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Les Barrages

par: Anton J. Schleiss, Henri Pougatsch
Disponible
Pages 735
Dimensions 16*23,5
Publication 2015-12-30
Éditeur —
Papier : 3 500.00 DA Numérique: 1 750.00 DA

Les barrages – souvent appelés « pyramides utiles » – font partie des plus grands ouvrages réalisés par l’homme. Depuis des milliers d’années, l’homme s’en sert pour l’utilisation de l’eau et la protection contre l’eau. Il n’est donc pas exagéré d’affirmer que les barrages jouent et joueront toujours un rôle essentiel pour l’homme puisqu’ils lui permettent d’assurer ses besoins vitaux en eau, en nourriture et en énergie, tout en respectant l’environnement et en garantissant la gestion durable des ressources. De tout temps, la construction de barrages a contribué au développement et à la prospérité économique. Les barrages sont l’image forte de l’ingénieur civil. Cette réalité est encore particulièrement vive en Suisse, pays de barrages. Malgré leurs dimensions imposantes, ils ne constituent pourtant qu’une partie des ouvra­ ges de génie civil par rapport aux autres types d’ouvrages comme les ponts, les tunnels, les routes ou les bâtiments. Aussi, un ingénieur de barrages a réellement le sentiment de construire quelque chose d’exceptionnel lorsqu’il est appelé à participer à la réalisation d’un tel ouvrage. Il aura en plus aujourd’hui la chance de pouvoir s’intégrer dans une équipe pluridisciplinaire composée notamment de géologues, d’hydrologues, d’électroniciens, de mécaniciens, de géomètres, d’environnementalistes, d’écono­ mistes voire de juristes. Avec environ 200 grands barrages en exploitation dans notre pays, la Suisse dispose d’une longue tradi- tion dans le projet et la réalisation de barrages. Plusieurs sociétés d’ingénierie sont actives dans le domaine et leur marché couvre le monde entier. Les ingénieurs suisses ont ainsi acquis une renommée mondiale dans le domaine. Depuis les années 1960, plus de 150 grands barrages ont été construits dans le monde entier avec la participation de spécialistes suisses. La Suisse peut donc aujourd’hui être considérée comme un pôle de com­ pétence dans le domaine, avec des équipes d’ingénieurs disposant d’une vaste ex­ périence dans la conception et la construction, mais aussi dans l’exploitation et la maintenance des barrages. Ce livre retrace l’expérience pratique des barrages en Suisse et également hors de nos frontières. Il veut aussi être une contribution au maintien d’une longue tradition et mettre en valeur la progression de la science de la construction. Cet ouvrage est né d’un document accompagnant le cours de master dans le domaine des barrages dispensé à la section de génie civil à l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL). La matière traitée ici dépasse le cadre du cours et fournit des éléments complémentaires utiles pour l’élaboration des projets de semestre et des travaux pratiques de diplômes. Cet ouvrage est également conçu comme manuel de référence à l’intention des ingénieurs praticiens et de toutes les personnes concer- nées ou intéressées par le domaine des barrages afin de leur permettre de développer leur compétence dans la réalisation d’ouvrages utiles et intégrés à l’environnement partout dans le monde. Les auteurs remercient vivement Mme Caroline Etter et Mme Sonia Collaud qui ont effectué la saisie des textes et la maquette de cet ouvrage et des nombreuses versions qui l’ont précédé.

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I. Généralités
1. Introduction – 3
1.1 Définitions – 5
1.2 Des ouvrages singuliers – 5
1.3 Le rôle des barrages – 5
1.4 Les fonctions des ouvrages d’accumulation – 6
1.5 Les particularités de la construction des barrages – 8
1.6 Critères d’évaluation d’un aménagement à accumulation – 9
2. L’évolution et l’avenir des barrages – 11
2.1 Construction des barrages à travers les âges – 13
2.1.1 Introduction – 13
2.1.2 Les barrages autrefois – 13
2.1.3 La construction des barrages au XXᵉ siècle – 15
2.1.4 Les barrages aujourd’hui – 18
2.1.5 Coup d’œil sur l’évolution de la technologie des barrages – 20
2.2 Le développement des barrages en Suisse – 22
2.2.1 Introduction – 22
2.2.2 Principales étapes de la construction des barrages – 23
2.2.3 Travaux de confortement et de réhabilitation – 29
2.2.4 Traitement de problèmes liés à la retenue – 33
2.2.5 Évolution de la mise en place des bétons – 34
2.2.6 Évolution des dispositifs d’auscultation – 35
2.2.7 Bases légales – 36
2.2.8 Mesures en vue de garantir la sécurité publique – 37
2.3 Regard vers le futur – 38
2.3.1 Introduction – 38
2.3.2 Activités futures en Suisse – 38
3. Les différents types de barrages – 43
3.1 Introduction – 45
3.2 Les barrages en béton et en maçonnerie – 45
3.2.1 Introduction – 45
3.2.2 Les barrages-poids – 48
3.2.3 Les barrages à contreforts – 49
3.2.4 Les barrages-voûtes – 53
3.2.5 Les barrages en béton compacté au rouleau (BCR) – 55
3.2.6 Barrages en béton avec post-contrainte – 55
3.3 Les barrages en remblai – 57
3.4 Avantages et particularités des différents types de barrages – 59
4. Impacts sur l’environnement – 63
4.1 Introduction – 65
4.2 Exemples d’impacts – 65
4.2.1 Introduction – 65
4.2.2 Impacts liés à l’atmosphère – 66
4.2.3 Impacts liés à la création d’une barrière à l’écoulement – 67
4.2.4 Impacts liés à la création d’une retenue – 68
4.2.5 Impacts liés à la modification du régime d’écoulement à l’aval – 69
4.2.6 Aspects humains et socioéconomiques – 70
4.2.7 Impacts hors retenue – 71
4.3 Caractérisation des impacts – 71
4.4 Mesures techniques – 72
4.5 Positions d’organisations internationales – 72
4.6 Enseignement – 74
II. Notion de sécurité
5. Concept de sécurité – 79
5.1 Introduction – 81
5.2 Sécurité structurale – 81
5.2.1 Introduction – 81
5.2.2 Convention d’utilisation et base de projet – 82
5.2.3 Dispositions structurelles – 83
5.2.4 Ouvrages en exploitation – 85
5.3 Surveillance et entretien – 86
5.3.1 Introduction – 86
5.3.2 Activités principales – 86
5.3.3 Structure de l’organisation – 87
5.4 Plan en cas d’urgence – 89
5.4.1 Généralités – 89
5.4.2 Menaces prises en compte – 89
5.4.3 Gestion de dangers avérés – 97
5.4.4 Planification des mesures d’évacuation – 98
5.4.5 Moyens d’alarme – 99
5.4.6 Organisation générale – 100
6. Dangers et dégâts pouvant affecter un barrage et ses fondations – 101
6.1 Description de points sensibles – 103
6.2 Description de causes – 105
7. Modes de rupture – 107
7.1 Généralités – 109
7.2 Modes de rupture des barrages en béton – 109
7.3 Modes de rupture des barrages en remblai – 112
8. Mesures de protection – 115
9. Analyse de risques – 119
9.1 Introduction – 121
9.2 Champs d’application dans le domaine des barrages – 122
9.3 Définition du risque – 122
9.4 Cadre théorique de l’analyse de risques – 123
9.4.1 Généralités – 123
9.4.2 Structure de l’analyse de risques – 125
9.4.3 Définition du cadre de l’analyse – 126
9.4.4 Analyse du risque – 127
9.4.5 Estimation du risque – 132
9.4.6 Évaluation du risque – 133
9.4.7 Contrôle du risque – 137
III. Bases pour l’élaboration et la réalisation d’un projet
10. Identification des conditions liées au site – 141
10.1 Conditions topographiques – 143
10.1.1 Relevé topographique du terrain – 143
10.1.2 Critères topographiques – 143
10.2 Reconnaissances géologiques et géotechniques – 148
10.2.1 Importance de la géologie – 148
10.2.2 Description des investigations sur le terrain – 149
10.2.3 Modes de prospection et essais géomécaniques et géotechniques – 153
10.2.4 Types de barrages possibles selon la nature des fondations – 157
10.2.5 Interventions du géologue pendant les travaux – 159
10.3 Recherche des matériaux – 160
10.3.1 Agrégats pour barrages en béton – 160
10.3.2 Matériaux pour barrages en remblai – 162
10.4 Sismicité – 164
10.4.1 Éléments de sismique – 164
10.4.2 Sismicité en Suisse – 170
10.4.3 Tremblements de terre et barrages – 174
10.5 Conditions climatiques – 175
10.6 Étude hydrologique – 176
10.6.1 Maîtrise des crues – 176
10.6.2 Notion de crue – 177
10.6.3 Crues considérées – 179
10.6.4 Méthodes d’estimation des crues – 180
10.6.5 Méthodes historiques – 181
10.6.6 Formules empiriques – 181
10.6.7 Méthodes probabilistes – 182
10.6.8 Méthodes déterministes (PMP–PMF) – 184
IV. Barrages en béton
13. Barrages-poids – 225
13.1 Forme générale – 227
13.2 Sollicitations et contrôles essentiels – 229
13.3 Sécurité au renversement – 229
13.4 Sécurité au glissement – 235
13.5 Sécurité à la rupture – 243
13.6 Sollicitation en cas de séisme – 247
13.7 Vérification sismique selon les directives suisses – 256
13.8 Effets de température – 269
13.9 Analyse de stabilité 3D – 277
13.10 Aspects constructifs particuliers – 279
13.11 Surélévation des barrages-poids – 284
13.12 Confortement des barrages-poids – 295
V. Les bétons
18. Technologie des bétons – 433
18.1 Composants du béton – 435
18.2 Formulation de la composition – 437
18.3 Propriétés des bétons frais et durcis – 440
18.4 Fabrication et mise en place – 446
18.5 Essais des bétons – 447
18.6 Exploitation des résultats d’essais – 450
18.7 Recherches sur les bétons – 459
19. Comportement des bétons – 465
19.1 Déformations dans le temps – 467
19.2 Fissuration – 467
19.3 Fluage et retrait – 470
19.4 Gonflement et réaction alcali-agrégats – 472
19.5 Effet de la gélivité – 476
VI. Barrages en remblai
20. Vue d’ensemble – 481
20.1 Historique – 483
20.2 Critères de choix des sites – 484
20.3 Types de barrages en remblai – 485
20.4 Fondation – 487
20.5 Comportement – 489
20.6 Ouvrages annexes – 490
21. Barrages en terre homogènes – 495
22. Barrages en remblai zonés – 501
23. Barrages avec membrane interne d’étanchéité – 509
24. Barrages avec masque amont – 515
25. Réalisation et comportement – 531
26. Analyse de stabilité – 545
27. Détails constructifs – 565
VII. Traitement des fondations
28. Excavations – 577
29. Injections de fondations rocheuses – 581
30. Autres modes de traitement des fondations – 599
VIII. Exploitation
31. Documentation nécessaire – 611
32. Surveillance et entretien – 615
33. Plan en cas d’urgence – 659
IX. Alluvionnement
34. Alluvionnement des retenues – 669
34.1 Vue d’ensemble – 671
34.2 Érosion des bassins versants alpins – 672
34.3 Courants de turbidité – 673
34.4 Mesures contre l’alluvionnement – 675
34.5 Maîtrise des courants de turbidité – 678
34.6 Exemple de la retenue du Grimsel – 681
34.7 Synthèse – 683
Bibliographie – 685
Notations – 695
Index – 699
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