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emc Année Master Hydra ulique : Option : Ouvrages Hyd ra uliques 2019-2020

MODULE : AUSCULTATION ET SURVEILLANCE DES BARRAGES

Chapitre I : Mécanisme de vieillissement des barrages

1&-J \ e · !
iL _, C\._;) J- "
Introduction : ], Y' / -
Le terme vieillissement désigne toute dégradation du remblai ou des ouvrages annexes en
fonclftrtdu climat, des conditions d'exploitation, d'événements partiçuli.r ou1 d'un défaut
introduit dès le stade de la conception, de la construction 'tJ l'expfc)iÎatiôn et qui tend
à
diminuer l'aptitude de l'ouvrage à bien remplir sa fonction ou sa sécurité. En effet, les
processus de vieillissement peuvent à la longue altérer les fonctions essentielles que sont la
stabilité et l'étanchéité, mais également influer sur les conditions d'exploitation. Les causes
possibles de ce vieillissement sont multiples, physiques, chimiques ou biologiques. Il importe
d'identifier au plus tôt ces processus de vieillissement et de diagnostiquer leur niveau de
gravité et de nocivité.

Le mécanisme de vieillissement est assimilable à un ensemble de processus dynamiques tels

que le colmatage, l'érosion interne, le glissement qui sont plus ou moins dépendants et
agissent sur la performance et la sécurité des barrages.

Toutefois, à l'heure actuelle, la cinétique des phénomènes affectant les barrages est encore,
d'une manière générale, mal connue. Ceci pose un problème conséquent pour la prédiction du
comportement du barrage, et en particulier de sa sécurité, à différents pas de temps.

Elle revêt un caractère essentiel, la rupture de ces ouvrages étant susceptible d'entraîner des
conséquences économiques et humaines dramatiques. Le contrôle de la sécurité consiste à
détecter et à maîtriser les mécanismes de dégradation pouvant entraîner la rupture de
l'ouvrage si aucune action n'est entreprise (maintenance, confortement, vidange d'urgence
....etc). A l'heure actuelle, la sécurité des barrages est évaluée au travers d'expertises menées
sur les ouvrages par des experts. Celles-ci ont pour but d'analyser le comportement du
barrage et de proposer des actions correctives visant à maintenir les barrages en état, c'est-à
dire à limiter les mécanismes de dégradation et à éviter les ruptures. En effet, tout au long de
sa vie, le barrage peut subir de multiples désordres susceptibles de le fragiliser : défauts de
conception, érosion interne des sols, colmatage des filtres et drains, fissuration des bétons,
séisme, crue exceptionnelle, etc..... .

Un expert qui a étudié de manière approfondie de nombreux cas, est capable d'analyser un
ensemble de données provenant de modèles mécaniques , données d'auscultation, observations
visuelles , données de conception ou de réalisation, de comprendre le comportement d'un
nouvel ouvrage et d'établir un diagnostic grâce à ses connaissances heuristiques.

I- Exem ple du barrage en remblai :

Les barrages en remblai comptent parmi les ouvrages les plus anciens. On retrouve des
traces d'ouvrages vieux de plus de 2 000 '!fil notamment en Asie.
Actuellement, ce type d'ouvrage représente un important pourcentage .des barrages ç_QUstruits
dans le monde. Son évolution a fortement été dépendante de l'expérience acquise, du
perfectionnement des moyens de mise en œuvre des matériaux, ainsi que du développement
de la mécanique des sols et des moyens d'analyse. ·
Les barrages en remblai sont des ouvrages souples, construits le plus souvent ..sur des sols.

.F J
m eubles, mais qui peuvent l'être également sur des fondations rocheuses (Degoutte, 1997).

M me Megucllati S 1
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MODULE : AUSCULTATION ET SURVEILLANCE DES BARRAGES

La stabilité propre du barrage est assurée par le poids du massif en terre. En général, ces
barrages présentent des répartitions de charge qui les rendent compatibles avec les supports
médiocres. Par ailleurs, leur souplesse permet une adaptation aux déformations et tassements
des supports. Par contre, les volumes à mettre en œuvre deviennent rapidement très
importants (Feil et al; 1992).
On distingue trois grands types de barrages en remblai : , ,
- Typel : Les barrages homogènes en terre, constitués de matériaux étanches, b "_,
- Type2 : Les barrages à zones avec massif amont ou noyau central assurant l'étanchéité,
- Type3 : Les barrages en matériaux perméables munis d'un dispositif d'étanchéité artificielle
(CFGB, 1997).
-\
il r - \"_ j .... e -
I-1- Principales causes des ru ptu re s des barrages en tJa .-,,,..._
rem blai
La rupture d'un barrage en remblai peut être causée par l'érosion interne des sols fins
constituant le noyau, par l'érosion des sols sous la fondation ou sous les appuiS., par des
problèmes de stabilité résultant de trop fortes pressions interstitielks, d'écoulement avec des
gardiens trop élevés ou critiques. Une des causes moins commune de rupture est
l'augmentation importante des pressions interstitielles pendant un tremblement de terre, ce qui
peut provoquer une liquéfaction des sols de fondation au même des sols composant le corps
des barrages en remblai. La présence de failles tectoniques actives dans la région où est situé
le barrage peut être une source de déformations trop impo1iantes du barrage et de sa fondation
et peut, par conséquent, provoquer une instabilité de la structure (CFGB, 2004).

I-2- Statistiques des accidents et mode de rupture des barrages en rem blai : Y i
La sécurité d'un barrage en terre ne dépend que fort peu de la résistance au _glissement_. La
statistique de Middle brooks a établit, sur 200 barrages en terre ayant subis des désordres
assez graves pour entraîner leur mise hors service, que 15% des cas seulement
correspondaient à une instabilité de talus,. c'est-à-dire relevaient d'un coefficient de sécurité
aux glissements insuffisant.
Les autres cas, représentant la quasi-totalité des accidents, ne se calculent pas :
- Déversement (submersion) 30%.
- Infiltration et renard (érosion interne) 25%.
- Conduites sous remblai : 13%
- Revêtements et vagues : 5%
- Divers : 7%
- Inconnu : 5%
/

I-1- Mécanismes de vieilli[s:i:ent des fondations :

Tout d'abord, il faut souligner que les fondations constituent un élément essentiel, car elles
servent d'assises aux ouvrages. Elles doivent, d'une part, être capables de reprendre les forces
transmises par le barrage et d'autre part, servir de barrière à l'eau sur les flancs et
ea profondeur (Schleiss et Pougatsch,) O 1J ).

Toutes les charges appliquées à un barrage, y compris le poids propre de celui-ci sont
transmises à la fondation. Le mécanisme de ce transfe1i, de même que la répartition des
efforts, varient selon la forme et la raideur du barrage ainsi que selon, la résistance mécanique
et la déformabilité des matériaux de fondation. Celles-ci peuvent être influencées par la
présence des écoulements souterrains provenant de la retenue, ou par l'introduction de
phénomènes dynamiq ues liés aux séismes (Djemili, 2006).

111
M c Meguellati S 2
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MODULE :AUSCULTATION ET SURVEILLANCE DES ,l!J\GES

'V/' QI/ ))_,

Les caractéristiques des fondations dépendent des qualités physico- mécaniques d'appui, de la
stratigraphie du terrain, de la présence éventuelle de fractures, d'inclusion d'argile entre les
couches de la roche.
La sécurité de l'ouvrage est essentiellement fonction des bonnes caractéristiques des
fondations.

C'est une vérité de dire qu'un barrage ne peut être plus résistant que sa fondation. Pour cette
raison, l'utilisation de critères de projet et de méthodes de calcul très élaborés et très détaillés
pour analyser le comportement du barrage proprement dit n'est justifiée que dans le cas ou la
fondation est introduite dans les calculs comme une partie intégrante de la structure ou
comme une extension de l'ouvrage (Djemili, 2006).

I-1-1- Dé radation de la fondation :

Le mécanisme d égradation de la fondation (fondation meuble) résulte de la modification
des caractéristiques des matériaux meubles, telles que la diminution des paramètres de
résistance ou l'augmentation de la perméabilité. Il est susceptible d'entraîner, d'une part la
perte de résistance au cisaillement. de la fondation et d'autre part des processus d'érosion
interne de la fondation.
'f La dégradation des matériaux peut résulter de différents processus physiques ou chimiques :
hydratation, dispersion, gonflement, dissolution qui sont tous liés à l'infiltration d'eau dans la
fondation (Peyras, 2002).

1-1-2- Dissolution et érosion :

Le mécanisme de dissolution et érosion des fondations d'un barrage met en jeu, à l'origine,
des réactions chimiques entre les composants de la fondation et les eaux d'infiltration.
Ces attaques chimiques se traduisent par la dissolution de la masse rocheuse elle-même,
des matériaux de remplissage des discontinuités et des joints ou des rideaux d'injection et
des coulis de traitement de sol. Ensuite, la circulation d'eau au sein de la fondation conduit
au transport des particules dissoutes qui peut provoquer l'érosion des matériaux et
leur entraînement vers (Peyras, 2001).

Le processus de dissolution peut être détecté et suivi par J::analyse de l'évolution de la teneur
en sels dissous dans les eaux de fuite et par la comparaison avec les concentrations naturelles
des eaux de la retenue. La mise en place de dispositif de décantation à l'exutoire des réseaux
de drainage permet de détecter la présence de particules solides entraînées et de rendre
compte du processus d'érosion. Enfin, le mécanisme de dissolution et érosion des fondatiüns
se manifeste par une augmentation des débits de fuites et de la piézométri (Peyras, 2002).

1-1-3- Dégradation des ridea ux d'injection et des résea ux de drainage

Les infiltrations dans le sol de fondation peuvent provoquer des fuites importantes mais aussi
des dégradations par entraînement des matériaux (phénomène de renard). Le plus souvent, on
dispose un écran d'étanchéité (injections, palplanches, paroi moulée ...) en zone amont ou
dans le prolongement de la zone d'étanchéité (barrage en enrochement ou à noyau). En arrière
de cet écran, on place une zone de drainage permettant d'évacuer les surpressions et les
infiltrations éventuelles (Lombardi, 2007)
L'injection des milieux granulaires est une technique de traitement des sols pour améliorer les
caractéristiques mécaniques en vue de l'implantation d'ouvrages (barrages, tunnels, ouvrages
d'art, etc.) (Maalej, 2007).

M111e Meguellati S 3
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'9,,._. J 1 - :li'

Le principe des injections d'imperméabilisation i est de diminuer la percolation de l'eau à

\ -
travers la fondation du barrage, réduisant les pertes par infiltration et diminuant les risques
d'érosion interne de la fondation (Brito et al, 2009).
Les Injections ont pour but d'étancher ou de consolider des corps solides, poreux et
perméables, tels que des roches fissurées, sables et graviers, maçonnerie défectueuses etc.
(Stuky, 1975). , <\ ( ..> Lli;·/ . J"I. ;_.> J _.........--..J
\,ofil) J1J ;,- -
1-1-3-1- Vieillissement des rideaux d'injection :
Le vieillissement des rideaux d'injections résulte le plus souvent d'un défaut de conception,
en particulier d'une mauvaise adéquation entre les matériaux injectés et l'agressivité des eaux,
cela conduit alors à la dissolution du coulis d'injection par réaction chimique. Pour limiter ce
processus, on améliore la résistance des coulis de ciment par des additifs minéraux appropriés
au contexte tels que la bentonite, les cendres volantes, les pouzzolanes, etc.
La dégradation des rideaux d'injections peut être également due à une réalisation inadaptée :
pression d'injection, volume injecté, densité des injections, profondeur ...etc. Cela conduit
alors à des percolations à travers la zone de la fondation traitée (entraînant alors des
mécanismes de dissolution et d'érosion) ou au contournement du rideau d'injection en
profondeur ou en rive.

1-1-3-2- Vieillissement des résea ux de drainage :

Quand au vieillissement des réseaux de drainage, il résulte d'un dispositif inadapté ou mal
exécuté (densité de forage, profondeur et diamètr des drains, exutoin; , etc..) ou du
colmatage des drains par dépôt des produits de la dissolution ou de l'érosion des fondations
(Rolley, 1989).

1-1-3-3- Signes de la dégradation des rideaux d'injection et des réseaux de drainage :

Le mécanisme de vieillissement des rideaux d'injection et des rideaux de drainage peut être
détecté par une augmentation de la piézométrie dans la fondation, liée aux percolations dans
la partie aval du rideau d'injection ou du réseau de drainage. En outre, le vieillissement du
voile d'injection va se traduire par une augmentation des débits de drainage, le vieillissement
des réseaux de drainage par leur diminution (Peyras, 2002).

1-1-4- Déformation de la fondation :

Ce mécanisme de déformation de la fondation concerne essentiellement les fondations
meubles, tnais peut également affecter le rocher de mauvaise qualité. Les fondations
composées de matériaux fins, tels que des argiles, ou des fondations formées de couches
alternées de matériaux fins et de matériaux grenus (alternance de couches de sable et d'argile)
y sont particulièrement sensibles. Il débute dès la phase de construction de l'ouvrage (Lautrin, , . i
1990). _:rJ ) 1
1 j"'
Le mécanisme physique en j eu est la consolidation et le tassement de la fondation sous l'effet
du poids du remblai. Les fondations composées de sols grossiers (alluvions) sont peu
sensibles à ce mécanisme. En effet, la compressibilité du sol n 'est due qu'à la compression du
squelette solide et le tassement du sol est rapide avec l'application de la charge et est
indépendant de la teneur en eau car les matériaux sont facilement auto- drainants.

La première conséquence de la déformation générale de la fondation est l 'affaissement de la

crête du barrage, et donc la diminution de la revanche. En outre, les structures rigides au
contact du rem blai, tels que la galerie de visite, la conduite de vidange ou l 'évacuateur de
crues, peuvent connaître des désord res importants.

Mme Meguella ti S 4
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Par ailleurs, les déformations consécutives à la consolidation et au tassement de la fondation

se produisent de façon hétérogène, entraînant des tassements différentiels du remblai. Ce type
de mécanisme est dangereux car il peut provoquer la fracturation du remblai. Les fissures
consécutives peuvent entraîner des glissements de talus mais constituent surtout des lignes
d'écoulement préférentiel à partir de la fondation ou de la retenue . Les fuites qu'en résultent
sont alors susceptibles de produire des mécanismes d'érosion régressive le long des lignes de
fracturation (Lautrin, 2003).

1-1-5- Erosion interne des fondations :

L'érosion interne est l'une des principales causes de rupture d'ouvrages hydrauliques. Le
terme générique d'érosion interne couvre un grand nombre de mécanismes de détériorations
du barrage ou de sa fondation qui trouvent leur origine dans l'entraînement des grains
constituant un sol sous l'action des forces générées par l'écoulement (Le Delliou, 2007).

L'érosion interne est un mécanisme majeur des instabilités constatées sur les ouvrages en
terre de retenue d'eau. Ce mécanisme comporte deux processus principaux : l'arrachement
des particules et leur déplacement. Son développement progressif dans le temps et dans
l 'espace, sa non-homogénéité due à l'hétérogénéité des sols naturels rend ce phénomène
complexe est difficile à mettre en évidence et à interpréter (Monnet, 1998) et (Skempton,
1994). Le processus d'arrachement des particules se manifeste au niveau de la structure sous
la forme d'érosion régressive, de débourrage ou de boulance, le phénomène de transport agit
lui par développement du phénomène de renard ou de suffusion (Alem et al, 2006).

)\ 1-2- Mécanismes de vieillissement du corps du barrage :

/ I-2-1- Déformation du rem blai : cl
Les barrages en terre sont soumis à des charges externes qui induisent des déformations de la
_g_ructure et les fondations . Le poi@...propre d'un barrage et la pression d'eau du réservoir
sont principalement responsable de l'augmentation des contraintes dans le corps du barrage
qui se traduiront ensuite à des déplacements verticaux et horizontaux (Gikas et Sakellariou,
2008 a). Il s'agit du mécanisme de consolidation et de tassement du remblai, analogue à
celui de la fondation, il peut avoir des conséquences particulières sur les remblais.

Pendant la construction d'un barrage en remblai, des déformations du corps du barrage se

produisent. Ces déformations sont provoquées par l'augmentation des contraintes effectives
lors de la construction par couches et aussi par des effets de fluage (Szostak-Chrzanowski et
al, 2008). Les déformations de la fondation, le transfert de contraintes entre les différentes
zones du barrage et d'autres facteurs influencent les déformations. Après la fin de la
construction d'un barrage, des mouvements appréciables de la crête et du corps du barrage
peuvent se développer pendant le premier remplissage du réservoir.
La lente percolation de l 'eau à travers le noyau sature progressivement les matériaux du
noyau situés sous la ligne de saturation correspondant à l'écoulement permanent. Pendant ce
processus de submerge et de saturation progressive , les valeurs des paramètres géotechniques
des matériaux, décroissent. De plus, les matériaux situés à l'amont du noyau sont soumis aux
forces et se déjaugèrent. Le noyau est directement soumis à la poussée hydrostatique de l'eau
du réservo ir . Le remplissage du reversoir a donc pour effet de produire des déformations
supplémentaires. Par après, le taux des déformations diminue généralement avec le temps, à
l 'exception des variations associées aux variations périodiques du ni veau du réservoir
(Dascal, 1987).

M11 c Meguellati S 5
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I-2-2- Perte de résistance :

La perte de résistance du matériau du remblai est un phénomène qui entraîne la diminution de
la résistance au cisaillement du remblai, pouvant provoquer des instabilités de talus et des
déformations et pouvant conduire à la rupture par glissement.

1-2-3- Erosion interne :

L'érosion interne est un endommagement progressif qui se produit dans les sols non cohésifs
sous l'action de l'écoulement d 'un fluide. Ce phénomène présente un vrai risque pour les
ouvrages hydrauliques igues, barrages). Il peut causer la rupture de ces ouvrages et ainsi des
inondations (Hei et al, 2008).
L'érosion interne est produite par la filtration progressive des particules fines qui sont
arrachées et transportées par le fluide à travers le milieu poreux. Ce qui conduit à une
augmentation de la porosité du sol et à la détérioration de ses propriétés mécaniques. Les
mécanismes d'érosion interne sont complexes et dépendent de plusieurs paramètres qui
interagissent mutuellement (Yakhlef et al, 2009).
..;;.J;î ,J\

1-2-4- Glissement du remblai :

Le glissement par instabilité désigne le détachement et le déplacement le long d'une pente
d'un massif de sol ou de matériaux rocheux sous action des forces de gravité.
L'eau est un facteur clé du glissement du talus d'un barrage ou d'une digue. Ce phénomène
peut survenir lorsque la résistance est médiocre (cohésion, angle de frottement interne), ou
diminuée par la saturation du matériau initialement mal compacté ou compacté à une teneur
en eau trop faible. Il peut également intervenir lorsque la pression interstitielle est trop élevée,
à la suite d'une construction trop rapide, d'une vidange trop rapide, ou d'une déficience du
drainage.
La stabilité des talus des barrages en remblai est en général vérifiée en fin de construction, à
niveau normal du réservoir et après une vidange rapide. Les glissements par instabilité
n'intéressent pas que les talus des barrages, mais aussi les fondations, ainsi que les versants de
la retenue, exemple historique du barrage de vajont, Italie en 1963 (Bonelli, 2001).

1-2-5- Erosion externe :

L'érosion externe est engendrée par des circulations d'eau, même peu importantes, sur la crête
des barrages. Le mécanisme d'érosion s'amorce à partir du bord aval de la crête et progresse
jusqu'à ce qu'une brèche soit ouverte. Le phénomène peut durer quelques minutes à quelques
heures selon la taille des matériaux, leur cohésion, le revêtement de la crête, la hauteur de
l 'eau qui s'écoule au-dessus du barrage (MEDD, 2004). L'érosion superficielle, bien qu'elle
soit très répondue, ne constitue pas un mécanisme de vieillissement grave. Elle concerne les
barrages en remblai homogène ou à zones. On distingue les mécanismes s'opérant sur les
talus amont et aval et la crête (Lautrin, 1997), !"érosion superficielle de la crête et du talus est
due : ==== .=::=::::
- A l'action directe de la pluie et du ruissellement en résultant,

- A une brève submersion accidentelle de crête.

M 111c Meguellati S 6
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MODULE :AUSCULTATION ET SURVEILLANCE DES BARRAGES

Chapitre II : Principaux généraux de la surveillance des barrages

Introduction :
De toutes les réalisations humaines, les barrages sont parmi celles qui peuvent à certains
égards induire un potentiel de risq ues très significatif. La construction d'ouvrages de retenue
impose un risq ue aux populations avoisinantes, aux biens et à l'environnement naturel et
humain. ·
La surveillance des ·barrages vise à gérer ce risque et réduire au mieux ses probabilités
d'occurrence, en mobilisant les moyens nécessaires à l'identification précoce d'événements
indésirables susceptibles d'engendrer une éventuel le défaillance ou rupture.
Toute organisation d 'w1 processus de surveillance devrait donc viser à faire en sorte que l'on
réd uit au maxim um les probabilités de défaillance par :
- L'identification des modes de rupture et leur prise en compte dans un programme de
surveillance,
- La détection précoce de phénomènes initiaux et évolutifs qui pourraient mener à ces
mécanismes de ruptures,
- T ,a co1maissance, via des paramètres physiques, du comportement du barrage et de ses
composantes (Christian Kert, 2008).

La sécurité des barrages en service repose sur trois concepts généraux :

- Une conception adéquate pour éviter le pire,
- Une réflexion préalable sur les conséquences et l'organisation des secours au cas où le pire
arriverait,
- Une surveillance constante, en temps utile et les mesures correctives qui s'imposent.

La surveillance d 'un barrage commence dès le début de la mise en eau (et même pendant la
construction). Les statistiques de rupture montrent qu'il s'agit d'une des phases les plus
critiques de la vie d'un barrage. Elle se poursuit pendant toute son exploitation (Le Delliou
,2007).

L'objet de la surveillance est de s'assurer en toutes circonstances d'un état et d'un

comportement satisfaisants de l'ouvrage de retenue (barrage) et de ses fondations.
La surveillance englobe également l'observation de la zone du bassin d'accumulation et de
celle située directement à l'aval de l'ouvrage de retenue. ·

11-1- Les objectifs de la surveillance :

La surveillance des barrages a trois grands objectifs.
c!> Pendant la construction et la première mise en eau, on cherche essentiellement à
comparer le comportement de l'ouvrage par rapport aux prévisions du projet, que ce
soit pour vérifier certaines hypothèses de calcul, pour valider les résultats de ces
calculs ou pour vérifier la pertinence de tel ou tel choix technique.

La première mise en eau fait l 'objet de consignes particulières de gestion de la retenue, de

surveillance visuelle et de suivi d'auscultation. En règle générale, la présence permanente de
l'exploitant est exigée pendant toute cette phase. Dans les six mois qui suivent l'achèvement
de la mise en eau, le propriétaire (ou le concessionnaire) doit rédiger un rapport de première
mise en eau qui indique les éventuelles modifications par rapport au projet et analyse le
comportement réel du barrage.

Mme Meguellati S 7
 2•m•·An née Master Hyd rauliq ue : Option : Ouvrages Hyd rau liques 2019-2020

MODULE :AUSCULTATION ET SURVEILLANCE DES BARRAGES

En phase d'exploitation, comme déjà indiqué, les objectifs essentiels sont la sécurité
de l'ouvrage et la maîtrise des coûts d'exploitation. On cherche donc à déceler tout
signe avertisseur de changement dans le comportement de l'ouvrage, ce qui amène à
s'intéresser d 'une part à l 'apparition de phénomène nouveaux et d'autre part aux
évolutions lentes liées au vieillissement. TI faut garder en mémoire que, pa.;;sée la
première épreuye <le la mise en eau et en dehors <l'évfoemenls exceptionnels tels q ue
crnes et séismes, la rupture d'un barrage en exploitation est toujours précédée de
signes avertisseurs.
Enfi n, un dernier objectif, commun aux deux phases ci-dessus est le retour d 'expérience pour
l'ingénierie, ce retour d'expérience étant valorisé autant sur les futurs projets que sur le suivi
des autres barrages d'une même famille, un phénomène constaté sur un barrage peut se
produire sur un autre barrage semblable). Cela concourt à garantir, sur le long terme, d'une
part la sûreté des ouvrages, et d'autre prui la maîtrise des coûts par une maintenance qui peul
être programmée et optimisée. L'aspect sécurité prime avant toute considération, mais il est
évident que plus tôt une anomalie détectée, moindres en sont les conséquences en termes de
travaux de coût d'exploitation (Poupart et Royet, 2001).

II-2- Principes généraux de la surveillance des barrages

T ,a surveillance inclut trois composantes complémentaires
:
- L'inspection visuelle dont l'objet est de déceler des anomalies perceptibles à l'œil,
- L'auscultation qui permet de mesurer l'évolution de certains paramètres et d'établir une
analyse du comportement de l'ouvrage sur le long terme,
- Les essais périodiques de certains organes, les vannes en particuliers, dans différentes
conditions de fonctionnement (Poulain et al, 2007).

La figure II-1 donne pour tout type d'ouvrage d 'accumulation, un aperçu général des
composantes de la surveillance et du déroulement des opérations qui lui sont attachées. Elle
montre également les buts poursuivis. Les liens entre la surveillance et l'entretien, ainsi que la
remise en état sont indiqués dans le détail. La surveillance d 'un ouvrage d'accumulation fait
conjointement appel aux tâches suivantes :
- L'exécution et l'interprétation de mesures d 'auscultation concernant le comportement du
barrage, de ses fondations et de ses environs,
- Les contrôles visuels de l'état de l'ouvrage d'accumulation (ouvrage de retenue, ouvrage
annexes, fondations, environs),
- Les contrôles et les essais de fonctionnement des installations, notamment celles des organes
de fermeture des vidanges et des évacuateurs de

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MODULE :AUSCULTATION ET SURVEILLANCE DES BARRAGES

Dispositi f d'auscultation Contrôles Contrôles

Mesures Inspections 1 Essai j

+ +
lnformation Information Information Qualitative et
Quantitative Qualitative Quantitative

+ ++

Comportement Etat Etat de marche

.Nonnai·,q._, .· :·
.;_,·.... . ...... :j' -

Figure II-1 : Concept global de l'organisation de la surveillance et de l'entretien des

barrages (OFEG, 2002).

11-3- L'inspection visuelle :

C'est une méthode qualitative qui intègre de très nombreux paramètres et qui permet de
détecter de l'ordre de 90% des anomalies et désordres. Il convient de distinguer trois
niveaux :
L'inspection visuelle de routine.
L'inspection visuelle à l'occasion des crues.
Les visites techniques approfondies.
Les deux premiers niveaux sont du ressort de l'exploitant, sont faite par un agent désigné par
l'exploitant. Le troisième niveau correspond aux visites de l'ingénieur spécialiste chargé du
suivi de l'ouvrage. ·
Mme Meguellati S 9
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MODULE : AUSCULTATION ET SURVEILLANCE DES BARRAGES

11-3-1- L'inspection visuelle de routine :

Elle a pour objectif de détecter rapidement tout phénomène nouveau affectant le barrage et
de suivre qualitativement les évolutions.

Pendant la première mise en eau, la périodicité de ces inspections est liée à la vitesse de
montée du plan d'eau, à titre indicatif, retenir un rythme hebdomadaire qui peut être plus
espacé si le niveau de la retenue d'évoluc pas pendant une longue période. Une visite
s'impose après chaque épisode pluvieux significatif.

En phase d'exploitation normale et en l'absence de tout désordre ou anomalie quant au

comportement de l 'ouvrage, la périodicité devient mensuelle .

Les visites doivent être plus rapprochées que l'on constate une anomalie ou un désordre
nouveau. L'observation doit être systématique après chaque crue.

L'agent chargé des visites de routine doit être en possession des équipements de sécurité
(casque et lampe s'il y a une galerie, chaussures) et avoir tout le nécessaire pour le report des
observations et mesures (plans, fiches, appareil photographiques, ets...).
Les points principaux de l'inspection sont les suivants :

* Pour tous les barrages :

Niveau d'eau dans la retenue.
Apparition ou évolution de zones humides sur le parement ou le pied aval du barrage.
Apparition ou évolution de fuites, y compris dans la zone en aval du barrage.
Obstruction des vannes ou des seuils par le corps flottants.
Obstruction du coursier de l'évacuateur de crue par de la végétation, des éboulements.
Etat des appareils d'auscultation, s'ils existant.

.. Pour les barrages en remblai (terre ou enrochement) :

Fuites localisées, éventuellement avec entrainement de grains de sol.
Apparition de bourrelets et/ ou de fissures en crête ou sur le parement aval (amorces
de glissement).
Tassement, en particulier en crête ou au contact d'ouvrage en béton.
Creusement de ravines sur les parements amont et aval.
Points bas sur la crête du remblai.
Désordres sur la protection anti batillage (pierres déplacées, désagrégées ...).
Végétation arbustive sur les talus et prés du pied aval.
Corrosion et ruptures des fils des cages d 'ouvrages en gabions.
Dégâts dus aux animaux fouisseurs.

.. Pou r les barrages en béton ou en maçonnerie :

Dégradation des joints du parement amont.
Décollement (ouvertes ou fermées, avec ou sans fuites, traversantes ou non).
Dépôts de calcite.
Apparition ou évolution de zones de fuites ou de suintements.

Lorsque la visite de routine s'effectue à retenue basse, voire vide, c'est l'occasion d'inspecter
attentivement les parties habituellement noyées : parement amont, tête amont des ouvrages de

Mme Meguellati S 10
 2•m• An née Master Hyd ra uliq ue :Option :Ouvrages Hyd rauliq ues 2019-2020

MODULE :AUSCULTATION ET SURVEILLANCE DES BARRAGES

prise et de vidange, berges de la retenue. Il convient aussi de noter l'état d'envasement ou

d'engravement de la retenue.

Ces visites doivent être mentionnées dans le registre du barrage avec indication de toute
observation particulière et prise de photographies si besoin.

II-3-2- L'inspection visuelle à l'occasion des crues :

C'est lors des crues que les barrages sont soumis aux sollicitations les plus sévères : cote du
plan d'eau élevée, débits importants sur le déversoir, ruissellement sur les parements. Une
inspection visuelle détaillée s'impose donc dans ces occasions.

L'inspection pendant la crue est riche d'informations, mais elle n'est pas toujours possible
car la crue peut survenir de nuit. Cependant, chaque fois qu 'on le peut, on s'attache à
observer les points suivants pendant la crue :
Durée de la crue.
Corps flottants et vagues.
Fonctionnement du déversoir : position du vannage éventuel, aspect de la lame d'eau,
écoulement en pied de coursier, contournement éventuel des bajoyers ....

L'inspection après la crue doit être systématique. Elle porte sur les points suivants :
Relevés d'indices permettant de connaitre le niveau maximum atteint par l'eau :
dépôts de branchages et brindilles, traces sur le limnimètre ou les murs en béton
(attention à ne pas confondre avec les indices lés à une précédente crue).
Vérification qu'il n'y a pas eu de surverse sur le couronnement de l'ouvrage (indices à
rechercher : présence de végétation couchée, d'affouillements, de poisssons morts ...),
observations sur le talus aval d'un barrage en terre ou en pied aval des parties latérales
d'un barrage en maçonnerie ou en béton).
Etat de déversoir et de la fosse de dissipation d'énergie : érosion régressive,
contournement de bajoyers, fondations sous-cavées, mouvement des structures.
Observation de l'état du parement amont et de sa protection dans la zone de batillage.
Creusement de ravines par ruissellement sur les talus (en particulier le talus aval).
Apparition de nouvelles zones de fuites, augmentation sensible ou extension des fuites
préexistantes (en mesurer les débits si possibles).
Mesurer des appareils d'auscultation afin de détecter toute anomalie éventuelle.

Ces observations relevées lors de l'inspection sont consignées dans le registre du barrage.
Elles conduisent, suivant les cas, à des travaux d'entretien d'urgence ou à des travaux plus
importants de réfection.

•• L'inspection après les séismes :

On recommande une visite aussitôt après un séisme. On procédera à l 'inspection de toutes les
parties observées lors des visites de routine en notant les différences éventuelles. On
surveillera plus particulièrement l'apparition de fissures sur les barrages ou les organes en
béton et de mouvements sur les barrages en remblai (glissement, tassement...). On s'assurera
que les parties mobiles (vannes, clapets) fonctiorment correctement sur toute leur plage de
manœuvre. Si besoin, on fera appel à l'ingénieur spécialiste pour une visite technique
approfondie.

Mme Meguellati S 11
 cme .::.. .. " _ - 'li
2 Année Master Hyd ra uliq ue : Option:-Ouvrages Hyd ntuliqùês 2019-2020

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II-3-3- Les visites techniques approfondies :

La visite technique approfondie est effectuée par l'ingénieur spécialiste chargé par le
propriétaire du suivi de l'ouvrage. La visite éventuelle du responsable de l'état chargé du
contrôle sera possible conjointe à la visite de l 'ingénieur spécialiste.

•• Périodicité :
On peut recommander la périodicité suivante pour les visites techniques approfondies de
l'ingénieur spécialiste :
Une fois par an pour les barrages dont le paramètre H .JV est supérieur à 200 ou
2

lorsque le barrage est classé comme intéressant la sécurité publique.

Une fois tous les deux ans pour les barrages dont le paramètre H .JV est compris
2

entre 50 et 200.
Une fois tous les trois à cinq ans pour les barrages dont le paramètre H? JV esl
inférieur à 50.
Dont le cas particulier des barrages érecteurs de crues, une visite après chaque t:rut::
importante.
Des visites intermédiaires peuvent s'imposer à la demande du propriétaire ou de l'exploitant
si ceux-ci constatent un phénomène inquiétant lors des inspections de routine.
La période la plus propice à la meilleure observation d'un barrage est celle ou la retenue est
pleine.

•• Organisation de la visite :
Il convient, lors de la visite, de disposer d'un dossier technique à jour, comprenant au
mm1mum :
Les informations sur la conception et la réalisation du barrage (coupe type, matériaux
utilisés, organes divers .....), et sur les gros travaux éventuels.
Le compte rendu de la précédente visite.
Le cas échéant, les résultats des dernières mesures d'auscultation.

•• Déroulement de la visite :
Nous présentons ci-après une fiche synthétique de visite qui dresse la liste des observations à
faire avec les rubriques spécifiques par type d'ouvrage.

•• Fonctionnement des organes hyd rauliq ues et appareils d'auscultation :

A l'occasion de ces visites techniques, on procède à l 'inspection des organes hydrauliques de
sécurité et à leur manœuvre :
Organes mobiles de l'évacuateur de crues.
Vannes de vidange et vannes de prise d'eau.

Si le barrage est doté d'un dispositif d'auscultation, on en vérifie le bon fonctionnement ainsi
que l'exécution correcte des mesures par l'agent qui en est chargé.

•• Rapport de visite :
A l 'issue de la visite approfondie, l'ingénieur spécialiste rédige un rapport complet, décrivant
toutes les observations faites lors de la visite, rendant compte des essais de fonctionnement
des organes hydrauliques et des instruments d'auscultation, et recommandant tous travaux ou
interventions qui seraient nécessaires.
Ce rapport est adressé par le propriétaire au service de contrôle.

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 ,. .• - .- 1··-

••2em.. Année Master Hydraulique : Option :Ouvi-ages Hydraullques 2019 2020

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Exemple : Fiche d'inspection visuelle du barrage.

Description de l'ouvrage Phénomènes à observer Evolution Anomalies importantes

OUI non à signaler
Digue principale
Parement amont Mouvement des blocs
Déformation
Couronnement Déformation dans la chaussée
Fissures
Parement aval Mouvement des blocs
Déformation
Présence de zones humides avec
végétation
Pied aval Présence de zones humides
Végétation luxuriante
Apparitions de sources à l'aval
Galeries Toutes : fuites, fissures . . .

Evacuafour de crue
Béton constitutif Désordre dans le béton (fissures,
Gonflements, érosions, apparition
des aciers , nids de cailloux, traces
de calcite...)
Tour de nrise d'eau
Béton constitutif Fuites (traces de calcite ...) fissures,
nid de cailloux , apparition des
acier.
Interfaces entre organes Fissures des massifs de liaison
mécaniq ues et génie civil Fers apparents
Etanchéité des organes fuites
mécaniques
Vidange de fond
Béton constitutif Idem Evacuateur de crue
Interface entre organes Idem tour de prise d'eau
mécaniques et GC
Etanchéité des organes Idem tour prise d'eau
mécaniques
Observations générales : Conclusions et évolutions 12ar ra1212ort à la
2récédente visite :

Cote plan d'eau : Rédacteur :

Météo : couvert et 1 Visite du : mois 1 Valideur :
pluvieux
Pièces jointes :

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 2cmc An née Master Hyd ra u liq ue : Option : Ouvrages Hyd rau liques 2019-2020

MODULE : AUSCULTATION ET SURVEILLANCE DES BARRAGES

Cha pi tre III :Auscu ltation des ba rrages

Introd uction :
A coté de l 'observation visuelle qui est l 'élément majeur de la surveillance des banages,
l 'auscultation pem1et une appréciation quantitative du comportement de l'ouvrage et de
son vieillissement. Elle porte, essentiellement, sur des mesures de déplacements et
déformations, de piézométrie, et de débits de fuite, couplées avec le suivi de la cote de
la retenue. Le dispositif d 'auscultation doit être adapté à chaque ouvrage, les mesures
doivent être faites avec soin et à périodicité régulière, ces mesures doivent, enfin, être
interprétées par des spécialistes (Royet, 2001 a).
L'auscultation des banages regroupe tous les dispositifs permettant de mesurer des grandeurs
physiques susceptibles d'évoluer dans la vie du barrage, de façon à mettre en évidence son
comportement et les phénomènes évolutifs significatifs de son vieillissement (Poupart et
Royet, 2001).
Il s'agit d'une méthode quantitative basée sur la mesure d'instruments choisis et positionnés
pour rendre compte de 1'évolution du comportement de l 'ouvrage. Le dispositif d'auscultation
doit donc être conçu en fonction du type, des dimensions et des pai1icularités techniques du
barrage.
Le but recherché est de réunir des informations suffisantes, en nombre et en qualité, pour
détecter en temps utile les mécanismes évolutif susceptibles de nuire à la sécurité de
l'ouvrage (Royet, 1995).
Pour un barrage neuf, quelle que soit son importance, le dispositif d'auscultation doit être
prévu et conçu dès l'avant-projet et mis en place pendant la construction (Mériaux, 2008).

Le dispositif d'auscultation est conçu pour pe1mettre de juger rapidement le compo1iement

du barrage et de ses fondations en regard des charges qui le sollicitent. Le choix des
instruments et les techniques de mise en œuvre garantissent que les contrôles peuvent être
effectués au cours des différentes phases de construction ainsi que de la phase de
remplissage jusqu'à l'exploitation du barrage, en vue de pouvoir détecter rapidement tout
comportement anormal.

De manière générale, deux parainètres principaux sont à surveiller : la stabilité et l'étanchéité.

La stabilité est assurée par la digue (caractéristiques mécaniques des différentes zones de
matériaux, pression interstitielle).
Le dispositif d'étanchéité comporte le système de drainage et le rideau d'injection (CCTP,
2010).

Le dispositif d'auscultation d'un barrage doit être conçu pour contrôler les parainètres
déterminants pour la sécurité de l'ouvrage ainsi que pour suivre le vieillissement. Il convient
en particulier de s'assurer que les hypothèses prises en compte dans le projet de l'ouvrage
restent bien vérifiées (Royet et al, 2010).

111.1. Choix des profils d'auscultation :

Il est matériellement impossible de suivre, en tout point, de la structure et de sa fondation,
tous les parainètres physiques à tout instant. Le dispositif d'auscultation doit donc être conçu
de manière à ne suivre que les paramètres significatifs du comportement en un nombre limité
de points et selon des périodicités fixées à l'avance (Le.Delliou, 2007). '
Dans le corps du barrage en remblai, un dispositif complet comprend plusieurs profil amont/
aval permettant d'évaluer la saturation du corps du banage, et un ou plusieurs points de
mesure de débit dont le rôle est de détecter l'apparition et l'évolution de zones de fuite. La

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 z•me Année Master Hyd ra uliq ue :_ Option : Ouvrages Hydra uliques 2019-2020

MODULE : AUSCULTATION ET SURVEILLANCE DES BARRAGES

fondation, les appuis, les rives et la plate forme aval doivent également être auscultés
(Bonnel i et al, 2005).
Le choix de l'emplacement des profils d'auscultation peut être motivé par les raisons
suivantes :
- Les sections caractérisées par une hauteur importante du barrage et dont la fondation
immédiate est relativement imperméable. Ceci peut générer d'importants excès de pression
interstitielle à la base du barrage,
- Les sections caractérisées par la plus grande hauteur du barrage et peut donc accumuler les
plus fortes déformations,
- Les sections caractérisées par une hauteur importante du barrage ainsi que par sa proximité
d'un ancrage de génie civil (galerie de dérivation par exemple),
- Les sections caractérisées par interception d'une faille dont le comportement doit être suivi
(Tecsult, 2004).

III.2. Choix du dispositif d'auscultation :

Le problème est de définir les types d'appareillage et leur implantation apportant une garantie
satisfaisante pour atteindre cet objectif. En raison de la spécificité de chaque barrage, les
dispositifs d 'auscultation sont à étudier au cas par cas, le projecteur peut cependant
s'appuyer sur quelques principes et sur le retour d'expérience des ouvrages en service
(Dibiagio, 2000).

Pour chaque ouvrage, la définition du dispositif d'auscultation, la nature des matériels, les
moyens d 'investigation, leur densité, leur répartition sur l'ouvrage et à l'extérieur de celui-ci,
puis leur mise en place, doivent être assurés par des spécialistes avertis. Une rectification a
posteriori est souvent impossible et des résultats inexploitables ou décevants son presque
toujours le fait d'erreur de conception ou de montage.

La définition du dispositif d'auscultation sera donc établit par un expert, après une visite
détaillée de l'ouvrage, une analyse de son comportement, des risques encourus et des travaux
de confortement envisagés à plus ou moins long terme (Antoine et al, 1992).
Dans tous les cas, le dispositif d'auscultation d'un barrage doit être déterminé en se posant les
deux questions suivantes :
- Quels sont les phénomènes significatifs du comportement du barrage et de ses évolutions ?
- Comment mesurer ces phénomènes ? (Alonso et al, 2007).

Les appareils de mesure doivent être simples d'emploi, suffisamment fiable et précis et apte à
fonctionner pendant des dizaines d'année dans des conditions difficiles du fait de l'humidité,
de la foudre ...... (Le.Delliou, 2007).
Le nombre d'instruments, leurs types et leur emplacement dépendent des préoccupations
soulevées durant la conception et la construction de l 'ouvrage, ainsi que l'expérience et du
sens commun, il n'ya pas de lignes directives particulières.
En règles générale, le système d'instrwnentation est conçu en tenant compte des facteurs
suivants :
- La fonction ou la nécessité d'un instrument particulier,
- Sa fiabilité, tant à court, qu'a long terme,
- Son besoin d'entretien limite,
- Sa compatibilité avec la construction,
- Son faible coût et la facilité avec laquelle il est installé,
- Sa simplicité,
- Sa robustesse (ICOLD, 2010).

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 1 • An née Master Hyd rauliq ue : Option : Ouvrages Hyd ra uliq ues 2019-2020
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MODULE :AUSCULTATION ET SURVEILLANCE DES BARRAGES

111.3. Instrumen ts et moyens de mesu re des barrages :

On a intérêt à rechercher des grandeurs physiques directement mesurable s, qui constituent
d 'ailleurs la réponse de la structure aux sollicitation s qui lui sont appliquées. Il s'agit :
- Des mouvements et déplacements
- Des défonnations et contraintes
- Des inclinaisons et rotations
- De la pression
- Du niveau
- Des charges et forces
- Des température s

Le dispositif d'auscultation mis en place doit permettre de mesurer des déformations,

températures, des pressions interstitielles, des niveaux piézométriques et des débits.
La détermination de certaines caractéristiques chimiques des eaux permet de compléter
l'information.

Les tableaux III. l et III.2 donnent les principaux paramètres qui doivent être relevés pour le
barrage en béton et en remblai.
Dans le cas d'un système de mesure permanente, les informations sont utiles pour conduire
une analyse à distance du comportement. Il n'est pas indispensable de prévoir la saisie
automatique de tous les points de mesure. Il est recommandé de se limiter à quelques
paramètres définis et caractéristiques. Ce système automatique peut être une aide pour les
points difficiles d'accès.

Tableau III. l : Instruments et moyens de mesure pour les barrages en béton (OFEG, 2002)

Type de mesu re Instruments et moyens de mesure

Défomrntion de la structure - Pendule direct
- Pendule inverse
- Alignement par fil
- Extensomètre
- Réseau extérieur (Nivellement, Polygonale,
Mesures d'angle Mesures de vecteur, Alignement)
Mouvements - Fissurométres
particuliers (fissures, - Vinchon
joints)
Températures dans le corps - Thermomètre
du barrage - Thermomètre électrique
Sous -pressions au - Relevé de niveau par câble à témoins
contact béton -fondation - Manomètre
- Piézomètre
- Cellule de pression hydrauliq ue ou électrique
Débits de percolation et - Déversoir
de drainage - Mesure volumique
- Venturi
Chimie des eaux de fuite - Analyse au laboratoire

Mme Meguellati S 16
 2'"" Année Master Hyd ra uliq ue : Option : Ouvrages Hyd rauliq ues 2019-2020

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Tableau III.2 : Instruments et moyens de mesure pour les barrages en remblai (OFEG, 2002)

Type de mesu re Instruments et moyens de mesure

Déformations horizontales - Géodésie (Réseau extérieur, Nivellement,
et déformations verticales Polygonale, Mesure d'angle, Alignement)
(tassement) - Inclinomètre
- Tassomètre
- Repère de tassement hydraulique
Ligne piézométrique - Piézomètres
Pressions interstitielles - Manomètre
- Cellules de pression
Débits de fuite et de drainage - Déversoir
- Mesure volumique
- Venturi
Température de l'eau - Thermomètre
Turbidité - Turbidimètre
Chimie des eaux de fuite - Analyse au laboratoire
Température dans le corps du - Thermomètre électrique
remblai
III.4. Mesu re des conditions et des charges extérieures :
Les charges directes (en particulier la poussée hydrostatique) sont celles qui agissent
directement sur l'ouvrage, quant aux conditions extérieures, elles reflètent les conditions
atmosphériques (par exemple la température ambiante) sur le site.

La poussée hydrostatique étant une charge importante, les variations du niveau du plan d'eau
doivent être relevées et enregistrées, même si le bassin reste vide la plupart du temps (comme
c'est par exemple, le cas d'un bassin pour la protection contre les crues). La température de
l'eau est également un indicateur à relever.

Dans le cas où les dépôts de sédiments seraient importants (modification des charges,
diminution marquée du volume utile, risque l'obturation des organes de vidange), il est
nécessaire de procéder périodiquement au relevé de leurs niveaux.

Les conditions atmosphériques (température de l'air, pluviométrie, neige) sont également des
données importantes. La température ambiante peut avoir une incidence, en particulier sur les
déformations d'un barrage en béton.

Il est bon de consigner si les précipitations tombent sous forme de pluie ou de neige. Enfin, il
faut relever que les précipitations et la fonte des neiges ont parfois une influence directe sur
les infiltrations à travers le sous sol. Dans des cas précis, les conditions sismiques sur le site
peuvent être enregistrées (Smail, 2007).

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 2cn1C Année Master Hyd ra uliq ue : Option : Ouvrages Hyd ra uliq ues 2019-2020

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Tableau III.3 : Instruments de mesures des charges el des conditions extérieures (Smail, 2007).

Paramètres Instruments
Niveau du plan d'eau - Echelle limnimétrique
- Balance à pression
- Manomètre
- Câble avec témoin (sonore ou lumineux)
Niveau des sédiments - Bathymétrie
Température de l'eau - Thermomètre
Conditions climatiques - The1mographe, thermomètre
- Pluviomètre
Conditions sismiques - Sismomètre, accélérographe
En ce qui concerne les sollicitations extérieures, elles peuvent être synthétisées en ce qui suit :
- La charge hydrostatique par la mesure du niveau du plan d'eau,
- La charge des sédiments,
- La température de l'eau,
- Les conditions climatiques (radiation du soleil, température de l'air,
pluviométrie, hauteur de neige),
- Les conditions sismiq ues,
- La poussée de la glace.

Ces charges directes et les conditions extérieures vont engendrer :

- Des déforn1ations et des déplacements,
- Des variations de température particulièrement dans le corps d'un ouvrage en béton,
- Des pressions (sous pressions, pressions interstitielles) et des fuites et des percolations
à travers le barrage et les fondations (Schleiss et Pougatsch, 2011).

III.4.1. Mesure de la cote du plan d'eau :

La mesure du niveau d 'eau dans la retenue est indispensable pour permettre l'analyse du
comportement de l'ouvrage. Cette mesure est très souvent gérée par l'exploitant de la retenue,
pour qui, le volume accumulé derrière le barrage est une donnée importante.
Plusieurs systèmes permettent cette mesure. La plus fiable est sans conteste la balance à
pression, dont la plage de mesure pe1met de couvrir toute la variation du niveau de la retenue
avec une précision demandée de l'ordre de ± 10 cm. Le calibrage et la vérification de la
balance à pression sont essentiels (redondance, avec d'autres modes de mesure).
Parmi les autres moyens, on peut citer l'échelle limnimétrique, qui est une latte calibrée en
bois ou en métal avec repères décimétriques, installée le long de la paroi externe de la tour de
prise d'eau et visible de la crête du barrage, La précision de la mesure est de ±lem. Il existe
aussi la sonde à ultrasons qui détecte la surface par réflexion d'impulsions d'ultrasons.
Pendant un événement de crue, il doit être possible de suivre visuellement sur place
l'évolution du niveau du plan d'eau, qui peut le cas échéant atteindre un niveau supérieur à
celui du couronnement. A cet effet, il est impératif d'installer des repères et / ou des échelles
limnométriques avec marques visibles. Cette mesure pruticipe à trois objectifs :
- Améliorer la gestion de la retenue par connaissance continue des vo,Iumes d'eau disponibles,
- Pruticiper à l'auscultation du barrage en permettant d'exruniner l'influence de la cote de la
retenue sur les mesures de certains instruments (en particulier débit et piézométrie),
- Enrichir les données hydrologiques par mesure des débits de crue (Pytharouli et Stiros,
2008).

Mme Meguellati S 18
 rm• Année Master Hyd ra uliq ue : Option : Ouv rages Hyd ra uliq ues 2019-2020

MODULE : AUSCULTATION ET SURVEILLANCE DES BARRAGES

Par contre, la mesure de la cote du plan d'eau est un complément indispensable pour d'une
part la gestion de la retenue et d 'autre part 1'interprétation des mesures présidentes. Elle se fait
manuellement par une échelle limnimétrique scellée sur une partie fixe en béton (tour de
prise, parement amont) ou automatiquement par différents type de limnigraphe ou
limnimètres numériques. L'enregistrement en continu de la côte de la retenue est parfois une
exigence du service de èontrôle (Poupart et Royet, 2001 ).

IIl.4.2. Mesure de la température :

La mesure de la température de l'air et de l'eau de la retenue est facile à mesurer. Ces
paramètres interviennent indirectement dans la vérification de la sécurité du barrage.
Pour les barrages en béton, par exemple, ce sont plutôt la répartition et la variation des
températures à l'intérieur du barrage qui sont à relever.
La mesure de la température de l'air peut se faire au moyen d'un thermomètre industriel à
capillaire. Un thermomètre à maximum/minimum est particulièrement bien indiqué, car en
plus de la mesure courante, il permet de c01maître la température la plus basse et la plus haute
de la période de mesure. Le thermographe permet la mesure et l'enregistrement en continu de
la température ambiante. Le relevé se fait sur une bande de papier fixé sur un tambour.
(Schleiss et Pougatsch, 2011).

III.4.3. Mesu re des précipitations :

Les pluviomètres, les pluviomètres totalisateurs et les pluviographes permettent de connaître
l'ampleur des précipitations tombée dans la région du barrage. Les résultats de mesure
permettent de tenir compte des conditions météorologiques dans l'interprétation des débits
d'infiltration et de drainage ainsi que des pressions d'eau dans la fondation, qui sont tous deux
influencés par le niveau de la nappe phréatique.
Par ailleurs, les mesures fournissent aussi des données pour les études hydrologiques
(Schleiss et Pougatsch, 201 1).

* Le pluviomètre recueille les précipitations. L'appareil de mesure est

principalement constitué par un récipient d'une surface de 200 cm2 parfois
500cm2. La quantité des précipitations tombées est régulièrement relevée au
moyen d'un récipient gradué (précision : millimètre/ jom).

• Le pluviomètre totaliseur : les précipitations sont recueillies dans un réservoir

de forme conique muni d'une petite ouverture (généralement 200 cm2). Il est
capable d'accumuler les précipitations sur 6 à 12 mois. Les mesures se font à
intervalle très espacé (environ 1 mois). Les quantités des précipitations sont
recueillies sur une longue durée. L'intérêt de cette mesure réside plus dans
l'information relative à la quantité de pluie dans une région montagneuse et
d'accès difficile que la connaissance de la répartition de la pluie dans le temps.

Il('} Les pluviographes sont des appareils qui permettent de relever la distribution
des pluies de manière mécanique ou électronique.

Le pluviomètre et le pluviographe sont des appareils pour un relevé direct. De son coté, le
pluviographe se prête à la télétransmission des valeurs (CSB, 2005). '

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 2""e An née Master Hyd rauliq ue : Option : Ouvra ges Hyd ra uliq ues 2019-2020

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III.4.4. Niveau des séd iments :

La mesure du niveau des sédiments déposés dans une retenue peut se faire à partir d'un
bateau, soit par sondage à la perche ou au fil accablé, soit par ultrasons. Pour dresser des
profils et la topographie des dépôts, la position du bateau au moment de la mesure doit être
déterminée. Elle est obtenue depuis la rive par une mesure d'angle et de distance ou par
positionnement au moyen d'une mesure GPS.

IIl.4.5. Sismologie :
De façon générale la répartition des accélérographes à trois composantes dans un ouvrage et à
proximité se fait en fonction du type de barrage et des objectifs fixés. L'équipement doit être
conçu de telle manière que suite à un tremblement de terre important l'on puisse retirer des
renseignements relatifs au comportement dynamiques de la structure et aux mouvements
effectifs le long des appuis. (Darbre et pougatsch, 1993).

111.5. Paramètres significatifs et évolutifs des barrages :

On a intérêt à rechercher des grandeurs physiques directement mesurables, qui constituent
d'ailleurs la réponse de la structure aux sollicitations qui lui sont appliquées. Les principaux
paramètres évolutifs qui peuvent conduire à des désordres, voire des ruptures, sont
globalement répe1toriées et recensés.
Le tableau III.4 résume les principaux paramètres significatifs qui doivent être relevés et les
contrôles à effectuer pour suivre le comportement des barrages en béton et en remblai, ainsi
que celui de leurs fondations (Schleiss et Pougatsch, 2011).

Tableau III.4 : Paramètres significatifs pour le suivi d'un ouvrage de retenue et de ses
fondations (CSB, 2005a)
Barrage en béton Barrage en rem blai Fondations
Déformations de la structure Déformations du corps de Déformations
la Digue Mouvement des
appuis
Mouvement Mouvements particuliers
particuliers (fissures, (liaisons avec une Mouvement
joints) structure béton) particuliers (fissures,
diaclases)
Température dans le corps
Température dans le corps de la digue pour la
du Barrage détection de percolation
(éventuel).

Sous-pression (au Pressions interstitielles dans

contact béton-fondation le corps du barrage en Pressions
et dans le rocher) remblai et niveau interstitielles Sous-
piézométrique pression au contact
béton-fondation
Débit de fuites et de Niveau piézométrique
drainage, Infiltration Débit de fuites et de drainage
Débits de fuites, de drainage,
Chimie des eaux de Résurgences
Chimie des eaux de r

percolatfon Turbidité Chimie des eaux de

'
percolat ion Turbidité
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 2•mc Année Mastcr Hyd ra uliq ue : Option : Ouvrages Hyd ra u liq ues 2019-2020

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III.5.1. Tassements et déformations :

Des tassements nettement plus importants que ceux qui ont été prévus de la crête du barrage
en remblai sont à contrôler , ceci entraîne une diminution de la revanche (Alonso et al, 2007).
Dans les barrages en béton, il est essentiel de connaître les déformées horizontales et
verticales de la structure. Selon la configuration du barrage (avec ou sans galeries et/ou puits),
les points de mesure sont situés, à différents niveaux, à l'intérieur du barrage ou fixés sur son
parement aval. Si possible, les lignes de mesure sont prolongées dans le rocher, pour
connaître entre autre le déplacement au niveau de la fondation.

III.5.2. Pressions interstitielles et niveaux piézométriques :

Dans les barrages en remblai, un écoulement semblable à celui dans un sol se développe parce
que les matériaux de construction utilisés sont plus ou moins perméables. Les écoulements à
travers un barrage en remblai et sous celui -ci sont à l'origine de pressions interstitielles qui
revêtent une importance primordiale pour la stabilité de l'ouvrage. Les infiltrations doivent
donc être étroitement surveillées car chaque déviation de la normale témoigne d'une évolution
des pressions intersti tielles qui peut mettre en cause la sécurité de l'ouvrage de retenue
(Szostak-Chrzanowski, et Massiéra 2004).
Dans un barrage en remblai, il importe de contrôler l'évolution des pressions interstitielles (en
particulier dans le noyau et les fondations). Les pressions interstitielles ne doivent pas
dépasser les valeurs admises dans le projet. Cela peut se faire par la mise en place de cellules
de pression pneumatiques, hydrauliques ou électriques. Le contrôle sera d'autant meilleur que
le nombre de profils de mesure ainsi que le nombre de cellules par profil seront élevés. (Smail
et al, 2009).

III.5.3. Sous pressions :

Les infiltrations sous un ouvrage de retenue conduisent à l'apparition de sous -pressions. Le
relevé des sous -pressions est important, car elles ont surtout une incidence importante sur la
stabilité des barrages -poids en venant s'opposer à l'effet stabilisant du poids propre.
L'exécution d'un voile d'injection et parfois celle de forages drainant doivent permettre de
limiter ces sous -pressions, c'est pourquoi l'efficacité de ces mesures doit être contrôlé. Les
sous -pressions, dont les valeurs varient normalement en fonction du niveau du plan d'eau de
la retenue, sont mesurées au niveau du contact béton -rocher et, dans certains cas, à
différentes profondeurs en fondation.
Pour les sous -pressions variant d'amont vers l'aval, il convient de répartir plusieurs points de
mesure le long de la base des ouvrages en béton, si possible au droit de plusieurs sections
(CFGB, 2002).

III.5.4. Débit de fuites et de drainage :

La charge hydrostatique provoque des infiltrations à travers un ouvrage de retenue et dans ses
fondations. Dans le cas des barrages en béton, les débits d'infiltrations restent généralement
concentrés le long de zones les moins étanches du béton. Les écoulements à travers un
barrage en remblai et sous celui -ci sont à l'origine de pressions interstitielles qui revêtent une
importance primordiale pour la stabilité de l'ouvrage. Les infiltrations doivent donc être
étroitement surveillées car chaque déviation de la normale témoigne d'une évolution des
pressions interstitielles qui peut mettre en cause la sécurité de l'ouvrage de retenue.
Les débits d'infiltrations varient en fonction du niveau de la retenue. Ils peuvent aussi être
influencés par les conditions atmosphériques et la fonte des neiges. Les stations de mesures
sont disposées de telle façon à effectuer des mesures de débits partiels selon zones

Mme Meguellati S 21