1

AVANT-PROJET DES OUVRAGES

DE PROTECTION DES

TEMPLES D'ABOU SIMBEL

3

D O C U M E N T S TECHNIQUES : Textes

3,3

Conception des Ouvrages

,

3,30

G E N E R A L I T E S

3,30 - 1

La protect on du site d'Abou Simbel est essentiellement assu- rée par un barrage et une station de pompage. Les considérations géo- logiques et esthétiques ont imposé le type du barrage qui ne peut être qu'un ouvrage en terre. Les quantités relativement faibles de terres imperméables ou semi-imperméables disponibles à proximité du site ont conduit à écarter le barrage en terre homogène pour retenir le bar- rage à zones constituées de différents matériaux.

On aurait pu songer à réaliser ces zones naturellement , par le procédé de construction des remblais hydrauliques; mais, outre que ce type d'ouvrage exige, pour qu'un noyau étanche se constitue direc- tement par ségrégation et sédimentation au centre de la digue, des m a - tériaux adéquats non disponibles dans la région, il n'offre pas par ail- leurs une sécurité suffisante vis-à-vis des fuites; le contrôle du noyau étanche qui "sédimente" au centre du remblai reste en effet très déli- cat. Par surcroit ce type d'ouvrage conduit à des talus très doux qui auraient pour conséquence une obstruction excessive du fleuve.

Seul donc , le barrage à noyau étanche en terre compactée , stabilisé sur ses flancs par de lourds massifs plus perméables s'avère concilier les différents impératifs du site (es thétique, fondation , volu- m e et qualité des matériaux disponibles).

Là encore on pouvait hésiter entre un noyau central vertical et un noyau incliné déviévers la retenue qui offre certains avantages constructifs. La nécessité d'adoucir le talus extérieur, dans le cas d'un noyau incliné, du fait de lanature des terres imperméables disponibles (limons assez plastiques , à caractéristiques mécaniques relativement faibles) , et l'inconvénient d'un voile d'étanchéité qui rejeté vers le fleuve est accru en développement c o m m e en profondeur, ont conduit kne retenir finalement que le barrage ànoyau central vertical stabilisé par des mas- sifs d'enrochements et de sable.

Un barrage, quel qu'en soit le type, ainsi que sa fondation, quel que soit le traitement d'étanchement choisi, ne sont jamais parfaitement étanches. L1 sera donc nécessaire de pomper et de refouler les eaux d'in- filtration que la seule évaporation à la surface du lac intérieur ne peut suffire à éliminer.

Bien entendu toutes précautions seront prises pour réduire au maximum les fuites et par conséquent ledébit à pomper; mais au-delà

3,30 - 2 d'un certain effort financier dans ce sens toute dépense complémentaire d'imperméabilisation croît très vite pour une réduction minime des fuites.

L'évaluation du débit à pomper est d'ailleurs fort difficile, principalement du fait de la mauvaise connaissance des perméabilités du rocher très différentes d'un point à un autre et selon que l'écoule- ment est normal ou parallèle à la stratification, dans une zone fissurée ou non. Aussi l'ensemble de l'installation de pompage doit-il être étu- dié avec assez de souplesse dans les hypotheses, de telle manière qu'on puisse l'adapter aux besoins en profitant de lapremière montée du plan d'eau pour observer ces fuites par un essai de perméabilité en vraie grandeur , permettant d'extrapoler de façon plus sûre qu'aucun calcul l'évolution des fuites en fonction de la charge.

On est conduit à réaliser un réseau d'injection très complet , aussi bien dans les alluvions sableuses qu'à travers les appuis de grès, non seulement pour réduire le coût dupompage, mais aussi pour assu- rer la stabilité de certaines parties d'ouvrages, éviter le risque de phénomènes de renards ou de sous-pressions. Le minimum d'injection nécessaire à la sécurité des ouvrages étant ainsi imposé, le volume d'injection complémentaire n'est plus qu'un problème d'économie.

L'injection, quels qu'en soient le prix et la qualité, ne peut prétendre réduire complètement les fuites qui devront donc être captées par un système de drainage afin de rabattre laligne de saturation de la nappe tout en évitant lamise enpression de couches profondes SOUS les temples. Là également, il faut distinguer entre le minimum imposé par la sécurité des ouvrages ou des appuis et le complément destiné à éviter qu'aucune trace d'humidité ne pénètre jusqu'aux temples. Des réseaux spéciaux de drainage sont prévus autour de chaque temple.

Toutes ces dispositions étant prises , .les réseaux d'écoule- ment à travers le barrage peuvent être estimés et .lastabi.lité des talus évalués par l'intermédiaire d'épures qui , au stade de l'avant-projet , n'exigent pas d'être poussées jusqu'à une précision qui serait incompa- tible avec l'approximation des hypothèses .

Enfin il faut prévoir des dispositifs permettant d'observer et de mesurer le comportement des ouvrages et d'en évaluer à chaque moment la sécurité réelle.

3,30 - 3

Ces questions font l'objet des Chapitres suivants :

3,31 - Le barrage 3,32 - L'étanchéité 3,33 - Le drainage et .le pompage 3,34 - Calcu.ls de stabi.lité 3,35 - Les mesures et observations sur les ouvrages e

Dans un dernier chapitre 3,36, on trouve le Rapport rédigé par Monsieur W. J. TURNBULL à la suite de sa visite 2 Paris, rapport qui contient son avis et ses commentaires sur l'avant-projet.

3,31

1 L E B A R R A G E I

3,31 - 1

3,3 11 - IMPLANTATION

L

Llimplantation de 1"xe de la crête du barrage est en premier lieu imposée par des considérations d'ordre esthétique. La crête de la digue doit être implantée suivant l'axe du grand temple à 3 O0 m au moins de sa façade ainsi qu'il fut recommandé en Octobre 1959 parle Comité d'Experts Internationaux réuni par l'UNESCO. C e point obligé étant fixé, la topographie de la rive et la pente doucedutalus intérieur du barrage conduisent à rechercher nécessairementles appuis de l'ouvrage sur les éperons rocheux qui délimitent l'ensembledu site des temples à 400 m environ à l'amont et à l'aval du grand temple.

Ces conditions préliminaires étant impératives on pouvait, à partir de là, chercher différentes courbes s'harmonisant aumieux dans le paysage pour composer un ensemble centrant l'intérêt sur les tem- ples ~ Différentes formes circulaires et elliptiques furent étudiées sur plan ou sur de petites maquettes etpermirentd'aboutir à untracé ellip- tique dont l'axe biais par rapport à la ligne générale des falaises per- met de dégager très largement les temples.

La distance de la façade du grand temple à l'axe de la crête atteint ainsi 400 m alors que le pied de la digue reste à 200 m des co- losses. Les points OU le barrage accoste ses appuis rocheux sont sépa- rés par une distance de plus de 800 m.

C e tracé qui résulte de longues études architecturales conduit évidemment à une légère augmentationduvolume de l'ouvrage (environ 10%) par rapport à un tracé qui serrerait au plus près la rive tout en respectant les conditions minima imposées par le Comité d'Experts. Mais l'amélioration de la composition d'ensemble est telle que le tracé elliptique à axe biais aété retenu. La longueur totale de la crête déve- loppée estd'environ 1.500 m. C e tracé apar ailleurs leméritede laisser pour le passage des crues du Nil un chenal suffisant pour que le risque d'érosion du pied amont de la digue puisse être facilement écarté.

3,312 - LA FONDATION ET LES APPUIS Ainsi que les reconnaissances l'ontmontré (voir chapitre 3,23)

le barrage repose, sur une longueur représentant plus de 70 % de son développement, sur les formations alluviales qui dans le lit du Nil re- ,couvrent le fond rocheux.

3,31 - 2

C e remplissage alluvial est essentiellement constitué par des sables fins et moyens (D50 compris entre O, 25 mm et O, 50 mm), uni- formes, avec parfois quelques minces couches de petits galets. Ces sables ont montré, par les résistances offertes à la pénétration d'une pointe conique, qulils étaient très rapidement compacts en profondeur et que l'épaisseur de la couche de sable superficielle qui devra etre compactée n'excède pas 3 à 5 m; les prélèvements intacts ont confirmé ces résultats. La perméabilité des alluvions sableuses est forte malgré un léger pourcentage de limon; elle est d'environ à cm/s. Les résis tances mécaniques de ces sables sont élevées, l'angle de frot- tement interne pouvant dépasser 35 O ; mais il faudra veiller à ce que la densité dépasse nettement la densité critique afind'éviter le phénomène de liquéfaction spontané. Une densité relative minima de O, 65 est re- commandée dans ce but. L e tassement de la fondationsableuse après la construction restera très faible et n'excédera probablement pas O, 5 %.

I1 faut indiquer que le long de l'appui amont la fondation sa- bleuse est recouverte sur une largeur de 150 à 200 m d'une couche de limon très peu dense (densité sèche 1, O à 1,15), de 10 à 12 m d'épais- seur et gorgée d'eau; cette couche serait susceptible de provoquer de très forts tassements (voir chapitre 3,22) et m ê m e des glissements de talus. C e mat-ériau devra donc de toute nécessité être complètement dé- gagé sous toute l'emprise du barrage.

L e remplissage alluvial sableux dont l'épaisseur donnée par les forages n'excède pas 20 à 25 m pose donc deux problèmes :

- la consolidation de la fondation, - l'étanchement sous le noyau imperméable.

L'étanchéité sera traitée dans le chapitre ci-dessous (3,32).

En ce qui concerne la consolidation des sables alluviaux su- perficiels, dont la plus grande partie est pratiquement constamment submergée, la méthode proposée est la vibration interne à partir d'un ponton, en plaçant les vibrateurs en des points assez rapprochés pour garantir une densité relative de O, 65 et assurer une transition avec le remblai artificiel.

L e volume de sable à vibrer dans la fondation n'excède ainsi certainement pas 1.000.000 m3.

3,31 - 3

i

I1 faut signaler que le grès que l'on trouve sous le remplissage alluvial est en général très tendre, mal cimenté et qu'il faudra tenir compte de ce fait dans l'a-ménagement des dispositifs d'étanchement et de drainage.

Les appuis rocheux amont et aval quiont été reconnus par des forages profonds se prés entent sous forme d'éperons relativement étroits, de 100 m de largeur à la cote (180) et 300 m à la cote (140), OU l'on trouve des bancs de grès horizontaux de qualité très variable mais généralement médiocre 3 l'exception de quelques bancs durs fer- rugineux. Ces éperons sont par ailleurs fortement disloqués en surface (voir chapitre 3, 122) et le problème de leur stabilité se pose. En effet on peut craindre que, sous l'effet de la saturation lors du remplissage du réservoir et du fait des cheminements d'eau qui ne manqueront pas de se produire lors du marnage de la retenue, ajoutés au pouvoir des- tructif des vagues, la pente naturelle des versants mouillés de ces épe- rons ne s'adoucisse en amincissant dangereusement ces structures sur lesquelles s'appuie le barrage. C'est pourquoi il est proposé de con- forter ces éperons en les stabilisant par des massifs desable et enro- chements protégés eux-mêmes par des enrochements sélectionnés dont la pente sera voisine de 3 (horizontalement) pour 1 (verticalement),

La stabilité du versant intérieur de ces éperons serapar contre garantie en évitant par un double dispositif d'injections et de drainage que ce versant soit mouillé. L e drainage devra rabattre rapidement la ligne de saturation à travers ces éperons et éviter que les infiltra- tions empruntent les cheminements privilégiés de bancs de grès mal cimentés en risquant d'entraîner une érosion régressive par renard ou m ê m e débourrage. Pour ce qui est de l'appui de la digue proprement dite sur ces éperons, ildevra être traité spécialement endécapant toutes les zones de grès fissuré ou instable et en encastrant le noyau imper- méable dans une tranchée parafouille d'une dizaine de mètres de pro- fondeur.

3,3 13 - LE BARRAGE PROPREMENT DIT

3,3131 - L e batardeau et le remblai de sable vibré L'épaisseur des alluvions sableuses, et leur forte perméabilité

conduisent à rejeter toute solution qui consisterait àmettre à sec lafon- dation du barrage. I1 faudrait protéger le chantier par une très longue

3.31 - 4

enceinte à étancher sur toute la longueur de son développement (plus de 1.600 m). Les travaux d'injection oud'étanchement par palplanches, combinés aux énormes débits qu'il faudrait pomper, rendent cette solu- tion prohibitive. L e projeteur s'est donc orienté vers la construction sous l'eau de toute l'assise du barrage jusqu'à émerger à. la cote (120) pour asseoir la digue proprement dite.

Mais auparavant il fautprotéger le pied extérieur de la digue contre les érosions que les fortes vitesses des courants de crues dans un fleuve rétréci de près de moitié ne manqueraient pas de produire.

Pour cela unépi enenrochements sera lancé 2 l'amont dubar- rage, perpendiculairement à la rive afinde localiser les érosions assez loin du barrage dans une zone OU elles ne compromettent aucunement la stabilité de l'ouvrage.

Simultanément, un batardeau perméable en sable et enroche- ments, protégé à 1' extérieur par une couche d' enrochements sélection- nés, avancera dans le lit du fleuve de manière à enfermer une nappe d'eau calme à l'intérieur de laquelle de puissantes dragues viendront déverser les sables du fleuve.

Les matériauxdubatardeau seront déversés sur une couche de matériaux de transition mise en place au préalable à moins que les di- mensions des enrochements utilisés pour constituer ce batardeau soient faibles et que ce matériau renferme un volume suffisant de fins, mais dans ce cas, la mise en place par déversement dans l'eau exigera des précautions spéciales pour éviter la ségrégation des matériaux.

Puis les sables dragués seront compactés par vibration interne commelafondationproprementdite. Cemassif seraarasé àlacote (120) du côté intérieur du noyau et à la cote (125) du côté extérieur, afin de réserver des délais plus longs pour la construction du tapis étanche en limon compacté qui vient coiffer ce remblai de sable 5 l'extérieur du noyau.

3,3132 - L e corps du barrage construit à sec L'organe étanche dubarrage est constitué par un noyau verti-

cal relativement mince en limon compacté. Les caractéristiques méca- niques peu élevées de ces limons et leur très forte imperméabilité ont conduit à choisir un noyau mince tel que les pressions interstitielles s'y dissipent plus rapidement. Par surcroit, son implantationverticale ne le fait intervenir que relativement peu dans les épures de stabilité des talus.

J

3,31 - 5

Si le noyau doit rester mince, il n'en faut pas moins que son épaisseur soit suffisante, de telle sorte que le gradient à travers les limons soit inférieur à 3, ce qui permet d'accepter une certaine hété- rogénéité du matériau et d'être moins sévère quant à son contrôle.

L e matériau du noyau sera en principe constitué par les limons de la zone d'Abou Simbel rive gauche, de meilleure qualité que ceux de Ballana.

Si, néanmoins, ceux-ci devaient être utilisés, il serait sou- haitable de limiter leur emploi à la zone du tiers médian du noyau en en évitant l'emploi dans la crête, ce matériau étant susceptible de gon- fler sous une charge de quelques mètres de remblai (3 à 5 m).

L e limon seracompacté 5 l'aide de rouleaux lourds 2. pneus ou à pieds de mouton à une teneur en eau et à une densité voisines de l'opti- m u m Proctor standard (60 tm/m3). I1 est probable que cette teneur en eau ne pourra pas excéder l'optimum de plus de 1 % à 2 % sous peine de voir les engins s'enliser dans des ornières profondes.

L'épaisseur à la base du noyau est de 33 m, son épaisseur en crête de 6 m. Sa crête est protégée par une couche de 2 m de sable et gravier qui évitera la dessiccation et la fissuration superficielle par re trait.

D e part et d'autre du noyau seront élevés des massifs stabili- sateurs. Ils seront constitués par compactage, soit d'enrochements de grès extraits des falaises, soit de sable dragué dans le Nil ou excavé des dunes. I1 est vraisemblable, vu la médiocre qualité des grès, que des massifs d' enrochements contiendraient une proportion élevée d'élé - ments fins et que les pentes des talus de la digue devraient etre les m ê m e s dans l'un et llautre cas. S'il apparaissait au contraire, aux essais d'exploitation de la carrière de grès et de compactagedes maté- riaux obtenus, que les gros éléments restent abondants et viennent au contact les uns des autres, il deviendrait probablement possible de rai- dir quelque peu la partie supérieure des talus d'enrochements.

A noter qu'un enrochement de cette nature devrait être com- pacté au rouleau lourd à pneus en couches relativement minces (O, 50 m à 1 m). La présence des fins prohibe la mise enplace par déversement sur grande hauteur et arrosage. Quant au sable qui serait pompé dans le fleuve, il devrait être repris par camion pour être compacté aurou- leau lourd à pneus à une teneur en eau satisfaisante.

3,31 - 6

Endéfinitive, le partage entre 1 s deux olutions résulter d une comparaison expérimentale plus poussée des conditions économiques et techniques d'exploitation et d'utilisationdu grès et du sable. I1 serabon d'inviter les Entrepreneurs consultés à étudier parallèlement les deux variantes. Les dessins ici présentés figurent la variante en enroche- ments.

Entre les massifs stabilisateurs et le noyauseront intercalées, à l'extérieur c o m m e à llintérieur, des couches filtrantes qui s'oppose- ront à l'entraînement des fins dunoyau dans les vides des éléments plus grossiers des massifs. Les épaisseurs notables de ces filtres en ren- dent la construction possible par petits camions; le matériau sera éner- giquement compact6 par rouleaux vibrants Les granulométries des fil- tres seront déterminées, selon des règles maintenant classiques, dès que la granulométrie des massifs stabilisateurs sera elle-même connue, c'est-à-dire dès qu'on aura pu en établir la composition définitive. Dans le cas de massifs d'enrochements, les filtres seraient à deux couches de 3 et 2 m dlépaisseur. Dans le cas de massifs de sable, ils pourraient ne comporter qu'une couche - à moins que le sable ne ren- ferme trop de limon, ce qui est peu probable et obligerait au contraire &constituer, 5 llintérieur surtout, un filtre à trois couches, de manière à bien rabattre les infiltrations et éviter que la ligne de saturation pé- nètre dans le massif du côté intérieur, supposé peu perméable.

Dans les deux cas, le filtre verticaldu coté intérieur se retourne sous le massif en un filtre inversé horizontal aboutissant à la galerie drainante, dans laquelle aboutissent les puits filtrants destinés à casser les pressions résiduelles que l'on pourrait avoir à ljaval du voile étan- che, à travers les alluvions. Un petit massif de pied en enrochements protège le talus contre le batillage du bassin intérieur. Du côté exté- rieur, par contre, le noyau est raccordé à un tapis étanche par une, mince zone de transition intercalée entre ce tapis et les enrochements. L e tapis en augmentant les longueurs de percolation joue un rôle essen- tiel dans la stabilité de l'ouvrage, car il renforce le voile d'injection et, provoquant une perte de charge complémentaire, évite le danger de renard et réduit les fuites.

Des pr6cautions spéciales, telles que l'humidification par as - persion, devront etre prises lors de la construction du tapis et dunoyau afin d'éviter que la dessiccation dumatériau sous le soleil de Nubie ne le fissure par retrait.

Par surcroît, ce tapis étant prolongé jusqu'au talus extérieur de'la digue, il se raccordera au tapis naturel que constitueront les li- mons du Nil déposés au fonddu réservoir. Ainsi, les fuites diminueront progressivement dans le temps e

3,31 - 7

,

L e talus extérieur du barrage est protégé par une couche de gros enrochements de qualité, de 2 m d'épaisseur, contre les effets du batillage et les vagues, importants sur une retenue de pareille éten- due. Ces enrochements pourront être tirés par exemple des gisements de granit qui se trouvent à l'amont: de Wadi Halfa. Ces enrochements de protection sont déposés sur un filtre qui évitera que les fins du massif sous-jacent ne soient aspirés à travers les vides de ces enrochements. Les matériaux des filtres grossiers seront obtenus par criblage, et concassage si nécessaire, des déchets de granit. Dans le cas OU le massifserait constituéde sable compacté, il seraitnécessaired'épaissir , ces filtres sous les enrochements de protection et de prévoir deux cou- ches de granulométries étagées afin d'être certain qu'aucun délavage ne puisse se produire. La pente du talus extérieur varie de 2/1 encrête à 3/1 à la partie inférieure.

L e talus intérieur sera simplement protégé contre les risques de l'érosion éolienne, puisqu'il n'y a pratiquement pas de pluie, donc pas de ruissellement, par une couche de petits enrochements de grès sélectionnés dont la teinte et la texture s'harmoniseront bien avec le paysage environnant. L e talus présente en section une forme parabolique plus agréable sur le plan esthétique que des variations brutales de pente. Cette courbe correspond à une pente minima de 1,72/1 2. la crête et maxima de 2,72/l à la cote (120). L'épaisseur totale du barrage à ce niveau est de 345 m, alors que l'épaisseur encrête est limitée à 10 m.

I1 faut signaler que la revanche de la crete au-dessus de la cote des plus hautes eaux est de 8, O0 m, car la retenue est très longue et les vents peuvent ?tre très violents. Les formules empiriques de Molitor, Stevenson et Gaillard conduisent pour une retenue de 50 k m d'alignement droit suivant la direction d'unvent de 100 km/heure hune revanche d'environ 4 m. Cette revanche théorique atteint 6 m pour une retenue de 100 km. Cependant, compte tenu de la très forterevanche prévue au barrage du Sadd el Aali, il est prudent de majorer ici éga- lement la revanche normale.

Enfin, il faut signaler qu'une galerie d'injections en béton ar- m é , de 3,30 m de diamètre intérieur et d'environ 1,50 m d'épaisseur de revetement, est disposée au centre du noyau à la cote (130) afin de pouvoir éventuellement reprendre les injections; cette galerie permet aussi d'effectuer des forages pour mesurer les niveaux piézométriques à l'extérieur et à l'intérieur de la zone injectée.

La galerie d'injections sera construite en éléments d'environ 12 mdelongueur séparés par des joints spéciauxmunis de lames d'étan- chéité permettant à cette conduite de s'adapter aux déformations dii remblai.

3,32

L'E T A N C H E I T E 2

3,32 - 1

3,320 - INTRODUCTION L e problème des fuites se présente sous deux aspects diffé-

rents :

la sécurité: le barrage est fondé sur un remplissage alluvial de sables fins perméables au travers duquel il faut éviter la formation de renards ou de sous-pressions; il s'appuie par ailleurs sur des épe- rons de grès mal cimentés à travers lesquels il faut empêcher tout d 6bour rag e e

l'économie du pompage: le débit des fuites contribue à remplir le bassin intérieur et afin d'éviter que le niveau de ce bassinnedépasse la cote actuelle (120 environ) il est nécessaire de rejeter ce débit à l'amont du barrage de protection.

3,321 - LA SECURITE Sur le plan de la sécurité un certain nombre de précautions

doivent etre prises indépendamment de la réduction des fuites

L e danger des renards à travers les sables de la fondation pourrait être évité en donnant au tapis étanche extérieur une longueur suffisante (300 à400 m pour des sables fins). Malheureusement en rai- son du débouché minimum qui doit être réservé aux crues, ce tapis ne peut guère être accru et par ailleurs on ne peut le construire sous l'eau.

I1 est donc nécessairede compléter l'effet du tapis prévu, d'une longueur totale de 180 m, par une coupure étanche descendue à travers les sables j us qu' au fond de grès. Par surcroit les grès cuperfi- ciels étant très mal cimentés on prolongera le voile d'injection à tra- vers les grès sur environ 25 m de profondeur, jusqu'à la cote (60), non pas pour réduire les fuites mais pour éliminer le risque de renard à travers cette roche friable et relativement perméable (5. 10-5 cm/s environ). Dans les appuis rocheux le voile d'injection sera prolongé 2 travers les éperons le long du versant mouillé de ceux-ci afin d'en améliorer la stabilité. Au-delà de l'enracinement des éperons le voile sera rapidement arrêté avec une hauteur décroissante jusqu'à la cote (90); voir figure 4,431 1 ~ L e voile d'injection dans les grès comportera des trous espacés de 3 mètres qui pourront Stre réalisés à partir de la galerie d'injection prolongée dans les éperons rocheux 5 la cote (130); les longueurs des trous moindres permettront d'éviter des déviations trop importantes L'entrepreneur pourra également, au prix d'un con- trôle plus serré des déviations, exécuter ces trous à partir de la sur- face à (190).

3,32 - 2

Bien qu'à la cote (182) la falaise dans laquelle sont creusés les temples soit entièrement ceinturée par la retenue qui passe derrière ces derniers à environ 500 m , au Nord-Ouest (voir Fig. 2,233) les fui- tes à travers les grès sont dans cette zone très faibles en raison de la longueur des cheminements et, de ce fait, il n'y a aucun risque de re- nard, le gradient étant très faible. Le voile d'étanchéité est interrompu derrière les temples sur près de 500 m (voir Fig. 4,4311). D e toutes manières dans les zones non injectées seront prévus des trous de re- connaissance et de contrôle plus largement espacés, à 20 m par exem- ple, permettant d'éviter d'omettre le traitement d'une zone perméable, fissurée.

L'exécution duvoile à travers les alluvions comporte des op&- rations d'injection difficiles étant donné la finesse du sable. Mais c'est par les al.luvions que passe la majorité des fuites et c'est donc sur leur traitement que doivent porter tous les efforts.

I1 faut d'abord assurer une longueur de contact entre le noyau et la zone injectée qui soit suffisante; un gradient de 4 est certainement le maximum admissible pour que les fuites ne puissent pas provoquer de désordre le long de ce contact. On pourra en profondeur réduire progressivement l'épaisseur de la zone traitée. Mais cette zone sera limitée vers l'intérieur par une paroi continue de 0,80 m d'épaisseur en argile stabilisée au ciment et moulée dans le sol jusqu'au grès se- lon un procédé qui a fait ses preuves en de nombreux chantiers. Vers l'extérieur, à 1 5 m de la première, une paroi continue très courte &i- tera les pertes de coulis dans la zone superficielle du contact plus par- ticulièrement délicate à traiter. Entre ces parois qui assurent déjà par elles-mêmes une très forte imperméabilité et qui seront assez souples et plastiques pour ne pas se fissurer lors des tassements dus à la saturation, on viendra injecter par levées minces, à l'aide d'obtu- rateurs, des coulis spéciaux d'argile fluidifiée et de silicate de so- dium (voir chapitre 3,431) en disposant l'écartement des trous tous les 3 ,O0 m DU en quinconce. On pourra obtenir ainsi une réduction de la perméabilité moyenne des alluvions qui peut être divisée par 100. La paroi continue du côté intérieur est disposée un peu au-delà de l'axe de la galerie d'injection, ce qui permet de reprendre les injections m ê m e sous la charge du réservoir, le coulis étant alors arrêté par cette paroi.

En ce qui concerne l'injection des grès, le voile prévu avec une ligne de trous espacés tous les 3 ,O0 m sera injecté avec des cou- .lis à faible viscosité : silicate de sodium, bentonite, pour traiter les fissures et les horizons particulièrement perméables, mais on e m - ploiera au préa.lable des coulis de ciment pour étancher les fissures.

3,32 - 3

Dis pos itif d ' 6 tanchement appliqué

Tapis 180 m

In j e c t ion s jus qu ' a u g r è s

Débits

Ilne faut pas compter, sans avoir recours à des produits coûteux c o m m e les résines synthétiques à très faible viscosité, traiter .la porosité m ê m e du grès.

non oui

non non

1800 600

3,322 - L'ECONOMIE-DU POMPAGE Afin d'estimer l'importance relative des différents moyens de

réduire les fuites, il est intéressant d'évaluer ces fuites dans diffé- rentes hypothèses, ces calculs très approximatifs étant guidés par le tracé de quelques réseaux d'écoulement dans les sections les plus ca- ractéristiques. Les valeurs des coefficients de perméabilité à travers u n matériau hétérogène, que ce soient les alluvions ou le grès, sont mal connues, mais on peut cependant admettre les valeurs suivantes tirées des essais de perméabilité in situ et des essais en laboratoire :

Noyau K = 5. 10-7 cm/s Massif sable et enrochement K = 1. cm/s

Fondation alluviale injectée K = 5. cm/s

Grès m o y e n K = 5. 10-5 cm/s

Grès fissuré (25 % de .la surface mouillée non trai- tée par injection) K = 25. 10-5 cm/s

A partir de .là on a pu évaluer les fuites, dans différentes hypotheses.

Débit tota.1 à travers les a.l.luvions en l/s

3,32 - 4

En ce qui concerne le rocher, les fuites à travers les grès sous l'emprise de la digue, dans le prolongement de l'étanchement des al.luvions, sont de 1"ordre de 75 .l/s en l'absence d'un tapis et d'environ 60 i/s si l'on dispose un tapis de 180 m de .longueur.

Le voile d'étanchéité n'est descendu 5 travers les grès que jusqu'à la cote (60) alors que le granit probablement plus imperméable doit se situer aux environs de la cote zéro. On peut donc s'intêrroger sur l'intérêt économique d'un voile descendu partout jusqu'au granit et à travers celui-ci jusqu'h la roche non fissurée. Si l'on compare les fuites obtenues à travers les grès par un voile s'arrêtant à la cote (60) avec celles que donnerait un voile descendu jusqu'à l'horizon supposé imperméable dans le granit, on obtient une réduction de 30 litres par seconde. Ainsi pour réduire les fuites totales de l'ordre de 10 5 15 % (30 1/s) il est nécessaire d'accroïtre la surface du voile dans les grès d'environ 150.000 m2. I1 y a donc un point au-delà duquel l'accroisse- ment des dépenses d'injection n'est plus justifiable sur le plan écono- mique.

Quant aux fuites qui se produisent au-delà des appuis du bar- rage par le contournement de la retenue en arrière des temples, e.l.les sont très faibles et de l'ordre de 25 1/s.

0n.trouve ainsi un débit total de fuites (avec tapis et injections) d'environ 250 i/s.

Bien évidemment de tels chiffres n'ont qu'une valeur relative. Seule la première mise en eau permettra d'obtenir une valeur précise par un "essai" réel, et c'est la raison pour laquelle il est nécessaire de prévoir pour la station de pompage un très fort coefficient de sécu- rité. Cettedernière est en effet calculée de manière à pouvoir évacuer en première phase 1800 l/s , ce qui représente un coefficient de sécu- rité de l'ordre de 7. Par surcroît la centrale de pompage est disposée de manière à pouvoir être étendue jusqu'à une capacité de 3000 l/s.

Ces quelques chiffres suffisent à montrer que l'évaporation m ê m e accrue par la transpiration des plantes aquatiques telles que les papyrus n'apporte guère d'aide quant à l'évacuation des fuites. En effet la surface maximum que l'on peut planter est d'environ 50.000 m 2 (30.000 dans le lac intérieur et 20.000 sur les berges de ce lac), ce qui permet d'évaporer en moyenne de l'ordre de 12 l/s seulement

3,33

D R A I N A G E E T P O M P A G E

3,33 - 4.

3 , 3 3 O - INTRODUCTION

I '

.

On a vu que le réseau d'injection jouait un rôle essentiel en diminuant le débit à pomper; on peut donc dire que son importance est commandée par des impératifs économiques. Le réseau de drainage répond à une nécessité plus proprement technique : assurer la conser- vation des ouvrages , en empêchant l'eau d'atteindre les temples, et en l'évacuant par pompage.

I1 estnécessaire de prévoir deux réseaux de drainage distincts et indépendants correspondant à des fonctions différentes. I1 est néces- saire aussi de concevoir une installation de pompage de fonctionnement absolument sûr et discret. Seuls les principes sont exposés dans le présent chapitre, les détails cons tructifs étant donnés dans .le chapitre 3,43.

3,331 - DRAINAGE PRINCIPAL Le premier réseau , ou réseau principal , a essentiellement

pour rôle de rabattre les eaux provenant des infiltrations 2 travers le rideau d'injection et de les collecter et canaliser vers la salle des pompes. C o m m e il est nécessaire de collecter le plus près possible de la "source" pour fviter ladiffusionultérieure de l'eau dans lamasse m ê m e du rocher, ce réseau suit approximativement un tracé parallèle au rideau d'injection (Voir la Fig. 4,43 11).

La galerie de drainage joue le rôle de co.llecteur pouralimen- ter la salle des pompes.

Dans la partie de la galerie de drainage creusée dans le rocher aboutissent des drains verticaux ascendants et descendants : les pre- miers sont simplement des trous percés à partir de la galerie, vers la surface; ils ne sont pas figurés sur la coupe-type qui représente plus spécialement la partie de galerie située dans le barrage qui ne com- porte évidemment que des drains descendants équipés en puits filtrants.

La galerie comporte une passerelle de circulation. Le fond de la galerie est arasé à la cote (118,80). Pour un débit de 3000 l/s la dénivellation de la surface de l'eau s'écoulant dans la galerie, entre le point le plus éloigné de la salle des pompes et cette dernière, serait seulement de 0,20 m. La passerelle de circulation à la cote (120,20) permet de s'assurer du fonctionnement individuel des drains. Dans le

3,33 - 2 rocher, les drains seront tubés par des tuyaux en matière plastique perforée. Dans les a.lluvions , on emploiera des puits filtrants classi- ques , .les crépines étant protégées par du gravillon.

3,332 - DRAINAGE LOCAL Un deuxième réseau, double puisqu'il enserre chaque temple

au plus près , vise à chasser de cette zone toutes les traces d'humidité qui pourraient subsister , ou arriver par remontée capillaire. L e débit d'écoulement sera parfaitement nul , les drains étant conçus pour assé- cher le rocher par ventilation à la façon des trous percés dans les pierres des maisons pour empêcher la propagation de l'humidité du sol. C e deuxième système est en réalité constitué pour chaque temple par deux galeries superposées d'où partent des trous rayonnant dans le sens opposé aux temples; voir figure 4,43 12.

La galerie inférieure est creusée à la cote (120,20) de façon 2 rester dans tous les cas au-dessus du niveau du lac intérieur. L'ex- cavation est de forme circulaire; le revêtement intérieur en béton n'est pas continu mais constitué de voussoirs successifs afin d'assurer une ventilation plus efficace du rocher. Dans les intervalles entre les an- neaux de béton sont forés des trous inclinés qui complètent le dispositif o

La galerie supérieure, dont le fond est à la cote (140), est également de section circulaire et à l'aplomb de la galerie inférieure; l'accès se fait à partir de la première galerie par un puits vertical de 2 m de diamètre afin de pouvoir éventuellement amener du matériel de forage d'une galerie dans l'autre. Elle est également soutenue par des voussoirs discontinus enbéton, et il enpartun réseau de drains analogue au précédent. Des drains verticaux réunissent les deux galeries. La ventilation pourrait , s'il le fallait , être forcée artificiellement par une soufflerie; l'air soufflé pourrait m ê m e être desséché par un climatiseur.

Les forages, outre leur rôle drainant , ont un rôle de contrôle : U s peuvent , par la méthode des isotopes radio-actifs , servir 5 mesu- rer la teneur en eau du rocher partout OU i.ls pénètrent. Leur nombre pourra être augmenté ultérieurement s'i.1 est jugé utile d'accroître .la surface d'échange entre le rocher et l'air et de favoriser .la ventilation.;

Bien entendu ces galeries de drainage qui ceinturent les tem- ples ne débouchent pas en surface pour des raisons d'esthétique, la galerie d'accès étant éloignée de l'entrée des temples.

3,33 - 3

I 4 La disposition des deux galeries permettrait, à très peu de

frais , si cela s'avérait nécessaire, la constitution d'un réseau d'in- jectionlocale dont le rôle ne serait plus cette fois de diminuer les fuites, mais d'arrêter la transmission de l'humidité par capillarité si les drains de "salubrité" s'avéraient insuffisants. Un tel écran , pour être étanche ades suintements aussi ténus que ceux dus ala capillarité, devrait être parfaitement continu. Seules les résines spéciales, très pénétrantes, pourraient traiter les grès nubiens poreux et très peu fissurés. On pour- rait d'ailleurs à dépenses à peu près égales, remplacer ce réseau d'in- jection très serré de résines coûteuses par un m u r continu avec lame centrale d'étanchéité, excavé et bétonné par puits successifs.

Noter qu'aucun de ces travaux, quel qu'il soit, ne devra re- courir aux explosifs. Toute excavation sera faite au pic ou au marteau.

3,333 - LE POMPAGE L'installation de pompage , chargée d'évacuer la totalité des

fuites, sera souterraine pour ne pas paraître dans le paysage. D'autre part elle sera silencieuse , condition facile à réaliser pour les pompes mais difficile pour les moteurs si ce n'est les moteurs électriques. Aussia-t-on d'abord envisagé d'actionner les pompes par des moteurs électriques alimentés par une ligne apportant l'énergie d'Assouan. L'étude a montré que cette ligne de grande longueur était hors de pro- portion avec la faible énergie requise pour le pompage. On ne peut en effet concevoir une ligne de 400 k m de longueur qui soit économique pour le transport de moins de 4000 kilowatts, peut-être m ê m e , si les fuites sont ce qu'on espère, moins de 400 kilowatts.

Mais, ce qui était plus grave , une telle source d'énergie était vulnérable. En cas d'interruption de courant nécessitant une réparation en un point de .la .ligne, on imagine qu'il aurait fallu p.lusieurs jours d'attente avant la remise en service. La sécurité des temples d'Abou Simbel ne pouvait tolérer de tels risques.

Par contre, dans un avenir plus ou moins proche il se peut que l'énergie électrique soit portée dans les régions du Sud et qu'une ligne 5 haute tension atteigne Abou Simbel. Il sera alors possible d'uti- liser cette énergie électrique, sans doute à bon compte, tout en gar- dant les groupes électrogènes diesel c o m m e groupes de secours.

3,33 - 4

C'est en effet à une centrale électrogène diesel, éloignée à deuxkilomètres des temples sur le plateau désertique, qu'on a demandé de fournir l'énergie. Ainsi les pompes seront mues par des moteurs électriques silencieux et très bien adaptés à l'usine souterraine Plus tard, ils pourront être branchés ?s.ur une éventuelle ligne électrique venant d'Assouan. Pour le moment des groupes formés d'un moteur diesel et d'un alternateur fourniront l'énergie électrique. L'eau de refroidissement des moteurs diesel sera prélevée sur le débit que les moto-pompes évacueront de l'enceinte. Le fuel nécessaire aux moteurs diesel sera stocké dans de grands réservoirs assurant à la station une autonomie de marche de six mois à pleine charge.

On a vu dans le chapitre 3 , 3 2 que les fuites totales étaient actuellement estimées à 250 litres par seconde. I1 est correct d'ins- taller un débit de pompage environ sept fois plus grand, avec possibi- lité d'extension à un débit douze fois plus grand. On pourra ainsi ga- rantir largement la protection des temples, faire pendant les premières années les observations utiles, prendre les mesures correctives néces- saires et , le colmatage naturel par les limons du Nil aidant , réduire l'énergie de pompage progressivement.

Un certain nombre d'automatismes sont prévus, tels que ceux enclenchant ou déclenchant les moto-pompes en fonction du débit des fuites, mais il reste indispensable d'assurer le contrôle de la bonne marche des machines par du personnel qualifié. L'exploitation et la surveillance de l'ensemble de l'installation telle qu'elle est conçue actuellement nécessiteront la présence de 4 ou 5 personnes.

On s'est efforcé, pour réduire les difficultés de manutention et d'entretien, de ne pas employer des moto-pompes trop grosses. Les ponts roulants, les accès, les problèmes de démontage pour l'entretien, sont ainsi sensiblement allégés e Et surtout, la centrale sera d'exploi- tation plus souple, puisque le dosage des pompes à mettre en marche en fonction des fuites réelles sera plus précis a En conclusion d'une étude approfondie on propose des moto-pompes de 440 CV. Enfin, pour faire face 2 toute défaillance mécanique, on a doublé tout organe essen- tiel de l'installation dont la rupture pourrait entrainer la montée du plan d'eau : non seulement le câble amenant le courant électrique à la station de pompage mais aussi les conduites de refoulement , les con- duites d'eau de refroidissement, les cuves de stockage d'eau et de mazout sont doublés.

Les dispositions générales ont été conçues pour assurer la sécurité maximum. C'est ainsi que les pompes refouleront l'eau des fuites au-dessus du niveau de la retenue maximum. D e la sorte, m ê m e encas de rupture d'une des conduites de refoulement, le risque d'inon- dation de la centrale souterraine par l'eau de la retenue est exclu.

3,34

C A L C U L S D E STABILITE

3,34 - 1

3,340 - GENERALITES L e risque majeur contre lequel il faut garantir l'ouvrage est

celui des glissements de talus ou de fondation dans tous les cas possibles de sollicitation. Cette stabilité au glissement des talus ou de la fondation dépend essentiellement de quatre facteurs :

- .les Caractéristiques physiques (densité, teneur en eau) des. matériaux.

- les caractéristiques mécaniques de ces m ê m e s matériaux (cohésion, angle de frottement interne) qui déterminent les réactions du terrain le long de la surface de rupture.

- les pressions interstitielles ou sous-pressions , pressions supportées par l'eau et l'air contenus dans les pores du m a - tériau, notamment les pressions de consolidation et les pres- sions d'écoulement à travers le massif.

- les forces extérieures telles que le poids des matériaux, la pression de l'eau de la retenue sur le parement amont et dans certains cas .l'es accélérations dues aux secousses sismiques.

Les différentes méthodes de calcul consistent toutes à appliquer aux seules caractéristiques mécaniques des matériaux ($ etc.. .) un coefficient de sécurité défini par le rapport des tangentes des angles de frottement internes réel et limite, et le rapport des cohésions réelle et limite. D e nombreuses méthodes permettent d'évaluer ainsi le coef- ficient de sécurité le long d'une ligne de rupture donnée, c'est-à-dire la valeur de l'angle de frottement interne effectif et de la cohésion effet- tive strictement nécessaire pour que l'équilibre soit réalisé.

La ligne de rupture la plus probable pour un cas de charge donné est celle qui conduit au coefficient de sécurité le plus petit. C e s coeffi- cients sont d'ailleurs beaucoup plus faibles que ceux généralement admis pour d'autres constructions, D e s coefficients de sécurité de 1,5 2. 2 ,O dans les conditions d'exploitationnormale ou de 1, O à 1,3 dans les condi- tions exceptionnelles sont couramment admis en matière de barrage. en terre. Mais chaque fois que l'on donne uncoefficient de sécurité, il est nécessaire de préciser la méthode, l'évaluation du coefficient variant parfois de façon sensible en fonction du m o d e de calcul.

3,34 - 2 3,341 - LA METHODE UTILISEE

La méthode utilisée est la méthode suédoise modifiée qui a l'avantage de pouvoir s'appliquer à des lignes de glissement polygo- nales, plus probables que des lignes circulaires à travers des massifs sans cohésion. Cette méthode tient compte par ailleurs des poussées latérales dues à la pression des eaux d'infiltration.

L e principe en est le suivant :

La ligne de rupture polygonale étant choisie on décompose le massif en un certain n o m b r e de tranches verticales et pour chaque tran- che on calcule :

- .le poids, y compris le poids de l'eau interstitielle, - les pressions hydrostatiques agissant sur les faces verti- cales et sur la face inférieure de glissement,

- .la force de cohésion dirigée dans le sens opposé au glisse- ment possible.

On trace alors le dynamique de ces forces de manière à obtenir la résu tante correspondant à la tranche étudiée. On répète ce calcul pour toutes les tranches et on trace le dynamique général des résultan- tes. Mais il m a n q u e évidemment dans ce dynamique les forces latérales d'interréaction entre tranches dues aux poussées des terres. En fait, on admet généralement que ces interréactions sont à peu près paral- .leles a la direction générale du talus.

Li a été admis ici une inclinaison uniforme des interréactions de 20 sur Ilhorizontale (2,75/1).

Il suffit alors de déterminer l'angle de Cisaillement Ø' du m a - tériau correspondant à chaque tranche, tel que les réactions sur le plan de glissement s'opposant au mouvement ferment le dynamique des ré- sultantes.

L e coefficient de sécurité est alors C = t Ø tg Ø'

I '

3,34 - 3 3,342 - HYPOTHESES DE BASE

Les caractéristiques suivantes , déduites des essais de labo- ratoire, ont été considérées c o m m e étant situées du côté de la sécurité et ont été prises en compte dans les études de stabilité de la digue.

3,3421 - Fondation alluvia.le Densité sèche

I I saturée

Cohésion

Angle de frottement

Coefficients de perméabilité Fondation non injectée Fondation injectée

= 1360 = 2,OO = o = 30"

= 5 x 10-3cm/s = 5 x 10-5cm/s

P o u r la fondation, il a été également vérifié que le coefficient de sécurité restait convenable pour un angle de frottement interne de 25 " seulement, supposant la présence invraisemblable d'une couche continue de limon.

3,3422 - Fondation de grès Densité sèche

Densité saturée

Cohésion

Angle de frottement

Coefficient de perméabilité

= 1,90 = 2,20 = o = 40" = 5 x 10-5cm/s

3,3423 - Remblai de sable vibré sous l'eau Densité sèche = 1,65

1 1 saturée = 2,05 Cohésion = o Angle de frottement = 30" Coefficient de perméabilité = 5 x 10-3cm/s

3,34 - 4

3,3423 - Limon compact6 Densité sèche = la55 Teneur en eau = 24 % Densité saturée = 1,95 Caractéristique s inte rg ranulai r e s c on s 0.1 id é e s

Angle de frottement = 25" Cohésion = 0,25 kg/cm2

Avant consolidation Angle de frottement C ohé s ion

= o = 0,5 kg/cm2

Coefficient de perméabilité = 5 x 10-7cm/s

L e limon m i s en place relativement humide est très imper- méable et l'eau interstitielle se m e t en pression pendant la construc- tion et se draine ensuite lentement au cours de la conso.lidation.

3,3425 -. Grès et sable compactés et Filtres

Densité sèche

Dens it é h u m ide

Densité saturée

= 1,75 = 2,oo = 2,lO

Cohésion = o ~

Angle de frottement interne

Coefficient de perméabilité

= 35" = 1 x 10-2cm/s

3,343 - CAS DE CHARGES ETUDIES Ce s études de stabilité n'ont pas la prétention d'être complètes,

ce qui serait inuti.le au stade actue.1 des études. Il a été simplement vérifié que la sécurité des talus amont et aval (1) était largement assu- rée dans les cas les plus critiques suivants :

(1) - On reprend ici la terminologie usuelle : amont, d u côté de la retenue, et aval d e l'autre côté.

3,34 - 5

- COEFFICIENTS DE SECURITE

HYPOTHESE SUR LA FONDATION

$ = 30" $ = 25" Cas

A 1,7 195 B 2,2 1,85 C 1,35 1,15 D 1,1 1,1

Cas A - Stabilité du talus aval - la retenue maximum étant à la cote (182), il n'a pas été tenu compte de l'effet de courbure qui en toute rigueur conduirait à faire intervenir un terme correctif; chaque tranche élémentaire ayant une épaisseur plus grande à l'amont qu'à l'aval. Par ailleurs l'effet de courbure , l'effet voûte , est un facteur favorable.

Cas B - Stabilité du talus amont dans le cas de la vidange ra- pide de la retenue, de la cote (182) à la cote (147).

Cas C - A noter que pour le ta.lus aval, le plus critique à ce point de vue, .l'effet d'un tremblement de terre d'intensité correspon- dant A une accélération de O , 05 g a été examiné , bien que cette &en- tualité soit à exclure d'après les géologues.

Cas D - Enfin la stabilité dans le cas très pessimiste d'un noyau pratiquement liquide ($ = O , c = O ,5 kg/cm2) a été étudiée. II est évident que dans ce cas on peut admettre un coefficient de sécurité de 1.

3,344 - LES RESULTATS Le tableau ci-dessous donne les coefficients des surfaces de

rupture les plus critiques (voir Fig. 4,341 et 4,342).

L'examen de ce tableau suffit à montrer l'excellente stabilité de cette digue. Les coefficients de sécurité sont largement suffisants m ê m e dans l'hypothèse extrême d'un angle de frottement de 25 " dans la fondation; On a vu aux chapitres 3,22 et 3,23 que l'on n'a pas observé d'angle de frottement interne inférieur à 30".

c

3,35

LES M E S U R E S E T OBSERVATIONS

SUR L E S O U V R A G E S

3,35 - 1

3,350 - INTRODUCTION L e barrage ainsi que ses appuis seront équipés d'appareils de

mesure permanents permettant de suivre le comportement de l'ouvrage pendant sa construction et au cours des années qui suivent.

On s'assurerade cette manière que la stabilité dubarrage reste garantie par les coefficients de sécurité prévus, en vérifiant que les hy- pothèses prises en compte dans les calculs sont correctes. On contrôlera notamment les pressions hydrauliques , les tassements ou déformations et les fuites (voir Fig. 4,351).

3,35 1 - LES PRESSIONS HYDRAULIQUES Deux types d'appareillage ont été prévus pour mesurer les

pres s ions hydrauliques.

3 , 35 11 - Les cellules de pressions inters titielles C e sont des cellules manométriques mises en place au cours de

la construction de l'ouvrage et permettant de contrôler dès le démar- rage des travaux la valeur des pressions interstitielles dans la fonda- tion sableuse c o m m e dans le noyau.

Si des observations indiquaient des pressions inters titielles trop fortes dues par exemple à une consolidation trop lente, il serait alors possible de prendre les mesures correctives nécessaires (puits filtrants , filtres, ralentissement du rythme de construction, diminution de la teneur en eau des matériaux, etc, . . ).

L e principe de fonctionnement de ces cellules manométriques peut être soit électrique, soit hydraulique, les organes de mesure étant liés à un poste central OU sont faites les mesures soit par des câbles électriques, soit par des tubes en plastique disposes dans le remblki.

L e nombre de cellules prévu est au total de 18 réparties sur deux profils en travers différents. Les câbles des cellules disposées dans le noyau pénètrent dans la galerie d'injection, alors que ceux des cellules de la fondation sont liés à la galerie drainante.

3,35 - 2

3,3512 - Les tubes piézométriques La sécurité d'une digue dépend essentiellement du niveau de

la ligne de saturation et des pressions hydrauliques relatives en dif- férents points d'un m ê m e profil en travers et notamment à l'aval du noyau étanche. Ces pressions et la ligne de saturation sont contrôlées à l'aide de tubes crépinés à leur extrémité et mis en place au niveau convenable dans des forages percés 2. travers le remblai une fois celui- ci achevé.

L e nombre des tubes piézométriques prévu est de 15 répartis sur trois profils en travers.

3,352 - LES TASSEMENTS ET LES DEFORMATIONS

3,3521 - Les tassements La digue devant tasser, il est indispensable d'observer durant

sa construction l'évolution des tassements afinde pouvoir prévoir à coup sûr par extrapolation les tassements qui ne manqueront pas de se pro- duire après la construction. On peut ainsi entenir compte lors de l'achè- vement de la digue, en donnant Lia crête une surélévation correspondant au tassement à venir, tassement que les essais de laboratoire ne per- mettent pas toujours de prévoir avec assez de précision.

Les dispositifs de mesure des tassements consistent en tubes téléscopiques verticaux installés dans le noyau au fur et à mesure de la montée du remblai. On peut ainsi mesurer le tassement d'une cou- che quelconque du noyau de la digue (en principe de 3 m d'épaisseur). Cinq tubes de tassements seront installés dans le noyau.

3,3522 - Les déformations Les déformations de la digue et de sa fondation rocheuse sont

mesurées par visées topographiques de repères spéciaux disposés sur les ouvrages et leurs appuis. Ilyauraainsi au moins 18 repères dispo- sés sur le parement aval de la digue, répartis sur six profils en travers et une dizaine de repères placés sur les appuis rocheux. Les visées to- pographiques de grande précision doivent bien entendu être rattachées à des bases immuables, donc situées assez loin du réservoir pour ne pas être influencées par le remplissage ou la vidange.

3,35 - 3

O n pourra également installer dans la digue suivant l'axe du noyau deux ou trois tubes verticaux en plastique dont on mesurera la déformation à l'aide d'un inclinomètre enregistreur spécial descendu à l'intérieur. O n peut ainsi déterminer la déformation exacte du noyau étanche depuis sa base jusqu'à sa crête.

3,353 - LES FUITES I1 est particulièrement importantdans le cas dubarrage d'Abou

Simbel d'évaluer les fuites dès les premières montées du plan d'eau. D e s déversoirs de jaugeage des fuites seront donc installés dans les galeries en différents points de façon à évaluer ces fuites en les loca- lisant si possible au besoin par des mesures àl'aide de moulinets spé- ciaux descendus dans les puits filtrants. O n pourra ainsi évaluer l'évo- lution future des fuites et compléter les traitements d'injections si nécessaire.

3,36

I R A P P O R T D E M. W.J. T U R N B U L L 1

E x a m e n des premiers essais

et des

de

de

laboratoire des reconnaissance

ssins d u barrage

3,36 - 1

3,360

J'ai été invité par le Bureau d'Etudes A. Coyne et J. Bellier, par le canal officiel de l'Unesco, du Département d'Etat et du Corps des Ingénieurs de l'Armée des Etats-Unis, à m e rendre à Paris pendant la semaine du 8 Août 1960 pour examiner les études préliminaires et l'avant-projet du barrage d'Abou Simbel. D e s représentants du Bureau d'Etudes A. Coyne et J. Bellier participèrent à cet e x a m e n et aux dis- cus sions.

L'objet essentiel de la consultation était d'obtenir mon opinion sur la possibilité de construire le barrage: disponibilités en matériaux, conditions de fondation, considérations de stabilité du profil choisi pour le barrage, et problème des fuites dans son ensemble.

Lors de cette consultation toutes les études et reconnaissances du site, tous les essais de laboratoire et tous les dessins d'avant-projet alors disponibles ont été examinés. Bien que certaines reconnaissances et certains dessins aient été encore provisoires je considère que j'ai pu prendre connaissance du projet d'une façon satisfaisante.

3,361

L e problème essentiel à A b o u Simbel est de construire un bar- rage sûr et économique offrant une protection Convenable aux temples, les fuites étant telles que le coût du pompage soit admissible.

L e premier point à considérer pour la construction du barrage concerne la nature du seul site possible ainsi que les disponibilités en matériaux.

Je considere que ce site est convenable, sous réserve de traiter la fondation et d'employer certaines méthodes de protection, c o m m e on le verra plus loin.

D u sable propre de granulométrie moyenne est disponible en quantité illimitée. Du sable et des graviers pour les filtres se trouvent dans les terrasses alluviales , mais en quantité peut-être insuffisante et exigeant u n triage pour l'obtention de la qualité requise. D u grès à concasser pour faire les massifs principaux du barrage est disponible en quantité mais il se peut qu'il soit de qualité insuffisante c o m m e matériau concassé. D e la bonne pierre pour la protection des parements

3,36 - 2

existe à une distance d'environ 5 0 k m LJ site. Les débris et les dl-ihets du concassage peuvent être triés et utilisés pourdonner des matériaux de filtre convenableb,, Le limon argileux pour le noyau du barrage est disponible en deux sources principales, consistant l'une enune terrasse de niveau relativement élevé, à une certaine distance du barrage (car- rière de Ballana), et l'autre en des dépôts situés au bord du fleuve près du site de l'ouvrage. Le limon de la terrasse est moins bon à cause de sa plus grande teneur en montmorillonite.

Je considère qu'il est correct de protéger la fondation du barrage contre l'action érosive des courants duNil pendant la construction, par la construction d'un épi à l'amont (voir figure 4,417). La surélévation du fond du fleuve , sous l'emprise du barrage , jusqu'à la cote (120) par le dragage et le déversement hydraulique de sable d'alluvion dans unbassin d'eaumaintenue calme par batardage, est une opération satisfaisante et économique. La banquette d'enrochements située au pied extérieur du batardeau le protégera c o m m e il convient contre les affouillements.

3,362

Des points particuliers relatifs à la conception du barrage tel qu'il est représenté par la coupe de la figure 2,232 sont exposés dans les paragraphes suivants.

3,3621 - Matériaux et Stabilité du profil Des calculs de stabilité ont été faits et montrent amplement que

les pentes indiquées sont stables. Ceci reste vrai m ê m e s'il s'avère en définitive souhaitable de construire les massifs en utilisant surtout du sable compacté au lieu de grès concassé et compacté, celui-ci devant peut-être se révéler de qualité insuffisante. Les épaisseurs de couche filtrante sont suffisantes à condition que les matériaux utilisés soient de bonne qualité et vérifient les règles usuelles des filtres. Les COU- ches de protection de parements sont d'épaisseur suffisante. Le noyau est convenable m ê m e s'il étaitnécessaire de faire son tiers central en limon extrait de la terrasse alluviale, par manque de quantité dans le dépôt du bord du Nil. Le matériau de la terrasse est moins bon parce qu'il contient plus de montmorillonite et qu'il est extrêmement sec. Afin d'assurer la stabilité correcte de la fondation, l'alluvion du fond du lit et le remblai sableuxconstitué par voie hydraulique qui se trouvent sous la section principale du barrage, seront compactés jusqu'à ce qu'on atteigne une densité relative de O , 65.

. 3,36 - 3

3,3622 - Coupure étanche L e projet d'injection de la coupure étanche tel qu'il était conçu

initialement était viable, mais je considère qu'il était plus lourd et plus cher qu'il n'était nécessaire. Nous nous s o m m e s m i s d'accord sur une disposition qui, en fait, divise la quantité d'injection par deux et donne encore un étanchement efficace des alluvions. U n e telle coupure conserve également un boncontact avec la base dunoyau étanche, sans réduction de la longueur de percolation. C o m m e complément nécessaire du trai- tement en profondeur un tapis imperméable raccordé aunoyau doit être placé sous le massif extérieur du barrage, A cause de la nature mal cimentée du grès de fondation jusqu'à la cote 60 environ i1 a été décidé de prolonger le rideau d'injection jusqu'à cette profondeur, enutilisant une simple ligne de forages et en injectant au silicate de sodium et au ciment.

3,3623 - Système de drainage La couche de filtre drainant disposée sur la face intérieure du

noyau et se prolongeant sous le massif intérieur du barrage jusqu'au pied du talus , est convenable. I1 en est de m ê m e d u massif de pied en enrochement. La galerie collectrice de drainage est bien placée et de taille suffisante. Après discussion il a été décidé de prolonger les extrémités des puits filtrants jusqu'à la cote 60 par précaution contre l'apparition de 'pressions souterraines dans la zone des temples. L'in- tervalle entre puits filtrants sera déterminé par construction d'un réseau d'écoulement. il se peut qu'il faille descendre jusqu'à des inter- valles de 9 mètres.

3,3624 - Compactage I1 faudra compacter l'argile silteuse dunoyau à la teneur eneau

de l'optimum, ou légèrementau-dessus, et à ladensité du A.A.S.H.O. Standard. L e grès concassé ou le sable, ou les deux à la fois , seront consolidés dans les massifs à la densité A.A.S.H.O. Standard. I1 faudra veiller à ce que la teneur en eau pendant le compactage ne soit pas telle qu'on ait un foisonnement du sable. Tous les filtres devront être bien compactés. C o m m e on l'a déjà dit les sables d'alluvion et d'apport de la fondation devront etre consolidés s'ils s'en trouvent qui ont une densité relative inférieure à 65 %. C'est à dessein que les détails relatifs à la construction et aux spécifications ne sont pas traités dans ce rapport.

3,36 - 4

3,3625 - Instruments de mesure Je considère que le schéma général des mesures à faire sur

le barrage, tel qu'il est donné par la figure 4,351, est satisfaisant.

3,3626

D'après ce qui vient d'être dit brièvement je considere que le projet remplit les conditions requises pour être sûr et économique.

3,363

Les paragraphes qui suivent ont trait aux différentes phases du traitement de stabilisation et d'étanchement des appuis de grès, et des pentes naturelles du grès à l'extérieur et àl'intérieur de ,l'enceinte dans la région des appuis (voir figures 2,231 et 4,4311).

3,3631 - Pentes des grès du côté du réservoir Partout OU la pente est plus raide que 1 (verticalement) pour

3 (horizontalement) elle doit être adoucie à environ 1 pour 3. L e r e m - blai d'apport peut être en sable, avec une couche convenable d'enroche- ment de protection à la surface. D e telles zones sont indiquées sur la figure 2,23 1. Je ne pense pas que .le grès soit appréciablement affaibli par la saturation.

3,3632 - Pentes des grès à l'intérieur de l'enceinte 11 n'est pas nécessaire d'adoucir les pentes. Je considère que

la présence de la galerie de drainage assurera une baisse de pression suffisante. En plus des puits drainants descendus sous la galerie , des puits peuvent être forés vers le haut, à des intervalles et des longueurs 5 déterminer. La figure 4,431 1 donne une implantation de la galerie que je considère bonne. I1 faudra donner des pentes convenables à la galerie pour assurer le drainage par gravité. L'implantation des pompes de drainage telle qu'elle est donnée m e semble satisfaisante.

3,36 - 5 c

3,3633 - Rideau d'injection dans la rive Une simple ligne de forages d'injection sera faite conformé-

m e n t au tracé de lafigure 4,4311. Les intervalles entre forages seront approximativement ceux qui sont indiqués sur cette figure mais pour- ront être modifiés. La surface injectée s'étendra de la cote de la surface du réservoir à la cote 60 sous le pied de la falaise, et à la cote 90 sous les extrémités du barrage. Elle continuera à cette cote, du côté aval du barrage, sur 200 mètres environ , mesurés le long du tracé ellip- tique. Du côté amont le voile d'étanchéité sera continué jusqu'au droit de la centrale de pompage. Les coulis injectés seront au silicate de sodium et au ciment. L'entrepreneur devra obtenir expérimentalement la viscosité la plus basse possible pour le silicate de sodium, utilisant de préférence la tranche de 10 à 20 centipoises de façon à injecter les fissures les plus fines et les pores du grès.

D'après ce qui précède on remarquera qu'une portion de l'el- lipse complète n'a pas été décrite. Je pense qu'il n'est pas nécessaire d'injecter le long de cette section. Toutefois la galerie des puits fil- trants sera étendue à cette section , fermant ainsi complètement l'el- lipse, les intervalles entre puits étant approximativement ceux qui sont indiqués mais avec des modifications ultérieures possibles. Les extré- mités des puits situés sous la galerie descendront jusqu'à la cote 60, les extrémités des puits situés au-dessus de la galerie seront déter- minées par des études spéciales.

3,364

C e qui suit est une brève description des mesures de protec- tion à prendre dans le voisinage immédiat des temples. Les temples sont situés suffisamment .loin l'un de .l'autre pour qu'on les traite sépa- rément, mais le traitement sera le m ê m e dans chaque cas ne variant que par l'ampleur. L e principe de base pour l'établissement de lapro- tection des temples est le maintien du "statu quo" des conditions de nappe phréatique et d'humidité. La figure 4,43 1 1 montre .la galerie de drainage autour de chaque temple.

Nous avons longuement discuté de la nécessité d'avoir un voile d'étanchéité autour de chaque temple ou non Je crois que moyennant un espacement convenable des puits filtrants au-dessus et au-dessous de la galerie de drainage, un voile d'étanchéité n'est pas nécessaire. Il se peut qu'il faille adopter des distances entre puits aussi courtes que le

3,36 - 6

mètre, mais il faudra pour en décider, faire des études supplémentai- res. Les extrémités des puits sous la galerie devront être à une pro- fondeur telle que soient coupées les pressions susceptibles de faire remonter la nappe phréatique sous les temples. Les puits seront pro- longés vers le haut jusqu'à une cote qui assure le rabattement total de la nappe au niveau de l'écoulement libre dans la galerie.

3,365

Le problème général des tremblements de terre peut être écarté; il n'a pas à intervenir dans le projet d'Abou Simbel puisque d'après les renseignements recueillis il n'y a pas d'activité sismique dans la région. Les études géologiques indiquent l'absence probable de fissuration importante dans les grès.

3,366

Je crois que l'exposé qui précède montre qu'on a établi le pro- jet et qu'on pourra entreprendre la construction d'un barrage satisfai- sant. U est certain que la sécurité est convenable. Une estimation pro- visoire des débits de fuite a été faite, et je la crois raisonnable.

Des études sont en cours pour le calcul général des réseaux de percolation, pour la détermination plus précise des perméabilités en place et pour l'établissement d'un modèle à trois dimensions , cet ensemble devant fournir une estimation plus sûre des débits de fuite. Toutefois, la capacité de la centrale de pompage telle qu'elle est des- sinée donne , d'après les estimations provisoires des fuites , un grand coefficient de sécurité.