Technologie des barrages

Voir aussi sur la page "Recommandations" le document de recommandations pour la justification des barrages-poids (CFBR 2012).

De façon très schématique, un barrage-poids est un bloc (en maçonnerie ou en béton), assez lourd pour résister à la poussée qui cherche à le faire glisser sur sa base ou à la faire basculer.

Les premiers barrages poids étaient des murs et leur profil se rapprochait d’un rectangle. Cette forme ne conduisait pas à l’économie maximale pour un degré de sécurité donné.

C’est dans la seconde moitié de XIXème siècle qu’une approche s’appuyant sur la théorie de l’élasticité et la résistance des matériaux, commença à être définie avec les études de MERY (1840), SAZILLY (1853), DELOCRE (1865), RANKINE (1872-1873) et LEVY(1885).

Les auteurs français établissaient un profil dit d’égale résistance défini de telle manière qu’en aucun point les maçonneries n’aient à supporter de trop fortes pressions d’une part et que le mur ne puisse glisser sur sa base d’autre part.

Les barrages étaient à l’époque construits en maçonnerie de moellons et le taux de contrainte maxima à la compression jugé admissible était très faible : 0.6 ou 0.7 MPa. Analysés suivant la méthode ci-dessus, 6 barrages espagnols existant à l’époque accusaient des contraintes maximales variant de 0.65 MPa à VALDE INFIERNO à 1.4 MPa à ALMANSA.

Les barrages-poids ont ensuite été réalisés en béton. Il s’agit de béton non armé, très peu dosé pour réduire les phénomènes thermiques lors de la prise du béton. A la construction, le barrage est découplé en plots verticaux. Des étanchéités entre les plots sont mises en œuvre avant le remplissage de la retenue. Un voile d’étanchéité par injection dans la fondation et un drainage du rocher et du corps du barrage améliore les conditions de stabilité.

Le plus haut barrage-poids du monde est le barrage de la Grande Dixence en Suisse avec 284 m de hauteur au-dessus des fondations. Le plus grand barrage français de ce type est celui de Sarrans.

Barrages en béton compacté au rouleau

Les plus récents sont en béton compacté au rouleau (BCR) : le barrage est construit par couches successives mises en place par des engins de terrassement et compactées avant de passer à la couche suivante. Les barrages sont ainsi construits très rapidement, ce qui apporte pour les chantiers un intérêt économique certain.

Barrages-poids évidés

La réalisation d’un barrage-poids nécessite la mise en place d’un volume important de matériaux qui, dans la plus grande partie de l’ouvrage, ne subit que des efforts peu importants. Il semble donc intéressant de faire mieux participer la matière au travail de la structure, en la concentrant dans les zones où elle est nécessaire et en la supprimant là où elle ne l’est pas.

Ce type de barrage a été proposé dès 1900 par FIGARI. Il se compose d’une succession de contreforts ou piliers triangulaires en béton non armé, épaissis à l’aval et à l’amont de manière à réaliser des masques continus, en laissant à l’intérieur de l’ouvrage d’important évidements en forme de cellules verticales dont le fond est au niveau de la fondation et le sommet à une certaine distance au-dessous du couronnement. Le parement amont est incliné comme dans les barrages à contreforts. Les joints de contraction sont placés en général dans l’axe des évidements ; souvent les contreforts sont jumelés deux à deux pour assurer une plus grande rigidité transversale, les joints étant alors placés dans l’axe d’un évidement sur deux.

Le domaine d’application de ce type d’ouvrage est proche de celui des barrages-poids. Il dispute aussi le terrain d’application aux barrages à voûtes multiples ou à contreforts, qui sont plus délicats à construire et résistent moins bien au gel.

Le premier barrage construit de ce type a été celui de la DIXENCE en SUISSE, en 1935. Il avait 87m de hauteur et 459m de longueur. Il a été submergé depuis par le barrage de GRANDE DIXENCE. En France, le barrage de PLAN D’AMONT est un bonne exemple de ce type d’ouvrage.