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of the International Association ot ENGINEERING GEOLOGY ] B U L L E T I N de I'Association Internationale de GEOLOGIE DE LINGENIEUR N~ 69 ~73 AACHEN/ESSEN 1981 ]

E X P E R I E N C E D ' E T U D E S G E O L O G I Q U E S E N U R S S P O U R L A C O N S T R U C T I O N D E S O U V R A G E S H Y D R A U -

L I Q U E S S U R L E S R O C H E S S O L U B L E S

P R A C T I C A L E X P E R I E N C E IN E N G I N E E R I N G - G E O L O G I C A L I N V E S T I G A T I O N S F O R H Y D R A U L I C C O N -

S T R U C T I O N O N T H E S O L U B L E R O C K S IN T H E U R S S

M O L O K O V , L. A . , P A R A B O U T C H E V , I. A . , Inst . H y d r o p r o j e c t , M o s c o w , U R S S

Rdsumd

La pratique actuelle de l 'exdcution des ouvrages hydrauliques a connu plusieurs cas off leur fondation ou la roche qui les entoure, sont constitudes par des roches carbonatdes ou des dvaporites. Dans le premier cas, h cause de dissolution lente, les difficultds lors de la con- struction rdsultent de I'existence des voles de filtration prdf6rencielles et de l 'affaiblissement de la rdsistance des roches. Dans le deuxi- bme cas, la dissolution des sels peut avoir lieu au cours de I 'exploitation des ouvrages et provoquer des ddformations irrdversibles.

Le perfect ionnement des mdthodes d 'd tude gdologique concernant les lois de ddveloppement et la morphologie du karst carbonatd, la technique moderne et l 'expdrience acquise par les constructeurs permettent d 'accepter des solutions techniques qui sont efficaces et 6conomiques pour la construct ion des ouvrages hydrauliques. La protection contre des effets dangereux dfis 5. l 'existence du karst, consiste ~ crder les dispositifs d'dtanchditd ou adapter la conception des ouvrages aux conditions naturelles. En URSS sont exdcutdes et exploitdes avec succ/~s plusieurs centrales hydrodlectriques importantes dont la chute atteint 170 m au plus et qui sont implantdes dans des rdgions de ddveloppement intensif du karst.

A b s t r a c t

Present hydrotechnical construct ion often takes place on carbonate rocks or evaporites. In the first case solution is slow and construc-

tion is complicated by solution channels and weakening of the rock. In the second case intensive salt solution and mass deformation

are possible during dam operation.

Improvement of engineering-geological methods of karst investigation, modern technical equipment and increasing experience of engi-

neers contribute to effective and economic measures in dam construction. Protection from dangerous karst action is achieved by pro-

vision of seepage control measures or by adopting the design of the structure to field conditions. In the USSR several large hydroelec-

tric plants, with the head of water up to 170 m, have been constructed and are successfully operating in regions of intensive karst devel-

opment .

Dans l'expdrience actuelle de la construction des ouvrages hydrauliques ne sont pas rares des cas off les roches carbonatdes ou les dvaporites ser- vent de fondation ou de milieu encaissant pour les ouvrages. Darts le premier cas, dtant donnd que la dissolution des carbonates se passe len- tement, les difficultds de la construction sont lie6s aux voles de filtra- tion prdfdrentielles, d6jb. existantes, et b. l'affaiblissement de la rdsistan- ce des roches. Darts le deuxi~me cas, la dissolution des sels peut se drive- lopper au cours de l'exploitation des ouvrages et aboutir ~t des ddforma- tions irrdversibles.

La raise au point des mdthodes relatives h l'dtude gdologique des lois du ddveloppement et de la morphologie du karst carbonatd, la technique perfectionn6e et l'expdrience des constructeurs permettent d'adopter les solutions techniques efficaces et dconomes pendant la rdalisation des ouvrages hydrauliques. La protection contre l'influence dangdreuse du karst est assurde A l'aide d'dldments impermdables ou par l'adaptation des ouvrages aux conditions naturelles. En URSS, sont construites et exploitdes avec succ~s quelques grandes centrales hydrodlectriques /t chute jusqu'/l 170 m se trouvant dans les rdgions de ddveloppement in- tense du karst: centrales Pavlovskaia sur l'Oufa, de Kakhovka sur le Dniepr, de Narva sur la Narva, de Tcharvak sur le Tchirtchik, Ch~iorska;/a sur la Didi-Tchala, de Volkhov sur le Volkhov, de Plavinas sur la Daougava etc. D'apr~:s les projets sovidtiques a dtd rdalisde la cen- trale hydrodlectrique de Tabqa en Syrie, sont en construction les cen- trales de Haditha en Irak et de Khoabigne au Vi~t-Nam rdposant sur les dolomites karstifides et les calcaires marmorisds.

Les probl~mes principaux des dtudes gdologiques dans les rdgions du ddveloppement du karst carbonatd sont les suivants: estimation de I'in- fluence du karst sur la capacitd de rdtention d'eau de la retenue; sur la stabilitd des ouvrages et la permdabilitd de leurs fondations; choix des moyens d'amdlioration des fondations des ouvrages; justification des projets de I'dpuisement des eaux pendant I'exdcution des travaux. La solution des probl~.mes indiquds n'est possible qu'~t condition de la con- naissance des lois de ddveloppement du karst.

Les particularitds du ddveloppement des karsts, leurs dimensions, leur frdquence et la profondeur de leur pdndtration dans de massif sont dd- termindes par la structure gdologique du terrain, par les conditions d'alimentation, de circulation et de drainage des eaux souterraines, par le relief de la rdgion, par le degrd de la fracturation tectonique et de la fissuration des roches. Le facteur principal est la circulation des eaux souterraines. Conformdment ~t ces particularitds le karst est divisd en types hydrodynamiques suivants:

- - karst des valldes lid b. l'influence drainante des rivi/~res situdes au voisinage (Fig. 1, "a");

- - karst lid h l'influence drainante des rivi/~res ou des rdservoirs d'eau dloign6s (Fig. I, "b");

- - karst des zones d'accidents tectoniques dans les conditions de circu- lation des eaux en charge et h nappe libre (Fig. 1, "c").

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Fig. 1.

~'a"

" b "

- . - + . . - . , - , . . _ , .

�9 . + + + , ' i l ; , i i i

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Types hydrodynamiques du karst: (a) karst des valises 1i6 b. l ' influence drainante des rivi~res voisines; (b) karst lie b. l'in- fluence drainante des rivi~res ~loign6es; (c) karst des zones d'accidents tectoniques dans les conditions de circulation des eaux en charge et ~t nappe Iibre.

Compte tenu du temps de la formation on distingue le karst actuel (act/f) et ancien (mort). Le d6veloppement du karst cesse avec I'~l~va- tion de la base de l '~rosion, ~t la suite de quoi se passe le remplissement des cavit6s par le mat6riau argileux insoluble. La cessation de la forma- tion du karst peut se passer aussi, lorsque les roches karstiques sont re- couvertes par les d6p6ts insolubles. Dans ce cas, c'est le karst fossile qui se forme (3).

Compte tenu des faits ci-dessus expos6s, les programmes d'6tudes g6o- Iogiques pr6vues pour la justification des projets des ouvrages hydrau- liques dans les zones de d6veloppement du karst comprennent la solu- tion des probl~mes suivants:

1. Mise en 6vidence des lois de propagation du karst par rapport aux formes ~rosives du relief, /~ la composition et aux particularit6s de la structure et de la tectonique du massif rocheux. I1 est pr~vu, en m~me temps, de d~celer les liens de diff6rentes formes du karst (horizontales, verticales, d 'effondrement) avec divers profondeurs et ~:16ments du re- lief (fond de la vall6e, versants, terrasses, etc.).

2. Etude de l 'histoire de la formation de l 'actuel et de I'ancien relief du terrain, de son r6seau hydrographique avec l 'analyse des &apes de son d~veloppement et des particularit6s de l 'existence aux quelles se rappor- tent: dur6e de telles ou telles conditions de la formation de 1'6coulement de surface ou souterrain, alimentation et drainage des eaux souterrai- nes, caract6ristique de l 'accumulation des formations fluviales et super-

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Fig. 2 Coupe g6ologique suivant I'axe du barrage Pavlovskaia sur I 'Oufa. (I) calcaires; (2) couverture diluvienne; (3) sur- creusement; (4) contour du voile d'6tanch6it6; (5) rive gau- che; (6) rive droite; (7) retenue normale; (8) I 'Oufa.

ficielles qui changeaient les conditions d ' inf i l t ra t ion des eaux mdteo- riques et de drainage des eaux souterra ines .

3. Etude des dimensions et des formes d e s manifestations du karst, de leurs interd6pendances tr idimensionnelles.

En m~me temps, nous repr6sentons ne t tement , qu 'aucunes , m~.me les plus ddtail~es, 6tudes et r6connaissances ne peuvent pas mettre en 6vi- dence tous les d6tails et les formes des manifes ta t ions du karst. C'est pourquoi I'exigence essentielle envers les reconnaissances consiste en I'inadmissibilit6 de telles complications qu i pourraient, pendant l'exd- cution des travaux, cr6er de graves difficult~s ou provoquer de change- ments importants dans le projet (4).

Un grand ouvrage hydraulique r6alis6 darts les conditions du dfveloppe- ment intense du karst des vall~es ~tait la centrale hydro~lectrique Pavlovskaia sur la rivi~re d 'Oufa ex6cut6e dans le massif de dolomites et de calcaires du Permien inf6rieur. D a n s le site choisi pour la con- struction du barrage d 'une hauteur de 45 m, on a d6couvert une coupe de N6og~ne de I 'ancienne vall6e de I ' O u f a d 'une profondeur jusqu ' b. 80 m rempli par des accumulations d 'argi l6 et de galet. Pendant la p6- riode de l 'existance de l 'ancienne valise d e la rivi/~re, cette coupe servait de base de la corrosion se trouvant/~ l 'or ig ine de la formation des cavi- t~s karstiques. De I 'autre c6t~,/~ pr6sent , la coupe remplie par des ro- ches protiquement imperm6ables joue le r61e d ' un 616ment naturel darts le syst6me des mesures d'~.tanchement. C e s mesures comprennent sur la rive gauche (derriere l 'ancienne coupe) u n voile d'6tanch6it6 de 200 m de longueur. Sur la rive droite, off le ka rs t est plus d6velopp6, la Ion- gueur du voile constitue 420 m. La p ro fondeu r de voile a 6t6 prise 6gale

celle de I 'ancienne coupe 8rosive (Fig. 2).

La centrale hydro~lectrique de Kakhovka a ~t6 ex6cut~e en 1954 sur le cours inf~rieur du Dniepr. Les appuis d u barrage reposent sur [es cal caires tertiaires caverneux (karst li~ ~t l ' inf luence drainante des vallees ~loign~es). Sur [a rive gauche, dans les limites de la terrasse-delta, uric partie du remplissage a ~t6 lav6e pendant l 'existance de la terrasse, ~t la suite de quoi la perm6abilit6 des calcaires s'~tait av6r6e assez 61evde (Kf = 100 m/ j en moyenne). Dans ces condi t ions , sur la rive gauche, a ~t6 rdalis~ un voile d'dtanch6it6 A plusieurs rang6es (jusqu /~ 5 rangdes de sondages) d 'une longueur de 1050 m. Su r la rive droite, off le rempiis- sage des cavernes s'6tait conserv6, la longueur du voile n'est constitu6e que 200 m (7).

Pendant la rfalisation des travaux, avaient lieu des changements irr6- versibles de la perm6abilit6 des roches karstifi6es dfis au fonctionne- ment des puits filtrants autour de la fouille de I'ecluse d 'une profon- deur de 12 b. 14 m. La fondation de l 'ouvrage reposait sur les sables b. grains fins, b. la profondeur de 18 b. 20 m desquels se trouvait une soi- disante saillie rocheuse prdsent6e par u n e couche de calcaires karstifi6s d 'une ~paisseur jusqu /l 6 m. Les calcaires se caract6risaient par une perm6abilit6 assez ~lev~e (coefficient de filtration est 6gal/t 100 m/j) .

Pour l'assC~chement de la fouille de l 'ecluse 6talent r6alis6s des sondages une partie desquels a ~t~ enfonc6e dans les calcaires. Une fois le pore- page des eaux de la fouille termin6, on a trouv6 plus de 70 sources d 'eau darts le fond. Cela se passait A la suite d u fonctionnement des puits fil- trants qui avaient provoqu~: le d61avage du remplissage des cavernes de karst et, par consequent, I ' augmenta t ion de la permcSabilit6 des cal- caires j u s q u ' / l 430 m/ j , en moyenne. Danz la saillie rocheuse sont ap- parues des voles de filtration pr6fdrancielles suivant lesquelles les eaux souterraines pfn~traient dans la fouille (Fig. 3).

Par la suite de l '6puisement des eaux manque , il a 6t~ indispensable pour I 'abaissemcnt de la perm6abilit6 des calcaires de la saillie rocheuse, de rfialiser la cimentation non prfvue dans le projet afin de diminuer les pertes par filtration dans la fondation de l'ecluse et de pr6venir la dd- charge des eaux de filtration A l'aval, qui pourrait avoir les m~mes for- mes que celle dans la fouille de l 'ecluse.

Un exemple de la r~alisation audacieuse des ouvrages hydrauliques darts la zone du d~veloppement du karst , est la construction des cen- trales hydro~lectrlques de Chaori et de Tkiboull en G~orgie Ouest. En- core pendant les ann~es vingt l 'a t tent ion des ing6nieurs-hydrauliciens a &6 attir~e par la pr6sence de deux d6pressions voisines - - Chaorska~a et

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Fig. 3

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Coupe g~ologique sch6matique suivant I'axe des ouvrages de la centrale hydrodlectrique de Kakhovka. (1) calcaires karstifids; (2) "saillie rocheuse"; (3) alluvion; (4) sables b. grains fins; (5) argiles noires; (6) rive gauche; (7) 6cluse; (8) centrale hydrodectrique; (9) barrage en b6ton; (I0) barrage en terre; (11) rive droite; (12) le Dniepr.

Akhalsopelskaia situ~es ~t des altitudes diffr - - qui permettaient la cr6ation d'une cascade de centrales hydro61ectriques d'une chute to- tale de 850 m. Cependant, la d6veloppement intense du karst darts la r6gion a mis en doute la r6alisation de cette id6e. Les g~ologues ont prouv~ la possibilit6 de conserver I'eau dans les deux d6pressions sous certaines r6serves. La construction de ces deux centrales a 6t~ termin6e en 1956 (Fig. 4).

L'id6e de la r6alisation du premier palier de la cascade 6tait de crier la retenue darts la d~pression karstique Chaorskaia et de transf6rer les eaux de la rivi~re de Didi-Tchala et de son affluent de Chaori dans la vall~e voisine. La rivi~re de Didi-Tchala qui coulait dans la d6pression, ~tait absorb~e par les cavit6s karstiques. Pendant les crues, lorsque la capacit6 d'6vacuation des cavit6s s'6tait av6rfe insuffisante, dans la d6- pression se formait un lac d'une profondeur jusqu' ~t 6 m. t.es donn6es des reconnaissances ont mis en 6vidence la possibilit6 de r6aliser darts la d~pression un barrage de 12 m de hauteur, en amont de l'emplacement de I'absorbtion de la rivi~re, et de transf6rer les eaux de cette derni~re dans la d6pression Akhalsopelskai'a. Dans ce cas, les centrales hydro- dectriques de haute chute ont 6td construites dans la r6gion du d6ve- loppement intense du karst, lid, essentiellement, aux zones d'accidents tectoniques (5).

L'am6nagement hydraulique de Haditha d'une chute de 50 m est situ6 darts la partie nord-ouest de l'lrak. Dans cette r6gion sont d6velopp6s les d6p6ts carbonat6s oligoc~ne-mioc~ne. La structure principale de la r6gion est la d6pression d'Euphrate. Le site de I'am6nagement est im- plant6 sur le flanc sud-ouest de cette d~pression avec l'azimut moyen de la direction de pendage des roches jusqu' /t 1.5".

La vall6e de I 'Euphrate est encastr6e dans la surface de nivellement plioc~:ne-pl6istoc~ne avec les cotes de 250 /~ 270 m, creusde dans les roches mioc~nes et partagfe par des ravins secs (ouadi). La vall6e de l 'Euphrate et les ravins adjacents se caract~risent par I'alternance des tron~:ons rectilignes, dont la direction coincide avec la direction de 5 systemes de fissures tectoniques existant dans la r6gion. Parmi ces derni~res pr6dominent les syst~mes de fissures abruptes (80 b. 90 ~ de direction nord-ouest (290/t 320*) et sublatitudinales.

Dans la vall6e de I 'Euphrate sont d6velopp6s, par fragments, le lit ma- jeur (bas et haut) et trois terrasses de socle dispos~es au-dessus du lit

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Fig. 4. Coupe gdologique des ouvrages de la centrale hydro~lec- trique Chaorskaia. (1) roches non karstifiables; (2) calcai- res; (3) terrains fortement karstifi~s; (4) ruptures tectoni- ques; (5) terrain de l 'absorption des eaux de la rivib.re de Didi-Tchala; (6) barrage; (7) galerie de d6rivation.

majeur. Le site de I'amdnagement se trouve dans la zone de climat con- tinental subtropical (aride).

Les roches carbonat6es oligoc~ne et miocene infdrieur sont assez forte- ment karstifides, mais d'une mani~re irr6guli~re. Le large d~veloppe- ment du karst dans ces roches est dft/l une p~riode continentale prolon- g6e (en partant du Plioc~ne) du d6veloppement gfologique de la rdgion, /l l'influence drainante active de la vall6e de l 'Euphrate et/l l'absence de ddp6ts de recouvrement. En ce qui concerne les manifestations du karst darts la r6gion, elles se caract6risent par un large d6veloppement des formes importantes superficielles et souterraines. Les dimensions des entonnoirs dans le plan varient de 15 x 10 ~t 150 x 70 m, suivant la pro- fondeur de 3 - - 5 h 25 - - 40 m. La plupart des entonnoirs ont des tours verticaux ou fortement inclines et une forme ellipsoidale en plan avec un axe long orient6/t l'azimut de 285 b. 310". Dans certains entonnoirs, aux parties centrales il y a des buttes des roches affaiss6es, souvent avec le pcndange initial des couches, presque non remani~. Darts plusieurs entonnoirs, au fond sont observ6es les cavernes.

Dans la zone de l'am6nagement il existe pr~:s de 120 entonnoirs d'effon- drement, dont 100 sont situ6s sur la rive droite, en aval, dans un tron~;on de la vall6e de 25 km de Iongneur environ (voir la Fig. 1).

En amont, les entronnoirs d'effondrement sont pr6sents, aussi, sur la rive droite. Presque tousles entonnoirs sont dispos6s b. la distance de 3 km en amont du site du barrage. Ici, il y a 23 entonnoirs dans la zone riveraine jusqu' b. 1 km de largeur. Les plus importants parmi eux ont un rayon de 30 met une profondeur jusqu' ~. 5 m. Les entonnoirs sont li6s, d'aprbs leur origine, avec les cavitds de diff6rentes couches des cal- caires de la sdrie "d 'Euphra te" .

L'analyse des r~sultats de toutes les reconnaissances gdologiques a per- mis de constater que dans la r6gion 6tudi6e 6tait d6velopp6 le karst ac- tuel, dont la formation 6tait conditionn6e par I'influence drainante de la vall6e de l 'Euphrate (1).

L'un des probl~mes les plus compliqu~s h r~soudre pendant l'~tude du karst, est la ddtermination de la capacit6 de r6tention d'eau de la cuvette de la retenue. La complexit6 du probl6me, tout/t fait particulib.re, con- siste en ce que sa solution est n6cessaire aux stades les plus initiaux du projet et, de pr6f6rence elle est bas~e sur les consid6rations g6n6rales concernant les lois de d6veloppement du karst, le lev6 gdologique de pe- tite ~chelle et le volume minima des travaux d'essais et de reconnaissan- ces. En m~me temps, les exigences envers les conclusions tirdes des rd- sultats d'6tudes sont trbs ~levfes: les conclusions doivent ~tre nettes et non ambigiues. Les ~tudes rdalis~es pendant l'61aboration du projet pour I'am~nagement hydraulique de Khoabigne sur la rivi6re Da, au Vi&-Nam, peuvent servir d'exemple des travaux de ce genre.

La rdgion 6tudi~e se caract6rise par un fort d~veloppement du karst, ce qui est favoris6 par une large extension des calcaires, un r6seau dense des accidents tectoniques, une fragmentation 6rosive profonde du mas- sif rocheux, qui se passe depuis Iongtemps (b. partir du Pal(:og6ne), un climat tropical humide.

La possibilit6 des pertes d'eau de la retenue dans la vallde voisine est as- sez probable, car les terrains de la crfite de partage des eaux sont des calcaires dont l'~paisseur (suivant l'horizontale, aux cotes de la retenue normale) va de quelques centaines de m+tres jusqu' b. quelques kin. Sui- vant les deux versants de la cr~te de partage des eaux, sur ces terrains, dans les limites, des cotes du remous, sont dg:velopp6s de nombreux entonnoirs, des vall6es s~ches, des effondrements et des cavernes. La Iongueur observ~e de ces derni~res constituait parfois jusqu' b. 150 m. Afin d'appr6cier les possibilit6s des pertes d 'eau/l partir de la retenue, on a rdalis~ la prospection adrienne, le lev6 g~ologique et les travaux de reconnaissance, ainsi que les observations hydrog6ologiques sur tout le territoire de la cr~te de partage des eaux et sur quelques terrains, o/~ on pr6voyait la possibilit6 de la filtration pr6ferentielle.

On salt trb.s bien que la filtration/~ partir de la retenue dans les vall6es voisines est impossible, si la cr~te de partage des eaux souterraines entre les valises se trouve au-dessus de la cote de retenue normale projet6e. La position de ce niveau a 6t6 ddtermin6e par les puits fords sp~ciale- ment et par de nombreuses sources qui sortent h la surface sur les ver- sants de la crfite aux cotes de la retenue normale ou au-dessus de celle- ci.

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Etant donn~ que le niveau des eaux souterraines dans le massif des cal- caires ddpend fortement de l'infiltration des pr6cipitations, ont dr6 or- ganisds les observations sur les niveaux des eaux souterraines dans les puits et sur les d6bits des sources, ainsi on a obtenu les donnees d'obser- vations de plusieurs stations m6t6orologiques sur les pr6cipitations pen- dant quelques derni~res anndes. I1 est b. noter que la saison s/~che de 1973--74 dtait plus longue que d'habitude (5 mois au lieu de 3 3.5 mois) et la quantit6 de prdcipitations pendant cette p6riode a dimi- nu6 2.5 fois environ par rapport ~t ia valeur moyenne. Par cons6quant, les niveaux observds des eaux souterraines sont, dans la coupe interan- nuelle, les plus bas ce qui augmente I'incontestabilit6 des conclusions sur la possibilit6 des filtrations /l travers la cr~te de partage des eaux (Fig. 5).

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Fig. 5. Coupe g6ologique sch6matique de la cr~te de partage des eaux. (1) calcaires; (2) cavit6s karstiques; (3) sources; (4} sondage de reconnaissance.

Les 6tudes r6alis6es ont montrd que le niveau des eaux souterraines darts les endroits les plus serrds de la cr~te ddpassait de beaucoup le ni- veau d'eau projet6 dans la retenue et que les voies de filtration pr6f6- rencielles darts ce massif n'existaient pas (9).

L'exp6rience de la construction en URSS des ouvrages hydrauliques sur les 6vaporites est plus modeste, mais, d'apr~s notre opinion, est tr~s im- portante. Sont rencontr6s deux types d'inclusions des sels 16g~rement solubles dans l'assise servant de fondation pour les ouvrages. Dans le premier cas, les 6vaporites sont d6veloppdes sur tout le territoire de la fondation b. une profondeur insignifiante sous forme des lentilles et des bancs intercalds (centrale hydro61ectrique Kamskaia sur la Kama). Dans le deuxi~me cas, les dvaporites gisent sous forme d'une couche dpaisse b. pente rapide qui sort h la surface ~ la proximitd immddiate de l'ouvrage (centrales hydro61ectriques de Nourek y Rogoune sur la rivi/~- re de Vakhch en Asie Centrale).

La centrale hydro61ectrique Kamskaia a 6td construite en 1954 non loin de la ville de Perm. Le barrage a une chute de 21 m. Les conditions g6o- logiques du barrage Kamskaia se caract6risent par la prdsence dans sa fondation de roches gypsif/~res. Par cons6quent, la possibilit6 de con- struire cet ouvrage a 6t6 fort douteuse et n 'a 6t6 prouv6e qu'aprb.s la rdalisation des 6tudes permettant d'envisager les mesures sp6ciales con- cernant la protection de la fondation, ainsi que de pr6voir le d6veloppe- ment des processus de lessivage des roches aprb.s la construction de I'ouvrage.

Les roches de fond du Permien gisent sous la fondation du barrage avec un angle d'incidence de 1 ~ en aval du cours d'eau. Elles se divisent en assise de grb.s-argile du Tartarien, en complexe des roches carbonat6es du Kazanien et en s6rie sous-jacente de gypse-anhydrite du Koungou- rien, se trouvant :h la profondeur de 50 h 60 rn du niveau de la rivi~:re. L'assise de gr~s-argile dans la vall6e m~me est affouillde et son ~pais- seur dans la zone du barrage constitue seulement de 7 b. 11 m. La teneur en gypse de l'assise dans les conditions naturelles est 6gale, en moyen- ne, h 1.3 070 d'aprb.s le poids.

Le substratum est prdsent6 par les calcaires, les dolomites, les marnes du Kazanien d'une 6paisseur totale de 40 h 45 m. Dans cette assise,/t la profondeur de 25 b. 30 m de la semelle de la partie de b6ton du barrage, il y a une couche de dolomites et de marnes gypsifb.res de 11 b. 19 m d'6paisseur avec des bancs et des lentilles de gypse. L'6paisseur totale des bancs de gypse atteint 9.5 me t la teneur en gypse dans la couche est 6gale b. 35 %. Au-dessous git I'assise d'anhydrite d'une 6paisseur de 120 m environ.

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Fig. 6.

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Coupe gdologique schdmatique suivant la fondation de la centrale hydrodlectrique Karnskaia. (1) voile d'6tanch6itd; (2) drainage; (3) avant-radier; (4) argillites, calcaires et dolo- mites; (5) marnes et dolomites avec bancs intercal6s du gyp- se; (6) dolomites; (7) gypses; (8) anhydrites; (9) retenue nor- males; (10) barrage en bdton; (I 1) niveau aval.

Compte tenu des conditions naturelles, d a n s la fondation du barrage- ddversoir en b6ton de 400 m de longueur, la plus enfonc6e et impor- tame partie de l'ouvrage, ont 6t6 pr6vues des mesures d'6tanchement. Ces mesures comprenaient l'avant-radier de 110 m de longueur, le voile d'~tanch~it6, suivant son bord amont, d ' u n e profondeur jusqu' ~ 60 m et le drainage vertical au milieu de l'avant-radier, prdsent6 par 106 puits d 'un grand diam6tre (Fig. 6).

Les observations de longue dur6e sur les deformations des ouvrages et sur le chimisme des eaux souterraines d 'apr/m les donn~es de 350 puits ont montr6 que pendant la pdriode de 11 arts le tassement de la pattie de bdton du barrage ne ddpassait pas 10.5 turn. Le ddbit de filtration sp6ci- fique reste constant et constitue 1 l/s au-dessous de tout le barrage. Les prossessus de lessivage passent tr~s lenternent et n'ont pas d'influence pratique sur la stabilitd des ouvrages (6).

Les ouvrages de l'amdnagement hydrodectr ique de Rogoune, actuelle- merit en construction sur la rivi6re de Vakche en Asie Centrale, com- prennent un barrage en enrochements d ' u n e hauteur de 335 m. Le site du barrage repr6sente une gorge constitude par des gd:s et des aleurites interstratifids avec intercalation de couches d'argilites. Le pendage est de 60 b. 70 ~ vers I'aval.

Les roches du Crdtac6 inft~rieur recouvrent en concordance des roches sous-jacentes du Jura sup~rieur repr6sentdes par des argilites (partie su- pdrieure du massif) et du sel fossile. Les argilites d'une 6paisseur de 20 m affleurent sur les rives gauche et droite et recoupent le lit de rivi~- re (au droit de la zone amont du barrage) ~. 300 m du pied du noyau. Le sel fossile, au-dessus du niveau de la nappe phrdatique, est dissous et la t~te de la couche est traversde par des forages ~t une profondeur de 25 b. 30 m au-dessous de ce niveau. Dans la zone proche de la surface, le sel fossile est coup6 par un accident tectonique dont la direction est identi- que b. celle des couches de roches, mais le pendage est plus fort. De ce fait, 1'6paisseur du sel augmente avec la profondeur: 10 m d'6paisseur pour une profondeur de 1000 m. La t~te de la couche de sel a une 6pais- seur de 4 b. 12 m.

t~ tT- O. _- - - _

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Fig. 7. (1) couche de sel fossile; (2} 6cran de sel; (3) rideau hydrau- lique; (4) zone de I'eau salde.

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Des schSmas de principe pour la protection du sel fossile contre la dis- solution ont fit6 envisag6s du point de vue de la resolution de deux pro- blSmes principaux:

- - 61iminer les causes provoquant l'entra~nement des produits de dis- solution de la couche prot6g6e;

- - reduire au minimum le processus de dissolution des sels.

Darts le cas de l 'amSnagement hydro6lectrique de Rogoune, la protec- tion de la fondation du barrage au moyen d'un rideau hydraulique en combinaison avec un 6cran de sel a 6t6 reconnue la plus rationnelle et 6conomique.

Les 6tudes effectu6es dans des conditions semi-industrielles ont montr6 une haute efficacit6 et s6curit6 technique de fonctionnement de ces dis- positifs de protection.

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