L IMPORTANCE DES MESURES D AUSCULTATION POUR L ANALYSE DU COMPORTEMENT DES BARRAGES EN TERRE THE IMPORTANCE OF THE MESURES OF THE AUSCULTATION FOR ANALY- SIS OF THE BEHAVIOUR OF THE EARTH DAMS Abdelmalek BEKKOUCHE 1, Nadia SMAIL 2, Bouchrit ROUISSAT 2 1 Maître de conférence, université de Tlemcen, Algérie 2 Doctorant, université de Tlemcen, Algérie RESUME- La surveillance des barrages vise essentiellement à comparer le comportement de l ouvrage par rapport aux prévisions du projet. Mis en exploitation en novembre 1988, après 11 ans de chantier et de multiples contraintes de réalisation, le barrage Izdihar, situé au nord ouest de l'algérie, en terre à noyau central, a connu un comportement anormal lors de sa mise en eau. Le présent travail est axé sur l analyse du comportement du barrage sur le plan mécanique et hydraulique. ABSTRACT- The The checking of dams aims mainly to compare the behaviour of the works to the predictions of the project. Put to exploitation in November 1988, after eleven years of works and a number of constraints of realization, the dam Izdihar, witch is located in the north west of Algeria, and built with a central core of earth, has know an abnormal behaviour at the time of its filing. The present work is mainly axed on the analysis of the dam behaviour regarding mechanical and hydraulic problems. 1. Introduction Mis en exploitation en novembre 1988, le barrage izdihar a connu un certain nombre de contraintes liées à son comportement général. En effet, lors de sa mise en eau, des sources sont apparues à l aval du barrage. L analyse de la série relative aux mesures d auscultation et leurs interprétations ont conduit à la compréhension des phénomènes se manifestant ainsi que la proposition de solutions de confortement. 2. Situation et données sur le barrage Le barrage EL- Izdihar à SidiI Abdelli est situé au Nord-Ouest de l algérie, sur l'oued Isser au Nord du village de Sidi Abdelli et à l'amont de la ville de Bensakrane, à 37 km de la ville de Tlemcen, au lieu de coordonnées Lambert : X = 150,50, y=206, 20. C'est un barrage en terre à noyau central d'une hauteur de 60 m. Les principales caractéristiques de l aménagement arrêtées lors du projet d exécution se résument ainsi : Le barrage El Izdihar est une digue zonée, constituée d'un noyau en argile et encadré par des recharges en amont et en aval. -Hauteur maximale au-dessus du lit de l'oued : 60m. -Longueur en crête: 665m -Largeur en crête: 13m 175
-Côte de la crête: 353.5m -Côte de la retenue normale: 345m -Côte des plus hautes eaux: 351.3m -Base de la digue: 340m Les fondations sont constituées par des alternances de marnes et de grès. Les grès sont plus ou moins cimentés, les bancs les plus compacts présentent des discontinuités bien développées formant des blocs parallélépipèdes. Ces formations se présentent en structure légèrement anticlinale N30 E avec des familles de failles orientées N57 E localisées au pied du versant gauche. Un voile profond d'environ 70m en partie centrale a été exécuté depuis la galerie d'injection située dans l'axe du barrage pour assurer l'étanchéité hydraulique de la fondation. 3. Auscultation du barrage Au niveau du barrage El Izdihar, il a été projeté trois profils d auscultation 06, 13 et 18 pour la mesure des pressions, cinq profils piézomètriques 05, 09, 11, 15 et 20, un réseau de repères de nivellement et de planimétrie pour la mesure des déformations ainsi que des inclinomètres tassomètres installés sur les mêmes profils 06, 13 et 18. Figure 1. Schéma du réseau d auscultation du barrage El Izdihar Les séries utilisées pour l interprétation des mesures d auscultation sont consignées sur le tableau I. 176
Tableau I. Densité des séries des mesures d auscultation utilisées Paramètres Densité de le série Pluviométrie 24.04.1992-17.07.2002 Débits des sources à l aval 26.01.1992-17.07.2002 Plan d eau 29.06.1992-18.04.2006 Pressions interstitielles 30.06.1992-18.04.2006 Piézométrie à l aval du barrage 17.06.2003-18.04.2006 Piézométrie corps du barrage et fondations 29.06.1992-18.04.2006 Piézométrie à l intérieur de la galerie 02.11.2003-20.05.2006 Pressions des piézométres fermés 02.12.2003-20.05.2006 Débits des drains 13.06.2005-20.05.2006 Planimétrie, nivellement 1989-2003 Inclinaisons, tassements Series non disponibles 4. Paramètres analysés et corrélations effectuées 4.1 Piézomètrie Pour l analyse du comportement du barrage, il a été procédé à l analyse de certains paramètres avec corrélation entre mesures effectuées. Les graphiques cidessous illustrent les diverses analyses effectuées : 340 8 eau NGA Plan d' 330 290 280 7 6 5 4 3 2 1 s sources (l/s) Débits de 270 26/01/1992 26/07/1992 26/01/1993 26/07/1993 26/01/1994 26/07/1994 26/01/1995 26/07/1995 26/01/1996 26/07/1996 26/01/1997 26/07/1997 26/01/1998 26/07/1998 Date 26/01/1999 26/07/1999 26/01/2000 26/07/2000 26/01/2001 26/07/2001 26/01/2002 0 plan d'eau source n04 source n03 source n05 source n01 source n02 Figure 2. Variations des débits des sources en fonction du plan d eau 177
335 330 Noyau amont Noyau centre 325 Noyau aval Recharge aval 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 Distances à partir de l'axe batardeau (m) P05 P09 P11 P15 P20 Drainage P05 Drainage P09 Drainage P11 Drainage P15 Drainage P20 Figure 3. Variations des lignes piézomètriques dans le corps du barrage Amont noyau Aval noyau Centre recharge aval Fin recharge aval 30 40 50 60 70 80 90 Distances à partir de l'axe batardeau (m) P05 P09 P11 P15 P20 Drainage P05 Drainage P09 Drainage P11 Drainage P15 Drainage P20 Figure 4. Variations des lignes piézomètriques dans les fondations du barrage Amont noyau 313,855 Aval noyau 307,625 308,244 303,537 Centre recharge aval 302,6 Fin recharge aval 299,159 298,475 298,577 298,48 298,944 297,152 298,313,25,154 290 30 40 50 60 70 80 90 Position des piézométres par rapport à l'axe du batardeau P11 (2001) P11 (2005) P09 (2001) P09 (2005) Niveau du drain horizontal aval P09 Niveau du drain horizontal aval P11 Figure 5. Variations des lignes piézomètriques dans les fondations du barrage avant et après confortement du voile injection 178
En rive droite, les niveaux piézométriques au niveau de la recharge aval P9-5 et P9-7 sont supérieurs à ceux des piézomètres localisés à l aval du barrage (figure 6), par contre en rive gauche, et en considérant le profil P15, les niveaux des piézomètres au niveau de la recharge aval P15-7 et P15-5 dépassent d environ 08 m ceux situés en aval du barrage (figure 7). 330 325 290 17/06/03 17/08/03 17/10/03 17/12/03 17/02/04 17/04/04 17/06/04 17/08/04 17/10/04 17/12/04 Dates 17/02/05 17/04/05 17/06/05 17/08/05 17/10/05 17/12/05 17/02/06 17/04/06 PZD1 PZD2 PZD3 PZD4 P09-05 P09-07 Figure 6. Comparaison des niveaux piézomètriques à l aval du barrage avec ceux de la recharge avale du barrage, rive droite 330 325 290 17/06/03 17/08/03 17/10/03 17/12/03 17/02/04 17/04/04 17/06/04 17/08/04 17/10/04 17/12/04 17/02/05 17/04/05 17/06/05 17/08/05 17/10/05 17/12/05 17/02/06 17/04/06 Dates P15-05(Recharge) P15-07(Recharge) PZG5 PZG6 PZG7 PZC9 Plan d'eau Figure 7. Comparaison des niveaux piézomètriques à l aval du barrage avec ceux de la recharge aval du barrage, rive gauche 4.2. Pressions interstitielles Afin d avoir une schématisation explicite de la variation des champs des pressions interstitielles, il a été représenté, pour les profils 06 et 13, les domaines de variation concentrés des pressions interstitielles. Cette représentation a été guidée par le logi- 179
ciel MAPINFO avec une analyse thématique de 05 champs (figure 8). Il est à souligner, que le manque de certaines mesures sur les capsules du profil 18, n a pas permis d engager l analyse thématique, afin que cette dernière, ne puisse être erronée par difficultés d interpolation. Figure 8. Variations des champs de pressions interstitielles, Profil 13 - Pour le profil 06, les concentrations de champs maximaux sont enregistrées sur les parements bas du noyau ainsi qu en fondations, après le voile d injection. - Pour le profil central 13, les valeurs sont beaucoup plus élevées et se localisent sur le parement bas du noyau, au voisinage du drainage horizontal aval. 4.3. Analyse des tassements - Les tassements observés des repères de la digue sont assez réguliers. - Les tassements des repères de crête montrent que l amplitude des tassements est liée à la hauteur du remblai. Tassements (mm) 60 50 40 30 20 10 0-10 -20-30 -40-50 avr-92 juin-93 Aout 95 mars-96 janv-97 sept-03 Dates 50 dz 10 dz Figure 9. Variation des tassements des repères en rive droite Evacuateur des crues 180
Le comportement particulier des repères en rive droite est à signaler (figure 9). Les chroniques montrent un soulèvement de ces repères. En raison du manque de mesure entre 1997 et 2004, il n est pas possible ni de s assurer de la représentativité de ces mesures, ni de corréler ce soulèvement avec les travaux d injection réalisés dans le cadre du confortement du voile d injection. Toutefois, il a été constaté lors des multiples visites des désordres sur le bajoyer droit de l évacuateur des crues, se traduisant par l apparition de joints évolutifs des plots. 5. Conclusion A travers l analyse du comportement engagée ci-dessus, les conclussions suivantes sont à citer : Sur le plan mécanique - Les déplacements sont orientés vers l aval et le lit d oued et sont maximaux en rive droite, - Les tassements du barrage sont assez réguliers et leur amplitude est liée à la hauteur du remblai, les repères de la rive droite enregistrent un soulèvement(figure 9). Sur le plan hydraulique - Les évolutions des piézomètres (figures 4) montrent l amélioration du voile d étanchéité, avec une baisse considérable des niveaux piézométriques de fondation aval pour une période où le plan d eau a connu un rehaussement (figure 5). Cette baisse est accompagnée d un tarissement des sources à l aval (figures 2). - Certains piézomètres, notamment ceux localisés au niveau du noyau, enregistrent des niveaux supérieurs aux niveaux du plan d eau (figures 2 et 3). - Les niveaux piézométriques au niveau de la recharge du barrage, avant le confortement du voile, enregistrent des niveaux supérieurs à ceux du drainage horizontal aval avec un écart dépassant les 4m. Après confortement, un rabattement considérable est enregistré (figures 3 et 5). - En rive droite, les niveaux piézomètriques à l aval du barrage sont inférieurs à ceux installés au niveau de la recharge du barrage et coïncident avec les niveaux du lit d oued (figure 6). En rive gauche, les niveaux piézomètriques à l aval du barrage sont supérieurs à ceux installés au niveau de la recharge du barrage et à ceux du lit d oued (figure 7). - L analyse des pressions interstitielles montre des niveaux stables et supérieurs à la côte du plan d eau. Ceci peut être corrélé aux taux de consolidation de ce dernier. A défaut de disposer des valeurs de pressions totales, les coefficients des pressions interstitielles des cellules restent inférieurs à l unité. La concentration des valeurs élevées des pressions interstitielles est remarquée en fondation, à l aval du voile d injection et sur les parements bas du noyau (figure 8). Cette situation, combinée avec celle des niveaux piézométriques dans la recharge aval et à l aval du barrage, témoigne d une situation anormale vis à vis des écoulements dans le corps du barrage ainsi que ces fondations. - Le débit du drain central est élevé et n est pas en relation avec les variations du plan d eau. Le débit des joints est relativement élevé aussi. Par contre, et en matière de niveaux piézométriques, les niveaux des drains fermés en rive gauche sont supérieurs à ceux en rive droite et centraux. 181
En fin, si sur le plan mécanique, la seule anomalie réside au niveau des déplacements et tassements en rive droite, il n en est pas de même pour le comportement hydraulique qui connaît d importantes anomalies. 6. Bibliographie Rouissat N.. (2007) Etude méthodologique pour le suivi de comportement des barrages en remblais. Université de Tlemcen. Hadji. T. (1993) Barrages et mobilisation des eaux de surface, 1 er congrès national des grands barrages. Bekkouche. A (1991). Les grands barrages, incidents et enseignements, journées d études sur les barrages, université de Tlemcen. Agence nationale des barrages (1992) Rapport sur le barrage Izdihar à Sisi Abdelli. Coba. (1998) Monographie du barrage Izdihar. Coba. (1986) Auscultation du barrage Izdihar. Coba. (1981) Géologie du barrage Izdihar. Ahety. Rapport sur les essais d injection du barrage Izdihar. Agence nationale des barrages. (2002) Rapport général sur les travaux de l écran d étanchéité du barrage Izdihar. 182