Les vieux barrages-poids en maçonnerie. Réévaluation de la stabilité Travaux de réhabilitation

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1 Les vieux barrages-poids en maçonnerie Réévaluation de la stabilité Travaux de réhabilitation 1 Journée CFBR Roanne 28/01/ Marc HOONAKKER

2 La Loire : un parc très ancien Nom Mise Hauteur Type en eau /TN Couzon 1811 Poids maçonnerie + terre 34 Gouffre d'enfer 1866 Poids maçonnerie 52 La Rive 1871 Poids maçonnerie 45 Pas du Riot 1878 Poids maçonnerie 31,5 Vérut 1891 Poids maçonnerie 16,5 Chartrain 1892 Poids maçonnerie 47 Echapre 1898 Poids maçonnerie 36,5 Ondenon 1904 Poids maçonnerie 28 Cotatay 1905 Poids maçonnerie 43 Pontabouland 1926 Poids béton 13,5 Bozançon aval 1935 Poids béton 10 Piney 1955 Voûte 45 Montouse 1955 Poids béton 10 Grangent 1957 Voûte 54 Les Plats 1959 Voûte 18,5 Bozançon amont 1964 Terre + masque 11,5 Soulages 1971 Voûtes multiples 38 Dorlay 1972 Enrochements à masque 39 La Couronne 1975 Terre (Ecrêteur crues) 11,5 Rouchain 1976 Enrochements à masque 55 Villerest 1983 Poids béton 59 Oudan 2000 Terre (Ecrêteur crues) 11,5 Onzon 2014 Terre (Ecrêteur crues) 16,5 2 Construits après % Dépt 42 90% France 10% Construits avant %

3 Un peu d'histoire Couzon (1811) : le plus ancien dans le 42 frère jumeau de St-Ferreol (1675) 3 fonctionnement de barrage en terre Riquet

4 Un peu d'histoire La génération des profils massifs Grosbois I (1838) tassements fondation Chazilly (1837) 4 Lampy (1782)

5 Un peu d'histoire La génération des profils massifs Q P 5

6 Un peu d'histoire La génération des profils Sazilly-Delocre h b Fruit total f = b/h = 0.95 Gouffre d'enfer (1866) 6

7 Un peu d'histoire Evolutions des profils Sazilly-Delocre : de plus en plus amincis La Rive (1868) f = 0.83 Pas du Riot (1878) f = 0.73 f = 0.72 vers une forme triangulaire 7 Echapre (1898)

8 Un peu d'histoire Evolutions des profils Sazilly-Delocre : TRES amincis Bouzey (1884) F mini = 0.52 Vérut (1891) f = 0,6 5 m 8

9 Un peu d'histoire les ruptures de Bouzey 9

10 Un peu d'histoire les ruptures de Bouzey 1 er remplissage RN m 10

11 Un peu d'histoire les ruptures de Bouzey 1 er accident - 14 mars 1884 RN m 11

12 Un peu d'histoire les ruptures de Bouzey 1 er accident - 14 mars 1884 RN m 12

13 Un peu d'histoire les ruptures de Bouzey 1 er accident - 14 mars 1884 RN m 13

14 Un peu d'histoire les ruptures de Bouzey Renforcement : corroi d'argile solin butée de pied 14

15 Un peu d'histoire les ruptures de Bouzey 2 ème remplissage RN - 10 cm 15

16 Un peu d'histoire les ruptures de Bouzey 2 ème accident - 27 avril 1895 RN - 10 cm 16

17 Un peu d'histoire les ruptures de Bouzey 2 ème accident - 27 avril 1895 RN - 10 cm 17

18 Un peu d'histoire les ruptures de Bouzey 2 ème accident - 27 avril 1895 RN - 10 cm 18

19 Un peu d'histoire les ruptures de Bouzey 2 ème accident - 27 avril

20 Un peu d'histoire les ruptures de Bouzey 2 ème accident - 27 avril 1895 RN - 10 cm sous-pressions 20

21 Un peu d'histoire Le problème des sous-pressions Une première approche ( ) Q σ 0 21 P P R Chartrain (1891) f = 0,84

22 Un peu d'histoire Le problème des sous-pressions La règle de Maurice Lévy (après Bouzey) Q fissure σ Sous-pression γ w z γ w z σ σ γ P w z P 22 R

23 Un peu d'histoire Les conséquences de Bouzey 1) Renforcements, abandons ajout d'un remblai aval masque "Maurice Lévy" Sous-pressions théoriquement nulles dans le corps du barrage 23

24 Un peu d'histoire Les conséquences de Bouzey 2) Respect du critère de M.Levy des ouvrages massifs et chers Exemple : - Profil triangulaire - Densité 2,4 - Sous-pression triangulaire Critère tiers central M. Levy : 24 Ondenon (1904) f = 0, % de béton

25 Un peu d'histoire Les profils du XX ème siècle Izourt (1940) f = 0,78 BCR 25 Remplacement progressif maçonnerie béton conventionnel BCR

26 Le diagnostic actuel Surveillance - auscultation Des signes évidents de vieillissement L'eau s'infiltre par le parement amont ou par la fondation 26 lessive le liant et sort en parement aval forme une carapace de calcite qui piège les souspressions

27 Le diagnostic actuel Surveillance - auscultation Des signes évidents de vieillissement perte de densité de la maçonnerie augmentation perméabilité diminution propriétés mécaniques colmatage du drainage, d'où sous-pressions gel dégel ; végétation 27

28 Le diagnostic actuel Les calculs de stabilité Çà ne passe pas au calcul fruit trop faible (< ) profil non drainé, étanchéité amont dégradée tractions amont, fissuration quasi-traversante condition de glissement non respectée C = cohésion ϕ = angle de frottement γ c, γ ϕ = coefficients partiels de sécurité 28 cas de charge plus contraignants (hydrologie, séisme)

29 Le diagnostic actuel Une contradiction apparente à résoudre Barrage perméable Sous-pressions Calcul non satisfaisant Plus de 100 ans sans désordres majeurs Marges de sécurité résiduelles? 29 réalisation soignée contacts rugueux, bien orientés effets tridimensionnels (fond de vallée, courbure)

30 Le projet de réhabilitation Le gain de sécurité / passé facteur de sécurité 2 vieillissement Le confortement entraîne un gain de sécurité, même si les critères actuels ne sont pas tout à fait respectés auscultation gain 1 mise en eau 30 RN historique baisse RN conservatoire après travaux

31 Le projet de réhabilitation Les techniques Diminuer la poussée Q Augmenter le poids P Q P U Diminuer les sous-pressions U 31

32 Le projet de réhabilitation Augmenter le poids : remblai aval Vérut - Gros massif aval "rassurant" - Poussée du remblai : calcul délicat - Comportement différencié maçonnerie / remblai - Esthétique : c'est selon 32 P

33 Le projet de réhabilitation Augmenter le poids : tirants précontraints barres nervurées ou câbles, protégées contre la corrosion 29 tirants de 500 kn - Précautions de mise en œuvre - Ne pas poinçonner la maçonnerie poutre de répartition en tête - Il faut pouvoir retendre - Il faut pouvoir mesurer la tension - Esthétique : on ne voit rien 33 La Bourne

34 Le projet de réhabilitation Diminuer les sous-pressions : étanchéité But empêcher l'eau de pénétrer allonger les lignes de fuite (fondation) Injection dans le corps du barrage - Bilan très mitigé - Pression d'injection trop faible inefficace - Pression d'injection trop forte claquage - Peut être dangereux (si étanchéité déportée à l'aval) - Peut améliorer les caractéristiques mécaniques Enduit généralisé amont Rejointoiement amont Résultats variables 34 Tous ces procédés nécessitent un grand savoir-faire

35 Le projet de réhabilitation Diminuer les sous-pressions : étanchéité Géomembrane auto-drainée géomembrane géotextile géogrille plinthe 35 - Succès assez général : assèchement maçonneries - Mais nécessite du savoir-faire - Interfaces délicats avec l'étanchéité en fondation - Esthétique : le PVC prend la couleur du béton - REX sur quelques dizaines d'années

36 Le projet de réhabilitation Diminuer les sous-pressions : drainage But casser les sous-pressions même facteur de sécurité au glissement γ w z γ w z γ w z Ne pas drainer trop à l'amont les gradients! - Entretenir les drains

37 Le projet de réhabilitation Diminuer les sous-pressions : Complexe étanchéité / drainage membrane drainage membrane avant plinthe voile d'injections drainage après Baisse piézométrique sensible 37

38 Un patrimoine industriel et architectural à préserver Des ouvrages vieillissants et allergiques aux calculs d'aujourd'hui Soigner le diagnostic pour une réhabilitation sûre compatible avec l'environnement Sans oublier l'évacuateur de crues! 38

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