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Cours
Barrages et ouvrages annexes
Génie civil MA1 et MA3
Table des matières
du cours enseigné
Indication des pages dans le livre Traité de Génie Civil, Volume 17
Les barrages – du projet à la mise en service
Cours « Barrages et ouvrages annexes »
TABLES DES MATIERES Pages TGC 17
1 Généralités 3
1.1 Introduction 5-9
1.1.1 Définitions 5
1.1.2 Des ouvrages imposants 1
1.1.3 Les barrages et les ingénieurs civils 8
1.1.4 Des ouvrages singuliers 8
1.2 L'évolution et l'avenir des barrages 13-41
1.3 Le rôle des barrages 5-7
1.4 L'impact sur l'environnement des barrages 65-75
1.5 Les différents types de barrages 45-59
1.5.1 Les barrages en béton 45
1.5.1.1 Les barrages-poids 48
1.5.1.2 Les barrages à contreforts 49
1.5.1.3 Les barrages-voûtes 52
1.5.1.4 Les barrages en béton compacté au rouleau BCR 55
1.5.2 Les barrages en remblai 57
1.6 Critères de choix du type de barrage 141-184
1.6.1 La forme de la vallée 143
1.6.2 La séismicité 164
1.6.3 La géologie 148
1.6.4 La disponibilité des matériaux de construction 160
1.6.5 Les conditions climatiques 175
1.6.6 Les crues à maîtriser 176
1.7 Avantages et inconvénients des différents types de barrages 59-62
2 Barrages-poids 225-296
2.1 Forme générale 227
2.2 Sollicitations 189-214
2.2.1 Forces et actions à considérer 191
2.2.2 La sous-pression 192
2.2.2.1 Le coefficient de sous-pression 195
2.2.2.2 La répartition de la sous-pression 197
2.2.3 Les cas de charge 190
2.3 Sécurité au renversement 229-234
Cours « Barrages et ouvrages annexes »
2.4 Sécurité au glissement 235-243
2.4.1 Définitions et principe de calcul 235
2.4.2 Les surfaces de glissement et leur résistance 236
2.4.3 Amélioration de la sécurité au glissement 239
2.5 Sécurité à la rupture 243-247
2.5.1 Efforts et contraintes dans le barrage 244
2.5.2 Contraintes principales 246
2.6 Sollicitation en cas de séisme 247-256
2.6.1 Définition et classification 164
2.6.2 Comportement réel d'un barrage en cas de séisme 247
2.6.3 L'analyse pseudo-statique 249
2.6.4 L'analyse dynamique 252
2.6.5 Vérification des barrages en béton aux séismes selon les directives en Suisse 256
2.6.5.1 Séisme de vérification 208
2.6.5.2 Analyse des barrages en béton et en maçonnerie de la Classe II 257
2.7 Les effets de température 269-276
2.7.1 Insolation 269
2.7.2 Échauffement du béton lors de la prise 273
2.8 Aspects constructifs particuliers 279-283
2.8.1 Précautions en cas de séismicité importante 280
2.8.2 Qualité du béton, dosage en ciment 281
2.8.3 Joints de construction et dispositif d'étanchéité 281
2.9 Surélévation des barrages poids 284-294
2.9.1 Motivation et conditions préalables 284
2.9.2 Modes de surélévation 284
2.9.3 Utilisation de la précontrainte 288
2.9.3.1 Force de précontrainte nécessaire 288
2.9.3.2 Longueur et profondeur de scellement 292
2.9.3.3 Quelques remarques sur la technique des tirants d'ancrage 293
3 Barrages a contreforts et barrages evidés 299-319
3.1 Du barrage-poids au barrage à contreforts 299
3.2 Le barrage évidé 303
3.3 Contraintes dans le contrefort 301
3.3.1 Contraintes sur les parements 307
3.3.2 Contraintes verticales 308
Cours « Barrages et ouvrages annexes »
3.3.3 Contraintes à l'intérieur du contrefort (horizontales et tangentielles) 308
3.3.4 Forme de la tête amont 309
3.3.5 Optimisation de la tête en diamant 310
3.4 Sécurité au renversement et au glissement 312-313
3.4.1 Méthode de calcul 312
3.4.2 Hypothèses pour la prise en compte des sous-pressions 313
3.5 Comportement en cas de séisme 313-315
3.6 Effets de température 316
3.7 Problèmes particuliers 317-319
3.7.1 Fondation des contreforts 317
3.7.2 Dispositif d'étanchéité 318
4 Barrages-voûtes 323-389
4.1 Choix de l'emplacement 143-148
4.2 Avantages et inconvénients des barrages-voûtes 323
4.3 Principaux types de barrages-voûtes 323
4.3.1 Barrages-voûtes à simple courbure 323
4.3.2 Barrages-voûtes à double courbure 324
4.4 Choix de la forme initiale 326-338
4.4.1 Hauteur du barrage 326
4.4.2 Forme des sections horizontales 327
4.4.3 Forme des sections verticales 331
4.4.4 Epaisseur de la console à la clé 334
4.4.5 Coefficient d'élancement / hardiesse 337
4.5 Méthodes de calcul 339-370
4.5.1 Généralités 339
4.5.2 Formule du tube, membrane 339
4.5.3 Méthode des ajustements 340
4.5.3.1 Généralités 340
4.5.3.2 Système de poutres 341
4.5.3.3 Répartition de la poussée de l'eau entre arcs et consoles 342
4.5.3.4 Compatibilité des déformations 344
4.5.3.5 Efforts et contraintes au pied de la console 353
4.5.3.6 Efforts et contraintes dans les arcs 354
4.5.3.7 Exemple de calcul d'un barrage-voûte 358
4.5.4 Méthode des éléments finis 366
4.6 Effets de la température 370-374
Cours « Barrages et ouvrages annexes »
4.7 Evaluation des contraintes 374-381
4.8 Détails constructifs 382-389
4.8.1 Configuration du pied du barrage 382
4.8.2 Galeries et puits 384
4.8.3 Traitement et injection des joints 387
4.9 Traitement des fondations 583-598
4.9.1 Injection du rocher de fondation 585
4.9.2 Dimensions du voile d'étanchéité 593
5 Contrôle et surveillance 617-657
5.1 Concept de sécurité 79-100
5.2 Sécurité structurale 81-85
5.3 Surveillance 87-89
5.4 Système d'auscultation 617-649
5.5 Concept en cas d'urgence 89-100
6 Barrages en remblai 483-574
6.1 Introduction 483-484
6.1.1 Historique 483
6.2 Critères de choix des sites 484-485
6.2.1 Topographie 484
6.2.2 Géologie 485
6.2.3 Fondation 487
6.2.4 Comportement des barrages en remblai 489
6.2.5 Ouvrages annexes 490
6.3 Types de barrages en remblai 485-487
6.3.1 Eléments d’étanchement et de drainage 487
6.3.2 Barrages en terre homogène 497
6.3.3 Barrages en remblai avec noyau central en terre 503
6.3.4 Barrages en remblai avec noyau incliné 505
6.3.5 Barrages en remblai avec membrane centrale 511
6.3.6 Barrages en remblai avec masque amont 517
6.4 Matériaux de construction 505
6.4.1 Choix des matériaux 162-164
6.4.2 Granulométrie et dimensionnement des filtres 506
6.4.2.1 Noyau 506
6.4.2.2 Corps d’appui 505
Cours « Barrages et ouvrages annexes »
6.4.2.3 Filtres 507
6.4.3 Teneur en eau 533
6.4.4 Mise en place des matériaux et compactage 535
6.4.4.1 Matériaux cohésifs 533
6.4.4.2 Matériaux non-cohésifs 537
6.4.5 Contrôles pendant la construction 538
6.5 Comportement après la construction 538-544
6.5.1 Tassements 538
6.5.2 Conditions à lac plein 542
6.5.3 Exploitation de la retenue 544
6.6 Calcul de stabilité 547-564
6.6.1 Principe d’analyse 547
6.6.2 Méthodes d’analyse 547
6.6.3 Cas de charges 547
6.6.4 Coefficients de sécurité 549
6.6.5 Angle des talus 549
6.6.6 Sécurité en cas de séisme 550
6.6.7 Vérification des digues aux séismes selon les directives suisses 550
6.6.7.1 Bases et exigences de vérifications 550
6.6.7.2 Schéma du déroulement des calculs 551
6.6.7.3 Relevé des conditions géologiques et géotechniques du sol de fondation ainsi que des valeurs caractéristiques des matériaux composant le corps de la digue et le sol de fondation 553
6.6.7.4 Evaluation de l’augmentation potentielle des pressions interstitielles due au séismes 553
6.6.7.5 Analyse simplifiée de la stabilité sismique 559
6.6.7.6 Calcul simplifié des déplacements de glissement 561
6.6.7.7 Analyse de l’augmentation des pressions interstitielles due au séisme 563
6.6.7.8 Analyse simplifiée de la stabilité sismique ou calcul des déplacements de glissement en tenant compte de l’augmen- tation des pressions interstitielles due au séisme 564
6.6.7.9 Analyse de stabilité après le séisme en tenant compte d’une augmentation des pressions interstitielles due au séisme 564
6.7 Détails constructifs 567-574
6.7.1 Choix de la hauteur de la digue (Question de la revanche nécessaire) 567
6.7.1.1 Définition de la revanche 567
6.7.1.2 Effets du vent et des vagues 567
6.7.1.3 Revanche nécessaire 569
6.7.2 Couronnement 570
Cours « Barrages et ouvrages annexes »
6.7.3 Risbermes 571
6.7.4 Galeries d’injection et de contrôle 571
6.7.5 Contact des éléments d’étanchéité avec le sous-sol 572
Références bibliographiques 686-694
