jours requise (CIGB, 2003).

Un faible dosage en ciment est une caractéristique de base d’un remblai dur. Diverses études

ont montré qu’une résistance à la compression à 90 jours de 5 MPa pouvait être obtenue avec un

dosage en ciment de 50 kg/m3 (CIGB, 2003).

B. Mise en place

La mise en place du remblai dur peut être réalisée de la même façon que celle du BCR

normal. L’épaisseur des couches est généralement de l’ordre de 300 mm après compactage

(CIGB, 2003).

Cependant, la possibilité d’adopter des spécifications de mise en place moins contraignantes

constitue le principal avantage du remblai dur :


55

Le traitement des surfaces des levées est réduit au minimum du fait que seule une

résistance au cisaillement par frottement est requise. Des joints secs sont acceptables

sans traitement spécial avant la mise en place de la couche suivante.

Une ségrégation n’est pas préjudiciable à la spécification de faible résistance globale.

Des joints horizontaux perméables ne compromettront pas la stabilité globale, étant

donné que l’organe étanche est un masque amont comme dans le cas d’un barrage en

enrochement à masque amont. Il n’est donc pas nécessaire de prévoir des couches de

liaison après formation de joints secs ou dans la zone amont du barrage.

Des joints de contraction n’étant pas requis, l’utilisation de coffrages n’est pas

nécessaire pour le corps du barrage en remblai dur à profil symétrique ; si les fruits

amont et aval sont supérieurs à 0,75 - 1,0:1 (H:V), des parements non coffrés peuvent

être adoptés.

II.9.6. Association du BCR avec du remblai

Le BCR a été utilisé principalement pour des barrages de hauteur supérieure à 30 m où la

largeur du profil favorise les accès, la circulation et le travail des engins lourds. Comme la

technique et le matériel nécessaires pour le BCR sont essentiellement les mêmes que ceux pour les

travaux de terrassement, il est raisonnablement possible de projeter des solutions de barrages

mixtes, bon marché, en faisant l’usage le plus efficace des deux types de matériaux. Il y a deux cas

de barrages de ce type. Dans les deux cas, la durée réelle de construction impliquée peut n’être que

de quelques mois (CIGB, 2010).

Le premier profil peut être spécialement attractif s’il y a une possibilité de fondation au rocher

et s’il est difficile de trouver de la terre étanche comme remblai. Dans ce cas, le remblai ne

servirait que par son poids et le coût serait très bas. Il serait placé sur le sol naturel et comprendrait

les matériaux extraits des fouilles sous le BCR. Si des zones filtrantes sont nécessaires de part et

d’autre du BCR, il serait possible d’utiliser les mêmes matériaux que les agrégats pour le BCR.

Dans la construction montrée, on suppose que le BCR serait mis en place en même temps que le

remblai. Les coûts unitaires du BCR sont beaucoup plus bas que pour le béton conventionnel et

l’usage d’un noyau en BCR facilitera grandement la transition avec les profils en béton de

l’évacuateur de crue ou de la prise d’eau. La solution est aussi favorable du point de vue de

l’environnement car les matériaux des remblais pourront être extraits de l’emprise du réservoir et

le parement aval recevoir un aménagement paysager avec un engazonnement, des buissons et des


56

arbres. Peu ou pas de protections contre les vagues seront nécessaires à l’amont. La solution

montrée peut ne pas être particulièrement séduisante dans les zones sismiques, néanmoins le

concept peut être facilement adapté pour fournir des projets acceptables vis-à-vis des séismes

(CIGB, 2010).

Figure II.17 : Digue mixte « premier cas » (CIGB, 2010).

Le deuxième profil a été utilisé pour augmenter la sécurité d’à peu près 100 barrages de faible

hauteur aux Etats-Unis. Elle pourrait être utilisée pour de nouveaux barrages de moins de 15 m de

hauteur, pour éviter d’avoir des évacuateurs de crue (CIGB, 2010).

Figure II.18 : Digue mixte « deuxième cas » (CIGB, 2010).

II.9.7. Description du procédé

II.9.7.1. B.C.R. est un béton faiblement dosé en liant

La teneur en liant est, en général, différente suivant les parties de l'ouvrage (plus élevée sur

les parties externes), mais reste de l'ordre de 100 à 200 kg par m3.

Le liant est constitué de ciment et de cendres volantes, ces dernières dans une proportion

pouvant aller jusqu'aux deux tiers du liant.


57

La réduction des quantités de ciment permet de diminuer les coûts et d'obtenir un liant à prise

lente, ce qui diminue l'élévation de température provoquée par la prise du béton et limite le retrait

thermique (Degoutte et al., 1998).

II.9.7.2. B.C.R. est mis en œuvre à faible teneur en eau

Le passage des engins de compactage exige un produit très sec, tel que l'affaissement au cône

d'Abrams soit nul. La détermination de la teneur en eau optimale se fait couramment, comme en

mécanique des sols, à l'aide de l'essai Proctor sur grand moule afin de tenir compte de la

granulométrie du matériau. On utilise aussi un essai dénommé VeBe consistant à étudier le

comportement d'éprouvettes normalisées sur une table vibrante.

La faible teneur en eau à la mise en œuvre permet ainsi de diminuer le retrait hydraulique du

béton et d'améliorer sa résistance à long terme, toutes choses égales par ailleurs. Ce sera bien sûr

également un atout pour réaliser des chantiers en Afrique sèche où l'approvisionnement en eau

pose souvent des problèmes difficiles à résoudre (Degoutte et al., 1998).

II.9.7.3. B.C.R. est mis en œuvre en couches minces

Le matériau, fabriqué dans des centrales à béton classiques ou à malaxage continu à gros

débit, est acheminé sur l'ouvrage par camion benne ou bande transporteuse.

Il est étalé au bouteur en couches minces de 0,30 à 0,50 m. L'épaisseur des couches est

commandée par des contraintes d'efficacité de compactage et de cadences de chantier. Le point

délicat est la liaison entre couches successives qui présente une double faiblesse potentielle: forte

perméabilité et résistance mécanique médiocre.

L'idéal pour avoir une bonne liaison consiste bien sûr à mettre en place la couche supérieure

ayant que la couche inférieure n'ait fait prise (reprise chaude), ce qui dispense de la mise en place

d'un mortier.

Il faut par ailleurs éviter les différences de granulométrie entre la partie inférieure et la partie

supérieure d'une couche (ségrégation, remontée de laitance). Lorsque le temps entre la mise en

place de deux couches successives dépasse une certaine limite (dépendant du type de ciment et de

la température ambiante), on est dans les conditions d'une reprise froide et il est nécessaire de

traiter les liaisons entre couches par un mortier de reprise sur 2 à 3 cm d'épaisseur (Degoutte et al.,

1998).


58

II.9.7.4. B.C.R. est fortement compacté

L'intérêt de l'utilisation des rouleaux vibrants par rapport à la mise en œuvre classique avec

aiguille vibrante, est triple :

Ils sont plus adaptés à la faible plasticité du mélange

Ils ont un grand rendement

Ils compactent le matériau avec une énergie beaucoup plus élevée, ce qui permet

d'approcher les densités obtenues avec un béton classique (Degoutte et al., 1998).

II.9.7.5. L'ouvrage doit avoir une étanchéité spécifique

Un ouvrage réalisé en béton compacté au rouleau ne peut en général pas être considéré

comme étanche en grand, surtout du fait des reprises entre couches.

C'est pourquoi l'étanchéité de certains barrages construits en B.C.R. est assurée par un

parement amont vertical en béton vibré traditionnel, équipé de joints de dilatation avec water

stops. Ce parement amont sert de coffrage pour le B.C.R. du corps de barrage (cas du barrage de

Petit Saut). Cette étanchéité pourrait être également assurée par une géomembrane ou un enduit

approprié sur le parement amont de l'ouvrage (cas du barrage du Riou). Il est enfin des cas où

l'étanchéité n'est pas un objectif fondamental et où le B.C.R. peut se suffire à lui-même,

moyennant quelques précautions : barrages uniquement écrêteurs de crues, batardeaux provisoires,

etc (Degoutte et al., 1998).

II.9.8. Avantages du BCR

Le béton compacté au rouleau, comme un nouveau procédé de construction, possède des

avantages incontestables liés aux gains de temps et d'argent. On estime que le coût approximatif

du BCR est 20% à 30% plus faible que celui du béton de masse conventionnel. Cette différence

dans les coûts s'explique par :

le faible volume des matériaux cimentaires par rapport à celui des granulats, qui

constituent environ 85% du volume du BCR;

les faibles coûts de production, de mise en place et de compactage (pas ou peu de

coffrage)

le rythme de construction rapide (taux de mise en place élevé)


59

Le taux de mise en place élevé du BCR permet, comme dans le cas de certains grands projets,

de réduire le temps de construction d'une à deux années comparativement à la solution en

remblai. D'autres avantages liés à une construction rapide incluent aussi les coûts administratifs

réduits ainsi que les bénéfices découlant d'une mise en service plus rapide de l'ouvrage. En

somme, l'utilisation du BCR pour la construction d'un ouvrage offre des avantages économiques

sur tous les aspects liés au temps (Lepage, 1996).

II.9.9. Inconvénients du BCR

Le principal inconvénient pour les BCR est le débit de production qu'il est possible d'obtenir

avec des équipements de production conventionnels. Dans la plupart des projets réalisés jusqu'à

maintenant, les malaxeurs à béton conventionnel utilisés pour la production des BCR ne semblent

pas nécessairement conçus pour malaxer des BCR qui ont une consistance beaucoup plus sèche.

Donc, pour obtenir un mélange homogène, les volumes des BCR à malaxer doivent être moindres

ce qui rallonge le temps de malaxage et diminue le taux de production.

Dans les grands projets de construction en BCR. On utilise de plus en plus des installations

de production en continu (similaires à celles utilisées pour les enrobés bitumineux) qui ont des

taux de production beaucoup plus importants (Lepage, 1996).

II.10. Conclusion

Plusieurs techniques innovantes ont apparu afin de bien exploiter les matériaux disponibles

sur cite, faciliter leurs mise en place et réduire le coût.

La plupart des techniques innovantes touchent en premier lieu les organes d’étanchéité interne

et externe.

Il y a aussi les barrages en BCR qui représentent la technique la plus réussie et la plus

répandue, mais elle n’a pas encore une conception universellement acceptée. L’économie est le

critère majeur pour projeter ces types de barrage.

Chapitre : III

Critères économiques deprojection de barrages en

matériaux mixtes


61

III.1. Introduction

Depuis 1950, les investissements dans le monde concernant les barrages s’élèvent à plus de 40

Milliards (US) par an et totalisent donc à présent 2000 milliards Dollars (US).

Selon les analyses de la commission internationale des grands barrages (CIGB) sur le rôle des

barrages au 21ème siècle et les tendances actuelles, il est probable que ce taux annuel

d’investissement se poursuivra dans les prochaines décennies et pourra même s’accroître. La

plupart de ces investissements auront lieu dans les pays en développement pour atteindre peut-être

500 milliards d’USD dans les 20 prochaines années (CIGB, 2010).

La part faite à l’aspect économique est très importante dans le domaine de la construction des

barrages, pour cela, dans ce chapitre nous allons faire présenter sur les différents critères

économiques de projection des barrages en matériaux mixtes.

III.2. Economie dans la réalisation des barrages

Afin de réduire le cout d’investissement et la durée du projet, des critères économiques ont été

mis en place pour la projection des barrages :

1. Le projet qui permettra d’avoir le plus court délai de construction possible (ou en d’autres

termes, la production de revenue ou de bénéfices tirés du projet) sera normalement le projet

optimal du point de vue économique. Cette observation est valable si le but de l’aménagement

pour l’hydroélectricité mais, dans d’autres cas, une optimisation entre le coût et le délai de

construction est à envisager.

2. Le projet qui permettra une séquence de construction sans interruption ou des pics répétés

pour un même type de travail, par exemple, le placement du béton avec une distribution

uniforme tout au long de la construction, conduira aussi à l’aménagement le plus économique.

3. Le projet dans lequel on pourra éviter d’avoir un stockage intermédiaire de quantités

substantielles de déblais provenant des fouilles et réutilisés comme agrégats de bétons ou

enrochements, aura un impact important sur les coûts de construction.

4. Le projet qui produit une utilisation équilibrée de matériaux entre les excavations requises et

les éléments définitifs du projet, par exemple les déblais provenant du chenal de l’évacuateur

de crue et utilisés dans le barrage en remblai. Ceci doit être très bien étudié parce que le

rythme d’excavation doit être synchronisé avec le rythme de construction du remblai, sinon il

sera nécessaire d’avoir un stockage intermédiaire coûteux.


62

III.3. Influence du coût sur la réalisation des barrages poids

Les barrages-poids représentent environ 10% des 45 000 grands barrages dans le monde, leur

réalisation est souvent liée aux conditions économiques des pays concernés comme le montre le

tableau suivant.

Tableau III.1 : Répartition des barrages poids dans le monde (CIGB,2000)

Pays industrialisés Pays non industrialisés

Nombre des grands barrages 15000 30000

Poids 22% 4%

Voûte 6% 4%

Contreforts et voûtes multiples 3% --

Total des barrages en béton et en maçonnerie 31% 8%

Total des barrages en remblai 69% 92%

Dans le pays où la main d’œuvre est très bon marché (Chine, Inde, etc…), les barrages-poids

étaient moins compétitifs que les barrages en remblai construit à la main. Le tableau III.1 montre

bien que les barrages-poids sont très chers et leur réalisation demande une main d’œuvres

qualifiée avec une grande mécanisation.

Pour cela, en vue de rendre les barrages poids moins chers et sûrs plusieurs solutions ont été

proposées comme :

1- adaptation du profil en travers du barrage au site

2- utilisation du béton avec un faible dosage.

III.4. Techniques économiques dans la construction des barrages en matériau mixtesIII.4.1. Barrage en béton compacté au rouleau (BCR)

Depuis l’apparition et le succès des barrages en BCR, les constructions de barrage-poids en

béton conventionnel ont pratiquement disparu de la scène. La raison est bien connue et s’explique

par les considérations économiques. Le BCR est une méthode de construction des ouvrages en

béton de masse qui combine les avantages d’une construction rapide et mécanisée avec des

réductions d’emploi de ciment si on le compare avec le Béton Conventionnel. Cependant, le

facteur-clé pour les économies est la réduction des délais de construction et l’utilisation intensive

des équipements mécanisés (CIGB, 2010).

Le corps du barrage est formé de couches construites en étalant et en compactant le béton. Si

les couches sont mises en place en une séquence rapide pour permettre le placement de chaque


63

levée avant la prise de la couche inférieure, aucun traitement n’est nécessaire. Si ceci ne peut se

faire, des discontinuités pourront apparaître et l’intégrité structurelle et l’étanchéité recherchées

peuvent être mises en danger.

Des joints verticaux (waterstops) et des inducteurs de fissure seront nécessaires pour contrôler

les effets des changements de température et dans certains cas des membranes étanches sont

incorporées dans le parement amont. Tous ces éléments peuvent perturber la construction et causer

non seulement des retards mais aussi des dépenses liées au recours à des métiers plus spécialisés

(CIGB, 2010).

Le barrage de Willow Creek, situé à Heppner, Oregon, USA, est le premier barrage à être

entièrement construit en béton compacté au rouleau. La hauteur du barrage est de 66 m, sa

longueur en crête de 518 m et son volume de 313486 m3. Comparativement à la solution

enrochement, le volume du barrage fut réduit de 75 %.

Figure III.1 : Coupe transversale du barrage de Willow Creek (CIGB, 2003)

Le béton du barrage comprend quatre compositions différentes adaptées à différentes zones

du barrage comme le montre le tableau III.1


64

Tableau III.2 : Composition du béton du barrage de Willow Creek (CIGB, 1988)

Parement de l'évacuateur Parement aval Parement amont Béton maigre

Ciment (kg/ m3) 186 104 104 47

Cendre volante (kg/m3) 80 47 0 19

Dimension max. des granulats (mm) 38 76 76 76

Densité (Kg/m3) 2531 2531 2531 2531

Résistance à 90 jours (Mpa) 33 19 15 8

Le coût du barrage est estimé à 14 millions dollars, ce qui a permis de prévoyait 9 millions

dollars par rapport à un barrage en enrochement avec un évacuateur de crues, le prix du mètre

cube du béton BCR contenant le ciment, cendre volante, granulats, transport et mise en place vaut

26 $ ce qui représente presque le tiers du coût d’un barrage poids en béton conventionnel est de

l’ordre de 6970,00 DA ( 85 $/) par m3

Des nouvelles techniques économiques sont apparues pour la construction des barrages en

béton compacté au rouleau :

III.4.2. Barrage BCR selon la technique des Couches Inclinées

La Méthode des Couches Inclinées (MCI) développée à l’origine durant la construction du

projet de Jiangya en Chine (1997), consiste à répandre le BCR en couches inclinées d’épaisseur de

0,3 mètres, avec des pentes variant de 1 sur 8 à 1 sur 20, et formant une simple levée d’épaisseur

de 3 à 4 m comme il est illustré en figure III.2.

Figure III.2 : Mise en place du BCR par la méthode des couches inclinées (Forbes, 2003)


65

Dans le barrage de Jiangya en Chine, des blocs de béton préfabriqués ont été utilisés pour

former les étapes de la face aval du barrage, avec des plaques d'acier séparant les blocs de béton

du BCR. Ce système a commencé avec le placement du RCC horizontale à la partie inférieure du

barrage et a continué avec la méthode de couche inclinée adopté lors de la construction (Forbes,

2003).

Figure III.3 : Installation des blocs en béton préfabriqués, barrage de Jiangya (Forbes, 2003)

Un "pied" a d'abord été placé à partir de laquelle commence la pente, comme il est illustré :

Figure III.4 : Technique de disposition des couches dans le barrage de Jiangya (Forbes, 2003)

Chaque couche en pente a été classée première à la forme étagée en aval avec les procédures

antidumping d'étalement compactage progressant à travers le barrage de la face amont (Forbes,

2003).


66

Figure III.5 : Réalisation du barrage de Jiangya par la méthode de couches inclinées (Forbes,

2003)

Pour le barrage de Wirgane au Maroc, de taille moyenne, cette méthode a en plus permis, en

plaçant le BCR successivement en rive gauche et en rive droite, de diminuer le nombre de

coffrages pour les deux parements du barrage. De plus, en mettant en place le BCR de la rive

gauche, simultanément et sans interférence, avec le BCV des ouvrages annexes en rive droite, on a

pu réduire la durée totale de construction (CIGB, 2010).

La MCI représente un changement utile par rapport à la méthode de construction d’origine par

couches horizontales de BCR, lorsque la surface des couches à mettre en place est grande. Elle a

plusieurs avantages :

A. L'avantage le plus important de l'utilisation de la méthode de la couche inclinée dans un

barrage BCR est sans aucun doute l'amélioration de la sécurité réalisé en produisant un BCR

monolithique homogène, à travers les joints entre couches. Ceci est accompli en limiter le

nombre de joints de levage, une tous les trois mètres, ce qui réduit le nombre d'articulations

horizontales de levage jusqu'à 90 pour cent, ou de 50 pour cent par rapport à barrage en

béton conventionnel (Forbes, 2003).

B. La réduction de la surface totale du BCR qui doit être durcie (Forbes, 2003).

C. La réduction de la surface exposée du BCR frais qui pourrait être endommagé par la pluie ou

des conditions de gel et, par conséquent, le volume de RCC (Forbes, 2003).


67

III.4.3. Variante BCR enrichi au mortier

Une autre amélioration très notable, largement utilisée à présent et qui contribue

significativement à des réductions de coûts, est le BCR enrichi au mortier (Grouted Enriched RCC

ou GE-RCC en anglais). C’est aussi une technologie d’origine chinoise utilisée maintenant pour

rendre plus étanches le parement amont du barrage et le contact de ce dernier avec les rives. Il

remplace effectivement d’autres méthodes telles que l’utilisation de zones équivalentes en BCV.

La méthode GE-RCC consiste à répandre un coulis ciment-eau sur la zone à traiter en BCR non

compacté en quantités suffisantes pour être entièrement absorbé par le BCR précédemment mis en

place et ensuite de vibrer la zone en question à l’aide d’aiguilles vibrantes comme dans la méthode

conventionnelle (CIGB, 2010).

Figure III.6 : réalisation d’une paroi d’étanchéité par un coulis ciment-eau, barrage de La Miel

(International Milestone RCC Project, 2002)

Malgré l’étanchéité supplémentaire de la zone traitée, pour les très hauts barrages, tels que le

barrage de La Miel de 188 m de hauteur, en Colombie, une étanchéité par revêtement externe,

dans ce cas une membrane en PCV, a été appliquée en plus de la zone traitée par la méthode GE-

RCC (CIGB, 2010).


68

Figure III.7 : Coupe transversale du barrage de La Miel avec les zones pour différents dosages


La figure III.7 montre sur la coupe transversale du barrage de La Miel les zones où il est

utilisé le BCR enrichie en mortier ciment-eau, elle montre aussi bien que le béton utilisé pour le

parement amont est de grand dosage pour assurer l’étanchéité.

Figure III.8 : Utilisation du PVC pour l’étanchéité par revêtement externe, barrage de La Miel



69

Concernant la vitesse de construction, quelques particularités techniques importantes sont

actuellement utilisées, de façon plus ou moins routinière, dans la construction des barrages

modernes en BCR. Des adjuvants spéciaux, tels que les retardateurs de prise, sont fréquemment

utilisés à présent afin d’éviter les traitements coûteux des joints entre couches (CIGB, 2010).

III.5. Autres techniques utilisées pour la réduction du coût

L’expérience de récents barrages en BCR a montré que des réductions importantes de coût et

de délai de construction, permises notamment par cette technique, ont été obtenues avec :

A. Incorporation du batardeau amont en BCR dans le corps du barrage principal.

B. La possibilité de faire passer les crues de chantier importantes sur les batardeaux et le

barrage principal pendant la construction.

C. L’utilisation de pouzzolanes naturelles, de basalte ou de calcaire finement broyé

disponible à proximité des sites, lorsque les cendres volantes en sont éloignées.

Figure III.9 : Pouzzolanes

D. L’adoption d’agrégats et liants de moins bonne qualité près du site, mais avec un parement

amont du barrage non vertical pour satisfaire aux conditions de stabilité et de contraintes

maximales.

E. Barrage en remblai dur à parements symétriques

Sur un site où le bon rocher se trouve à assez grande profondeur et si un barrage en remblai

nécessite des ouvrages d’évacuation de crue et de dérivation provisoire très coûteux, une solution

de barrage en remblai dur à parements symétriques pourrait être intéressante.

Un aspect fondamental du barrage en remblai dur à profil symétrique est la réduction

importante des contraintes dans les conditions de charge normale et de charge exceptionnelle.


70

Cette caractéristique est spécialement intéressante dans le cas de fondation de faible résistance et

de risque de fort séisme (CIGB, 2003).

Figure III.10 : remblai dur à parements symétriques, barrage d’Ano Mera

On a constaté que, pour qu’un barrage en remblai dure soit économique, au moins deux, si ce

n’est trois, des situations suivantes devaient se présenter : charge dynamique (sismique) élevée,

fondation de faible résistance, évacuation d’une crue de débit élevé et disponibilité de granulats

peu coûteux. Dans ce contexte un barrage en remblai dur peut être une solution acceptable (CIGB,

2003).

Il faut noter que le projet le plus économique consiste souvent à sélectionner les meilleurs

matériaux (agrégats et liants) près du site et ensuite d’adapter le projet à ces matériaux. Ceci veut

dire que l’étude des matériaux valables pour le BCR doit être menée au début des études et non

après le projet (CIGB, 2010).

En observant les différences dans les méthodologies valables pour la construction des

barrages en BCR, il est important de garder à l’esprit que les entrepreneurs, en face de la tâche

consistant à construire des barrages en BCR, sont capables de réaliser des économies significatives

si on leur laisse une certaine flexibilité dans le choix de la méthode de construction la plus adaptée

à leur savoir-faire, tout en obtenant et en garantissant la qualité du produit final. Un exemple

intéressant est le barrage de Kinta, en Malaisie. Dans ce cas on n’avait ni spécifié les détails du

matériel de production, tels que la station de concassage ou la centrale à béton, ni les méthodes de

construction du BCR. Ceci a permis à l’entrepreneur de déterminer les méthodes et les

équipements les plus économiques.


71

Cependant, pour éviter des problèmes de qualité, il est aussi très important que le projeteur et

le maître d’œuvre comprennent et acceptent les propositions de l’entrepreneur et suivent de près le

processus de construction et le produit qui doit être réalisé (CIGB, 2010).

III.6. Conclusion

La recherche d’économie est souvent axée sur une réduction de volume qui, en générale,

n’améliore pas la sécurité et qui ne conduit pas nécessairement à une réduction du coût globale.

C’est d’une réduction des coûts unitaires et non des volumes que peuvent venir les économies les

plus importantes, mais cette réduction est plus complexe et son évaluation plus difficile.

Les économies sur coûts unitaires dépendent naturellement de l’organisation et de l’efficacité

des exécutants, mais les choix aux moments des études ont également une influence considérable.

Les réductions de coûts unitaires peuvent résulter :

A. De la disposition générale des ouvrages facilitant l’accès, installations de chantier,

maitrise de la rivière pendant les travaux.

B. De l’optimisation économique du programme, permettant si possible une utilisation assez

régulière du personnel et du matériel.

C. Du choix de la bonne variante et les bonnes techniques de réalisation adoptées

Le barrage en BCR et ses différentes dérivées (Remblai dur, RCD et RCC) présente la

variante innovante la plus répandue, une étude comparative entre le BCR, le BCV et le remblai

sera établi dans le chapitre suivant afin de déterminer la variante la plus efficace économiquement.

Chapitre : IV

Opportunités économiques despetits barrages en matériaux

mixtes


73

IV.1. Introduction

Il s’agit dans ce présent travail de faire une étude économique entre les variantes de barrage

BCR, barrage en remblai, barrage en enrochement et barrage-poids en béton conventionnel.

Partant des hypothèses :

Il s’agit de comparer les variantes pour un site d’un petit barrage réservoir de hauteur

Hb= 10 m et une longueur en crête de Lc= 250 m et une largeur en crête de b= 3,00 m.

Dans l’étude comparative en tient compte du coût des matériaux employés et de la

main d’œuvre à déployer.

Le coût du transport des matériaux et la durabilité économique durant l’exploitation ne

sont pas pris en considération.

Les critères géologiques, hydrologiques et topographiques sont identiques pour toutes

les variantes

IV.2. Barrage en BCR

La plupart des caractéristiques qui maintenant prévalent dans le projet et la construction des

barrages BCR avaient fait l’objet d’essais. Trois concepts concernant le projet et la construction de

barrages BCR avaient émergé :

Le barrage en BCR maigre (faible dosage en liant) : dosage en liant (ciment Portland

et adjuvants minéraux) < 100 kg/m3.

La technique Roller Compacted Concrete (RCD) qui était utilisée au Japon.

Le BCR à forte teneur en liant : dosage en liant supérieur à 150 kg/m3.

Ce classement est essentiellement basé sur les dosages en liant, chaque méthode ou technique

repose sur une philosophie légèrement différente concernant la conception des barrages.

Pour notre étude, nous préconisons les variantes suivantes :

Le barrage en béton conventionnel vibré (BCV)

Le barrage en BCR selon le concept Japonais RCD »

Le BCR à faible dosage en liant, utilisé pour les digues en remblai dur avec talus en

béton à profil symétrique, connu sous l’appellation anglo-saxonne: Faced Symmetrical

Hardfill (FSHD or Cemented Sand and Gravel(CSG) and Concrete-Faced Rockfill

Dams(CFRD)


74

Cependant, il y a lieu d’indiquer que certaines conditions qui rendent les barrages en BCR

plus coûteux; on peut indiquer les situations suivantes :

Les matériaux pour granulats ne sont pas suffisamment disponibles.

La fondation rocheuse est de qualité médiocre ou n’est pas proche de la surface.

Les conditions de fondation peuvent conduire à des tassements différentiels excessifs,

ou bien la vallée est très étroite et ses versants très raides laissant peu de place pour la

manœuvre du matériel.

Pour cela, nous’ avons écarté que toutes les situations citées au-dessus par ces hypothèses :

La fondation est de bonne qualité, et le tassement est dans les normes.

La carrière qui produit les agrégats couvre toute la demande avec des quantités

largement suffisantes.

Le coût du transport n’est pas pris en considération, car les zones d’empruntes et la

carrière sont juste à proximité du site du barrage

La vallée présente un endroit convenable pour la réalisation d’un barrage : Accès

facile des engins et de la mise en place des matériaux.

IV.2.1. Barrages en BCR selon la variante RCD

Dans la méthode RCD, l’ouvrage final ressemble beaucoup au barrage-poids en béton

classique. La méthode de construction est un peu plus rapide que celle d’un barrage-poids en

béton classique, d’environ 10 à 15 %.

Les matériaux employés dans la préparation du béton « RCD » sont :

Eau

Liant : Ciment Portland et adjuvants minéraux

Agrégats : Gravier et sable

Cendres volantes.

Les propriétés des matériaux, telles que le module d’élasticité, le coefficient de Poisson, le

coefficient de dilatation thermique et le poids volumique, sont semblables à celles du béton

classique de barrage, puisqu’elles dépendent, dans une large mesure, des granulats utilisés.

Le dosage des matériaux pour cette variante est comme suit :


75

Tableau IV.1 : Caractéristiques d’un béton selon la technique du BCR

Désignation Intervalle de Dosage (Kg/m3)Taux Prix

(%) $/m3

Eau 68 -73 4,83-5,61 7

Liant 80 -105 5,68-8,06 32

Agrégats 1224 -1085 86-93,33 9

Cendres Volantes 36 -39 2,56-3 7

Main d'œuvre ($/h) 3_5

Nous avons calculé le volume des matériaux nécessaire pour différentes hauteurs à partir de la

base jusqu’au sommet.

Tableau IV.2 : Volume des matériaux nécessaires pour la préparation du BCR

H (m) Volume totale (m3) Eau (m3) liant (m3) Agrégats (m3) Cendres volantes (m3)

1 3900 218,79 312 3354 99,84

2 7600 426,36 608 6536 194,56

3 11100 622,71 888 9546 284,16

4 13150 737,71 1052 11309 336,64

5 15000 841,5 1200 12900 384

6 16650 921,12 1332 14319 426,24

7 18100 991,23 1448 15566 463,36

8 19350 1051,61 1548 16641 495,36

9 20400 1102,32 1632 17544 522,24

10 21250 1143,275 1700 18275 544

Suivant les prix des matériaux sur le marché international, nous avons estimé le coût pour

chaque matériau à différentes hauteurs.


76

Tableau IV.3 : Estimation du coût des matériaux

H (m) Eau ($,US) liant ($,US) Agrégats ($,US) Cendres volantes($,US)

Prix total($,U$)

1 500,69 3264 10671,75 267,75 14704,19

2 1462,81 9536 31178,25 782,25 42959,31

3 2346,38 15296 50010,75 1254,75 68907,88

4 3151,42 20544 67169,25 1685,25 92549,92

5 3877,91 25280 82653,75 2073,75 113885,41

6 4435,78 28448 95424,75 2369,43 130677,96

7 4926,02 31232 106647,75 2629,27 145435,04

8 5348,65 33632 116322,75 2853,27 158156,67

9 5703,65 35648 124449,75 3041,43 168842,83

10 5991,04 37280 131028,75 3193,75 177493,54

Les graphs dans la figure suivante montrent l’évolution du cout des matériaux en fonction de

la hauteur :

200000

180000

160000

140000

$ 120000

100000

80000

60000

40000

20000

0

Eau Liant

Agrégats

Cendres volantes

Coût totale

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Hauteur (m)

Figure IV.1 : Evolution du Coût des matériaux

Selon le bulletin numéro 117 de la CIGB, on peut déterminer le cout unitaire de la main

d’œuvre pour 1 m3de BCR par la formule suivante :

P = 30 + 2,5 L0,75 …….………………………………..(IV.1)


77

avec :

P : Le coût unitaire en $/m3

L : Le coût de la main d’œuvre en $/heure, L = 4 $/heur

Le coût unitaire comprend une partie fixe couvrant les fournitures et le matériel, et une partie

variant avec le coût L de la main-d’œuvre et grossièrement proportionnel à L0,75

Tableau IV.4 : Coût de la main d’œuvre

H (m) Volume du BCR (m3) Prix de la main d'œuvre($ Us/m3)

Prix total de la main d'œuvre($ Us)

1 3900

37,07

144573

2 7600 281732

3 11100 411477

4 13150 487470,5

5 15000 556050

6 16650 617215,5

7 18100 670967

8 19350 717304,5

9 20400 756228

10 21250 787737,5

De cela, le coût de la digue sera

Tableau IV.5 : Estimation du coût de la digue

H (m) Prix du BCR ($ Us) Prix de la main d'œuvre ($ Us) Coût de la digue ($ Us)

1 14704,19 144573 159277,19

2 42959,31 281732 324691,31

3 68907,88 411477 480384,88

4 92549,92 487470,5 580020,42

5 113885,41 556050 669935,41

6 130677,96 617215,5 747893,46

7 145435,04 670967 816402,04

8 158156,67 717304,5 875461,17

9 168842,83 756228 925070,83

10 177493,54 787737,5 965231,04

Pour l’évacuateur de crue, la solution la plus répandue pour les barrages poids en BCV ou en

BCR consiste à réaliser un évacuateur de surface, implanté en partie centrale du barrage. Pour les

petits barrages, afin de dissiper une part importante de l’énergie, on construit sur le parement aval

un coursier en marches d’escalier, en béton conventionnel (Degoutte, 2002).


78

Le seuil a un profil type CREAGER. Les marches d’escalier démarrent le plus haut possible

sur le coursier et sont de hauteur croissante jusqu’à une hauteur de 0,6 à 0,9mètre en partie courant

du coursier (Degoutte, 2002).

Les marches peuvent être réalisées in situ avec la technique du béton extrudé ou mises en

œuvre à partir d’éléments préfabriqués dans le cas du BCR.

Selon les statistiques l’estimation de l’évacuateur des petits barrages est approximativement

de l’ordre égal à 12 % du coût de la digue, le coût de l’évacuateur sera :

965231,04 x 0,12 = 115287,73 $ Us

L’évolution du coût globale de l’aménagement en fonction de la hauteur est illustrée dans le

tableau IV.6 :

Tableau IV.6 : Estimation du coût du barrage en BCR type RCD

H (m) Coût de la digue et évacuateur ($ Us)

1 274564,92

2 439979,04

3 595672,61

4 695308,15

5 785223,14

6 863181,19

7 931689,77

8 990748,9

9 1040358,56

10 1080518,77

IV.2.2. Barrages en remblai dur à profil symétrique

La mise en place du remblai dur peut être réalisée de la même façon que celle du BCR

normal. L’épaisseur des couches est généralement de l’ordre de 300 mm.

Nous allons proposer un profil en travers symétrique, avec des fruits de talus m = 0,7 en

parement amont et aval, ce type de profil entraînera des réductions de coût, associées à des

améliorations de la sécurité, en particulier pour les sites où les fondations, les crues ou les séismes

rendent problématique la construction d’un barrage-poids.

La composition du remblai dur est la suivante :


79

Tableau IV.7 : Composition des matériaux d’une digue en remblai dur

Désignation Intervalle de Dosage (Kg/m3)Taux(%)

Prix($ Us/m3)

Eau 121 8,53 7

Liant 50 3,52 32

Alluvions 1224 86,26 4

Cendres Volantes 24 1,69 7

Main d'œuvre ($/h) 3

Le calcul du volume des matériaux, nous donne les résultats suivants

Tableau IV.8 : Volume des matériaux d’une digue en remblai dur

H(m)

Volume total(m3)

Eau(m3)

liant(m3)

Alluvions(m3)

Cendres volantes(m3)

1 4075 347,60 143,44 3515,10 68,87

2 7800 665,34 274,56 6728,28 131,82

3 11175 953,23 393,36 9639,56 188,86

4 14200 1211,26 499,84 12248,92 239,98

5 16875 1439,44 594,00 14556,38 285,19

6 19200 1637,76 675,84 16561,92 324,48

7 21175 1806,23 745,36 18265,56 357,86

8 22800 1944,84 802,56 19667,28 385,32

9 24075 2053,60 847,44 20767,10 406,87

10 25000 2132,50 880,00 21565,00 422,50

Les matériaux employés sont estimés de la manière suivante

Tableau IV.9 : Estimation du coût des matériaux d’une digue en remblai dur

H (m) Prix total (m3) Eau (m3) Liant (m3) Alluvions (m3) Cendres volantes (m3)

1 39141,19 2433,18 4590 31635,86 482,07

2 74920,56 4657,38 8786 60554,52 922,74

3 107338,11 6672,59 12588 86756,00 1322,00

4 136393,84 8478,82 15995 110240,28 1679,86

5 162087,75 10076,06 19008 131007,38 1996,31

6 184419,84 11464,32 21627 149057,28 2271,36

7 203390,11 12643,59 23852 164390,00 2505,00

8 218998,56 13613,88 25682 177005,52 2697,24

9 231245,19 14375,18 27118 186903,86 2848,07

10 240130,00 14927,50 28160 194085,00 2957,50


80

300000

250000

200000$

150000

Eau Liant

Alluvions

Cendres volantes

Coût totale

100000

50000

01 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Hauteurs (m)

Figure IV.2 : Évolution du coût des matériaux en fonction de la hauteur d’un barrage en remblai

dur

Le barrage en BCR à faible dosage en liant est muni d’un masque amont d’étanchéité destiné

à protéger le béton interne à faible teneur en liant, compacté au rouleau, qui est généralement

assez perméable.

Le masque amont est conçu en vue de maîtriser les pressions interstitielles. Il associe une

barrière étanche et un dispositif de drainage, et remplit les fonctions suivantes :

Limitation des fuites à travers le barrage.

Maîtrise des pressions interstitielles, améliorant les conditions de stabilité.

Masse du béton maintenue sèche, en vue d’assurer la durabilité du matériau.

Une conception très soignée du masque amont permettra d’obtenir des économies de coût.

Nous prévoyons un masque amont en béton armé. Cette conception découle directement du

masque amont en béton de barrages en enrochement. Ses principales caractéristiques sont les

suivantes :

Dalles d’épaisseur 0,3 + 0,007 H (m) environ,

Armatures continues traversant les joints « verticaux » (1 % horizontalement), Le

ferraillage horizontal a une section de1 % et le ferraillage “ vertical ” de 0,1 à 0,2 %


81

L’épaisseur des dalles est de :

e = 0,3 x 0,007 x 10 = 2 cm

Les prix du béton et des aciers, sera comme suit, nous avons pris le que le mètre cube du

béton armé vaut 70 $

Tableau IV.10 : Estimation du coût du masque amont

H(m)

Volume du masque amont(m3)

Coût du masque amont($ Us)

1 6,10 427,23

2 12,21 854,46

3 18,31 1281,69

4 24,41 1708,92

5 30,52 2136,15

6 36,62 2563,38

7 42,72 2990,61

8 48,83 3417,84

9 54,93 3845,07

10 61,03 4272,29

En raison de l’efficacité du masque amont en tant qu’organe d’étanchéité du barrage, la

fissuration d’origine thermique n’est plus un problème et le refroidissement des granulats n’est pas

nécessaire pour un barrage en remblai dur.

Le coût de la main d’œuvre est estimé de la même manière qu’un barrage RCD. Le tableau

IV.11 montre le coût de la main d’œuvre en fonction de la hauteur.

Tableau IV.11: Détermination du coût de la main d’œuvre pour un remblai en BCR type RCC

H (m)Volume des matériaux

RCC(m3)

Volume du bétonarmé(m3)

Coût de la maind'œuvre ($/m3)

Coût total de la maind'œuvre

($ US) x 106

1 4075 6,1

35,7

0,146

2 7800 12,21 0,279

3 11175 18,31 0,400

4 14200 24,41 0,508

5 16875 30,52 0,604

6 19200 36,62 0,687

7 21175 42,72 0,757

8 22800 48,83 0,816

9 24075 54,93 0,861

10 25000 61,03 0,895


82

H(m)

Coût de la digueet évacuateur ($.Us) x 106

Coût du masque amont($.Us) x 106

Coût du barrage($.Us) x 106

1 0,2333 0,0004 0,2337

2 0,3654 0,0009 0,3663

3 0,4851 0,0013 0,4864

4 0,5925 0,0017 0,5942

5 0,6875 0,0021 0,6897

6 0,7702 0,0026 0,7728

7 0,8405 0,0030 0,8435

8 0,8985 0,0034 0,9019

9 0,9441 0,0038 0,9479

10 0,9773 0,0043 0,9816

Tableau IV.12 : estimation du coût du remblai d’une digue en BCR type RCC

H (m) Coût des matériaux RCC($.Us)

Coût du masque amont($.Us)

Coût total de la maind'œuvre ($.Us)

Coût de la digue($.Us)

1 39141,19 427,23 104884,35 144452,77

2 74920,56 854,46 200773,71 276548,73

3 107338,11 1281,69 287668,06 396287,86

4 136393,84 1708,92 365567,42 503670,18

5 162087,75 2136,15 434471,77 598695,67

6 184419,84 2563,38 494381,13 681364,35

7 203390,11 2990,61 545295,48 751676,20

8 218998,56 3417,84 587214,83 809631,23

9 231245,19 3845,07 620139,19 855229,45

10 240130,00 4272,29 644068,54 888470,83

Pour ces types de barrages, l’évacuateur de crues et construit dans le corps de la digue de la

même façon avec laquelle il est construit sur un barrage en BCR normal. Il est d’environ de 10 %,

du coût de la digue.

888470,83 x 0,15 = 88847,08 $

Tableau IV.13 :Estimation du coût d’un barrage en BCR type RCC


83

IV.3. Barrage en remblai

Nous avons adopté un barrage en terre homogène qui a des fruits de talus m1 = m2 = 2,5, les

matériaux utilisé sont des argiles obtenus à partir des zones d’empruntes qu’on a supposé qu’elles

sont à voisinage du site de construction et le coût de leurs transport n’est pas pris en considération.

Le volume des recharges employées dans la construction de la digue, pour différents hauteurs

est comme suit :

Tableau IV.14 : Volume des recharges d’une digue en remblai

H Volume des recharges

1 11437,5

2 10312,53 9187,54 8062,55 6937,56 5812,57 4687,58 3562,59 2437,510 1312,5

Le mètre cube du remblai vaut 4,82 $ (= 400DA), ce qui nous donne les résultats suivants

pour le prix des matériaux:

Tableau IV.15 : Estimation du coût d’un remblai en fonction de la hauteur

H (m) Volume(m3)

3Prix du m($.Us)

Prix($.Us)

Prix Total($.Us)

1 11437,5

4,82

55128,75 55128,75

2 10312,5 49706,25 104835

3 9187,5 44283,75 149118,75

4 8062,5 38861,25 187980,00

5 6937,5 33438,75 221418,75

6 5812,5 28016,25 249435,00

7 4687,5 22593,75 272028,75

8 3562,5 17171,25 289200,00

9 2437,5 11748,75 300948,75

10 1312,5 6326,25 307275,00

Pour un barrage en remblai mis en à la main, le coût de la main d’œuvre pour 1 mètre cube du

est estimé par la formule :

P = 5 + 0,2 L0.75 …………………………………… (IV.2)


84

avec :



Le coût de la main d’œuvre sera comme suit

Tableau IV.16 : Détermination du coût de la main d’œuvre d’une digue en remblai

H (m) Volume(m3)

Prix unitaire de la maind'œuvre ($.Us)

Coût de la main d'œuvre($.Us)

1 11437,5

5.46

62401,87

2 21750,00 118665,86

3 30937,50 168791,95

4 39000,00 212780,16

5 45937,50 250630,47

6 51750,00 282342,90

7 56437,50 307917,44

8 60000,00 327354,08

9 62437,50 340652,84

10 63750,00 347813,71

Tableau IV.17 : Estimation du coût d’une digue en remblai

H(m)

Coût des recharges($ Us)

Coût de la main d'œuvre($ Us)

Coût de la digue($ Us)

1 55128,75 64836,22 119964,97

2 104835,00 123295,10 228130,10

3 149118,75 175376,65 324495,40

4 187980,00 221080,87 409060,87

5 221418,75 260407,76 481826,51

6 249435,00 293357,31 542792,31

7 272028,75 319929,53 591958,28

8 289200,00 340124,42 629324,42

9 300948,75 353941,97 654890,72

10 307275,00 361382,19 668657,19


85

IV.3.1 L’évacuateur de crues

Pour un barrage en remblai, nous avons choisi un évacuateur de crues latéral à entonnement

frontal, il est composé de :

Déversoir

Coursier

Bassin de dissipation

Généralement, pour les petits barrages, le coût de l’évacuateur de crues est égal à 30 % du

coût de la digue, donc, le coût de l’évacuateur de crues est de

Coût de l’évacuateur de crues : 668657,19 x 0,30 = 200597,16 $ US

Tableau IV.18 : Estimation du coût du barrage en terre homogène

H(m)

Coût de la digue et évacuateur($ Us)

1 320562,12

2 428727,26

3 525092,56

4 609658,03

5 682423,66

6 743389,47

7 792555,44

8 829921,58

9 855487,88

10 869254,35

IV.4. Barrage en enrochement

Nous avons pris le même profil adopté pour un barrage en remblai

Les enrochements employés proviennent d’une carrière, le coût du transport n’a pas été pris

en considération dans cette étude.

Pour cette variante, nous avons commencé par le calcul du volume d’enrochements employé

dans la digue, nous le calculons pour chaque 1 m d’hauteur, nous avons trouvé ces résultats :


86

Tableau IV.19 : Volume des enrochements

H(m)

Volume des enrochements(m3)

1 11437,52 217503 30937,54 390005 45937,56 517507 56437,58 600009 62437,510 63750

Le coût du mètre cube d’enrochement est de 8,43 $, donc le prix des enrochements

constituant la digue sont comme suit :

Tableau IV.20 : Estimation du coût d’un barrage en enrochements

H (m) Volume(m3)

Prix du m3($ Us)

Prix($ Us)

Prix Total($ Us)

1 11437,50

8,73

99838,74 99838,74

2 10312,50 90018,53 189857,27

3 9187,50 80198,33 270055,60

4 8062,50 70378,12 340433,72

5 6937,50 60557,92 400991,64

6 5812,50 50737,72 451729,36

7 4687,50 40917,51 492646,87

8 3562,50 31097,31 523744,19

9 2437,50 21277,11 545021,29

10 1312,50 11456,90 556478,20

Les enrochements ont un coût de 556478,20 $

Pour un barrage en enrochement, il faut un masque amont en béton armé, déterminé de la

même manière utilisé pour un barrage en remblai dur.

L’épaisseur du masque

e = 0,3 x 0,007 x 10 = 2 cm

Les prix du béton et des aciers, sera comme suit, nous avons pris le que le mètre cube du

béton armé vaut 70 $


87

Tableau IV.21 : Evaluation du coût du masque amont en béton armé

H(m)

Volume du masque amont(m3)


1 262,813 18396,875

2 525,625 36793,75

3 788,438 55190,625

4 1051,250 73587,5

5 1314,063 91984,375

6 1576,875 110381,25

7 1839,688 128778,125

8 2102,500 147175

9 2365,313 165571,875

10 2628,125 183968,75

La mise en place des enrochements nécessite une main d’œuvre et des équipements qu’a un

coût calculé par la formule IV.2

Le coût de la main d’œuvre est de 4 $ / heure.

Tableau IV.22 : Coût de la main d’œuvre pour un barrage en enrochement avec masque en béton

H(m)

Volume desenrochements

(m3)

Volume du masque(m3)

Volume total(m3)

Prix unitaire de la maind'œuvre

($)

Coût de la maind'œuvre ($)

1 11437,5 262,813 11700,313

5,57

63657,53

2 21750 525,625 22275,625 121053,66

3 30937,5 788,438 31725,938 172188,39

4 39000 1051,250 40051,250 217061,73

5 45937,5 1314,063 47251,563 255673,67

6 51750 1576,875 53326,875 288024,22

7 56437,5 1839,688 58277,188 314113,37

8 60000 2102,500 62102,500 333941,13

9 62437,5 2365,313 64802,813 347507,48

10 63750 2628,125 66378,125 354812,45

Le coût total de la digue, sera comme suit :


88

Tableau IV.23 : Coût de la digue

H(m)


Coût desenrochements ($ Us)

Coût de la maind'œuvre ($ Us)


1 18396,875 99838,74 63657,53 181893,14

2 36793,75 189857,27 121053,66 347704,68

3 55190,625 270055,60 172188,39 497434,61

4 73587,5 340433,72 217061,73 631082,95

5 91984,375 400991,64 255673,67 748649,69

6 110381,25 451729,36 288024,22 850134,83

7 128778,125 492646,87 314113,37 935538,37

8 147175 523744,19 333941,13 1004860,32

9 165571,875 545021,29 347507,48 1058100,65

10 183968,75 556478,20 354812,45 1095259,40

A. Evacuateurs de crues

L’évacuateur de crues est estimé de la même manière du barrage en remblai, Le coût de

l’évacuateur de crues représente 25 % du coût de la digue

1095259,4 x 0,25 = 273814,85 $

Le barrage qu’est constitué d’une digue en enrochement, masque d’étanchéité amont en béton

armé et un évacuateur de de crues latéral, aura un coût global qui varie fonction de la hauteur

comme le montre Tableau IV.24 :

Tableau IV.24 : Coût du barrage

H(m)

Coût de la digue et évacuateur($. Us)

1 455707,99

2 621519,53

3 771249,46

4 904897,80

5 1022464,54

6 1123949,68

7 1209353,22

8 1278675,17

9 1331915,50

10 1369074,25


89

IV.5. Barrage poids en béton conventionnel

La construction des barrages-poids en béton implique un niveau technique plus élevé

(disponibilité de ciment, matériel de mise en place, compétence technique, etc…).

Les barrages-poids en béton conventionnel ont des propriétés mécaniques améliorées

(résistance plus élevée et déformabilité plus faible) et la perméabilité plus basse du dernier

matériau, en plus, fait appel également à une importante main-d’œuvre

Dans cette variante, nous avons choisi le profil triangulaire classique des barrages-poids, un

parement amont vertical, tandis que le parement aval et incliné avec un fruit de talus égal à 0.8.

Tableau IV.25 : Composition du béton conventionnel

Désignation Dosage (Kg/m3)Taux(%)

Prix($ Us/m3)

Eau 170 7.37 8

Liant 350 15,18 30

Agrégats 1750 75 12

Cendres Volantes 36 1,56 8

Le volume des matériaux constituant le béton en fonction de la hauteur est présenté dans le

tableau IV.26

Tableau IV.26 : Volume des matériaux en fonction de la hauteur

H (m) Volume totale (m3) Eau (m3) liant (m3) Agrégats (m3) Cendres volantes (m3)

1 1275 93,97 19354,50 956,25 19,89

2 3725 274,53 56545,50 2793,75 58,11

3 5975 440,36 90700,50 4481,25 93,21

4 8025 591,44 121819,50 6018,75 125,19

5 9875 727,79 149902,50 7406,25 154,05

6 11525 849,39 174949,50 8643,75 179,79

7 12975 956,26 196960,50 9731,25 202,41

8 14225 1048,38 215935,50 10668,75 221,91

9 15275 1125,77 231874,50 11456,25 238,29

10 16125 1188,41 244777,50 12093,75 251,55

Le coût des différents matériaux pour différents hauteurs est mentionné sur le tableau si

dessous


90

Tableau IV.27 : Estimation du coût des matériaux d’un barrage en béton BCV

H(m)

prix total($ Us)

Eau($ Us)

liant($ Us)

Agrégats($ Us)

Cendres volantes($ Us)

1 593977.11 751.74 580635 12431.25 159.12

2 1735344.89 2196.26 1696365 36318.75 464.88

3 2783539.79 3522.86 2721015 58256.25 745.68

4 3738561.81 4731.54 3654585 78243.75 1001.52

5 4600410.95 5822.30 4497075 96281.25 1232.40

6 5369087.21 6795.14 5248485 112368.75 1438.32

7 6044590.59 7650.06 5908815 126506.25 1619.28

8 6626921.09 8387.06 6478065 138693.75 1775.28

9 7116078.71 9006.14 6956235 148931.25 1906.32

10 7512063.45 9507.30 7343325 157218.75 2012.40

Pour un barrage en béton conventionnel, le coût de la main d’œuvre est déterminé par la

formule suivante (CIGB, 2000).

avec :


P = 50 + 5 L0,75…………………………………….(IV.3)


Tableau IV.28: Evolution du coût de la main d’œuvre en fonction de la hauteur

H(m)

Volume du barrage(m3)

Prix unitaire de la main d'œuvre($ Us/m3)


1 1275

61,40

78281,86

2 3725 228705,82

3 5975 366850,27

4 8025 492715,22

5 9875 606300,66

6 11525 707606,59

7 12975 796633,02

8 14225 873379,94

9 15275 937847,35

10 16125 990035,26


91

Tableau IV.29 : Estimation du coût de la digue en BCV

H(m)

Coût du béton($ Us)



1 593977,11 78281,86 672258,97

2 1735344,89 228705,82 1964050,71

3 2783539,79 366850,27 3150390,06

4 3738561,81 492715,22 4231277,03

5 4600410,95 606300,66 5206711,61

6 5369087,21 707606,59 6076693,80

7 6044590,59 796633,02 6841223,61

8 6626921,09 873379,94 7500301,03

9 7116078,71 937847,35 8053926,06

10 7512063,45 990035,26 8502098,71

Le coût de l’évacuateur de crues a été pris en considération dans le cout de la digue, car il est

incorporé avec elle. L’évacuateur est construit avec un béton qu’a les mêmes caractéristiques que

le béton utilisé dans la construction de la digue (dosé à 350 kg /m3). Le bassin de dissipation est

installé au pied aval de la digue. Il représente 6 % du coût de la digue : 8502098,71 x 0,06 =

510125,92 $.

Tableau IV.30 : Coût du barrage poids en béton conventionnel

H(m)

Coût total du barrage($ Us)

1 1182384,90

2 2474176,64

3 3660515,99

4 4741402,96

5 5716837,54

6 6586819,73

7 7351349,54

8 8010426,96

9 8564051,99

10 9012224,64


92

Coû

t($

Us)

IV.6. Discutions des résultats

Les résultats de l’étude sont représentés dans le graph de la figure IV.3

10000000

9000000

8000000

7000000

6000000

BCR

Remblai

Enrochement

BCV

RCC

5000000

4000000

3000000

2000000

1000000

01 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Hauteurs (m)

Figure IV.3 : Évolution du coût de variantes d’un petit barrage en fonction de la hauteur

Les courbes tracées dans la figure IV.6 montre bien que le coût de la variante barrage-poids

en béton conventionnel (BCV) est beaucoup plus onéreux que les autres variantes ce qui la rende

moins compétitifs que les barrages en remblai construits à faible hauteur, la construction des

barrages poids fut favorisée par l’apparition du béton au début du 20 siècles, fut réduite par la

mécanisation de la mise en place des remblais au milieu du 20 siècles, et fut relancée par le

développement du BCR à partir de 1980.

Le coût d’un barrage en enrochement et plus élevé que les variantes BCR, barrage en remblai

et remblai. Il est possible de rendre le barrage en enrochement moins coûteux par l’incorporation

de l’évacuateur de crues dans le corps du barrage en adoptant un évacuateur composite, comme

celui présenté ci-dessous.


93

Figure IV.4 : Coupe transversale d’une digue avec un évacuateur composite

La zone amont de ce profil composite est identique à la moitié amont d’un barrage en

enrochement avec masque amont, la zone aval est un ouvrage poids en remblai dur.

Le coût de ce profil composite est égal à environ la moitié de celui d’un barrage en

enrochement à masque amont en béton. Comme ce profil permet un déversement sur sa crête.

Le coût des barrages en BCR et remblai dur à profil symétrique est un peu plus élevé que

celui d’un barrage en remblai, mais l’avantage subsidiaire du barrage en BCR en matière de

maîtrise temporaire et permanente des crues peut être décisif. Le désir d’assurer la plus grande

sécurité possible, ainsi qu’une durée de construction plus courte, peut également faire pencher la

décision en faveur du BCR.

L’étude a montré que le barrage en remblai est le moins cher que toutes les autres variantes, il

faut noter que pour la détermination du coût d’un barrage en remblai il faut prendre en

considération s’il est mis en place à la main ou mécaniquement.

Les conditions de fondation peuvent favoriser les barrages en remblai, mais celles relatives

aux barrages en BCR et spécialement aux barrages en remblai dur à profil symétrique peuvent être

moins restrictives que celles concernant les barrages en béton classique, à condition que le profil

en travers du barrage soit bien adapté.

Toute solution BCR dépend évidemment des conditions locales (matériaux disponibles et

qualité de la fondation). Il peut être intéressant d’envisager un béton de prix unitaire minimal

(remblai dur), ou de combiner de l’enrochement avec du BCR. L’enrochement facilite également

l’accès à un chantier étroit de mise en place du BCR.


94

Coû

t($

Us)

Bien entendu, le barrage-poids en béton vibré restera la solution la plus onéreuse pour cette

gamme de projet, malgré sa spécificité d’incorporé l’ensemble des ouvrages hydrauliques

spéciaux, tels que prises d’eau, évacuateurs de crue, vidange de fond…………..etc.

Néanmoins , il ne faut pas omettre que ce type de barrage présente des avantages indéniables

en matière de régulation d’eau (cas de barrages réservoirs) destinés aux aménagements hydro-

électriques notamment dans le cas de déversoirs munis de seuils vannés.

10000000

9000000

8000000

7000000

6000000

5000000

4000000

3000000

2000000

1000000

0Rcc Remblai BCR Enrochement BCV

Figure IV.5 : Estimation du coût pour un petit barrage (Hb 10 m), selon les différentes variantes

d’un barrage réservoir

Conclusion générale


96

Le travail de recherche que nous avons mené sur l’emploi de méthodes innovantes dans la

construction des petits barrages par l’utilisation de matériaux mixtes a permet de déceler les

résultats suivants :

En l’absence de grand site potentiel pour les grands barrages, la réalisation des petits barrages

ne cesse de se développer, où il a été constaté que la plupart les méthodes innovations ont été

conçus pour écarter les difficultés d’ordre organisationnel et parfois économique : adaptation du

site de barrage aux conditions géologiques, topographiques, climatiques et dans certains cas

sociales économiques : emploi à ce jour de maçonnerie en raison des coûts moins élevés en Inde et

en Chine).

Pour les barrage-poids souples, c’est à dire digue en remblai, Il a été constaté que la plupart

des innovations se focalisent essentiellement sur l’étanchéité interne et externe du talus amont. En

ce qui concerne l’étanchéité interne, de nouvelles variantes ont été conçues et proposées à l’égard

de l’écran interne en béton bitumineux. Il s’agit alors, de mettre en substitution pour la une

variante de digue en remblai un écran interne en sol-ciment ou bien une membrane d’étanchéité

interne constituée d’un film polymère.

Concernant l’étanchéité externe, nous remarquons l’utilisation des géomembrane pour

protéger le talus amont au lieu d’utiliser le Rip-Rap ou le masque en béton armé ce qui entraine

des réductions notables dans le coût global du projet.

Le problème du coût élevé de l’évacuateur de crues latéral pour les barrages en remblai peut

être résolu par l’adoption d’un barrage en remblai avec section centrale déversante.

Les barrages poids sont devenus une variante économique qui peut être employé dans la

construction des petits barrages depuis l’apparition de la technique du béton compacté aux

rouleaux. Cette innovation consiste à mettre en place le béton et à le compacter en utilisant les

techniques de terrassement, transport par camion, compactage au rouleau vibrant lourd. Elle

permet de réduire nettement les coûts et les délais d'exécution (20 à 30% d'économie par rapport

aux barrages en béton conventionnel et un à deux ans de réduction des délais).

Pour une fondation rocheuse de qualité médiocre qui ne conviendrait pas à la construction

d’un barrage poids traditionnel, nous pouvons prévoir un barrage en remblai dur à profil

symétrique.


97

La méthode des couches inclinées dans la réalisation des barrages en BCR réduit la surface

totale du BCR et l'amélioration de la sécurité du barrage.

La variante BCR enrichie en mortier est une technique de réalisation qui peut réduire le coût

par le remplacement d’autres méthodes telles que l’utilisation de zones équivalentes en BCV.

Le coût d’un barrage en BCR peut être aussi réduit par plusieurs techniques

comme l’incorporation du batardeau amont en BCR dans le corps du barrage principal,

l’utilisation de pouzzolanes naturelles ou de basalte lorsque les cendres volantes en sont éloignées.

La comparaison économique entre les variantes : barrage-poids en béton conventionnel, BCR,

remblai et enrochement montre que l’avantage subsidiaire du barrage en BCR en matière de

maîtrise temporaire et permanente des crues peut être décisif. Le désir d’assurer la plus grande

sécurité possible, ainsi qu’une durée de construction plus courte à la réalisation d’un projet, peut

également faire pencher la décision en faveur du béton compacté au rouleau en variante RCC.

Références bibliographiques

BERGA L., BUIL J.M., JOFRE C., CHONGGANG S. (2003), Roller Compacted Concrete Dams,

Université de HANNOVER, A.A. BALKEMA Editions.

BREUL B., ELDRIDGE T. (2009), Deux cas d’étanchéité de barrages en Amérique du sud par

géomembrane bitumineuses, Rencontres Géo synthétiques, pp 223-232.

CAZZUFFI D., GIROUD J.P., SCUERO A., VASCHETTI G. (2011), Emploi des géomembrane

dans les barrages, 50 ans de différentes applications dans le monde, Rencontres Géo synthétiques, pp

11-32.

COMBELLES J., MACKENZIE P., McDONALD L.A (1993), Enrochement armé et remblai

armé pour barrages, Technique actuelle, Comité internationale des grands barrages, Bulletin 89.

DEGOUTTE G. (2002), Petits barrages, Recommandations pour la conception, la réalisation et le

suivi, CEMAGREF Editions, France.

DURAND J.M., DEGOUTTE G., ROYET P., JENSEN M. (1998), La technique du béton

compacte au rouleau (B.C.R.), Possibilités d'application pour les barrages en Afrique, Revue Sud

Sciences & Technologies, Vol 1, pp. 56-62

DURAND, J.M., ROYET P., MERIAUX P. (1999). Technique des petits barrages en Afrique

Sahélienne et Equatoriale. CEMAGREF, 415 p

FORBES B. (2003), Using sloped layers to improve RCC dam construction, Revue HRW, HCI

Publications.

FORBES B. (2008), RCC – New developments and innovations, Congrès international du béton

compacté aux rouleaux, Brésil.

GRENIER S. (2012) Barrages à noyau en enrobé à forte teneur en bitume : développement et défis,

8éme Congrès annuel de Bitume, Qébec, Canada.

GRAHAM J.R., CHARLWOOD R.G., LAUNAY J., PEGG M. (2003), Barrages en béton

compacté au rouleau : Technique actuelle et exemples, Comité internationale des grands barrages,

Bulletin 126.

HERAGMI A. (2009), Choix et conception de l’organe de l’étanchéité des barrages en terre,

Mémoire de magister : Université Badji Mokhtar, Annaba : Faculté des sciences de l’ingénieur :

Département d’Hydraulique.

LE DELLIOU P. (2008), Les barrages, Conception et maintenance, presses universitaire de LYON.

France.

LEFRANC M., GIRARD H., VASCHETTI G., SCUERO A. (2009), Dispositifs d’étanchéité par

géomembrane pour les barrages, Rencontres Géo synthétiques, pp 305-311.

LEMPÉRIÈRE F., BOUTAGHOU A., PETTER R., FRANCO FILHO J.M., HAZRATI B.

(2000), Le barrage-poids un barrage d’avenir : Synthèse et recommandations, Comité internationale

des grands barrages, Bulletin 117.

LEMPÉRIÈRE F., HOTAKHANH M., GOERRES H., MACHADO B.P. (2010), Économies

dans les barrages, Comité internationale des grands barrages, Bulletin 144.

LEPAGE S. (1996), Etude d'un nouveau procédé de production de béton compacté au rouleau par

addition de coulis de ciment dans un mélange granulaire, Mémoire de maitrise des sciences

appliquées : Université de SHERBROOKE : Faculté des sciences appliquées : Département de génie

civil.

MARULANDA A., RADCHENKO V.G., BRADBURY C., TSCHERNUTTER P. (2010),

Barrages en enrochement avec masque amont en béton : Concepts utiles à leur conception et à leur

construction, Comité internationale des grands barrages, Bulletin 141.

MIHOUBI M.K. (1994), Intégration de la Technique du béton compacté au rouleau dans la

construction des barrages types poids, revue Algérie Equipement, n°16, pp 27-29.

SHIGEHARU J., NAGAYAMA I. (2010), 30 Years’ History of Roller-compacted concrete dams

in Japan, Public Works Research Institute, Japan.

VIDAL H. (1969), La terre armée, Bulletin de La terre armée, Comité Français de la Mécanique des

Sols et des Fondations, Vol 41.

YAMAMURA T. (1988), Nouvelles méthodes de construction : Aperçu générale, Comité

internationale des grands barrages, Bulletin 63.

ZDIRI M. (2006), Les bétons compactés au rouleau à faible dosage en ciment, Revue HTE, Vol 134,

pp. 34-44

Références Sito-Graphiques

[1] http://www.barrages-cfbr.eu Consulté le 10 Août 2014

[2] http://www.plante-tp.com Consulté le 22 Août 2014

[3] http://www.icold-cigb.net Consulté le 01 Août 2014

[4] http://www.hydroworld.com Consulté le 12 Octobre 2014

Documents

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