Inspection Diagnostic
Cours

Suivi d'un barrage dans le temps

Comme nous l'avons vu plus haut, une des utilisations possibles de notre méthodologie est le suivi de barrages dans le temps avec une photographie à différents instants. Ce chapitre présente une application de cette utilisation.

Description du barrage

Exemple

Le barrage étudié est le barrage de Cublize également appelé barrage des Sapins. Cet exemple a été retenu car les désordres que ce barrage a connus ont été très largement et précisément décrits dans la thèse de Laurent Peyras (Peyras 2003).

Le barrage de Cublize est constitué d'un remblai quasi-homogène en arènes granitiques (environ 80 % de sable), de 16 m de hauteur maximale, créant un plan d'eau de 35 ha pour une capacité de 2 hm3. L'ouvrage, fondé sur un massif granitique est pourvu d'un drain vertical arasé deux mètres en dessous du niveau normal des eaux (cote RN) et d'un drain horizontal au contact fondation-remblai sur la moitié aval du remblai. Construit en 1977 et 1978, le barrage a fait l'objet d'une première mise en eau en novembre-décembre 1978. Le niveau est ensuite resté très proche de la cote RN, sauf deux vidanges partielles de 2 m sous la cote RN en novembre 1981 et décembre 1985.

Chronologie des défaillances

Exemple

Un ensemble de phénomènes a été relevé sur le barrage entre 1978 et 1988 : diminution des débits des drains, zone humide au niveau du pied aval du remblai, venues d'eau avec entraînement de matériaux... Le tableau suivant présente la chronologie des désordres relevés sur le barrage de Cublize entre sa mise en eau en 1978 et sa vidange d'urgence en 1988. Sont également fournies les interprétations établies, a posteriori, par les experts à partir des différents indicateurs : ceux-ci permettent la détection du phénomène à la date à laquelle la mesure a été faite ; le phénomène a cependant pu débuter avant mais il n'a pas été observé. Le mécanisme a été analysé comme étant un mécanisme de suffusion.

On notera que, si le barrage avait été correctement ausculté dès sa première mise en eau, ce n'est qu'après les constats alarmants des inspections visuelles de 1988 qu'on a procédé à une analyse des mesures d'auscultation.

Chronologie des désordres relevés sur le barrage de Cublize (tableau construit à partir de Peyras, 2003)
Chronologie des désordres relevés sur le barrage de Cublize (tableau construit à partir de Peyras, 2003)[Zoom...]

Représentation des désordres et analyse

Exemple

La vie du barrage de Cublize entre 1978 et 1988 a été découpée en un certain nombre d'instants : un instant est défini par l'évolution d'un ou de plusieurs indicateurs. Nous avons ainsi pu décomposer cette période de la vie du barrage en onze instants d'observation. Chacun d'eux est représenté par un diagramme radar (cf. première figure suivante) : une branche du diagramme correspond à l'évaluation de la performance d'une des fonctions impliquées dans l'érosion interne (étanchéité, drainage et auto-filtration). Une performance optimale est indiquée par une zone totalement vide. Un des experts ayant participé à l'élaboration du modèle a réalisé la notation des différents indicateurs aux différents instants d'évaluation.

La représentation sous forme de diagrammes radars autorise le suivi des phénomènes se déroulant dans le barrage : le comportement du barrage est traduit sous la forme d'une trajectoire multidimensionnelle. Cette trajectoire est construite à partir de points correspondant à des instants d'observation : le temps séparant deux événements (donc deux points de la trajectoire) est a priori variable sur l'ensemble de la trajectoire du fait, d'une part, de cinétiques différentes pour chacun des phénomènes en jeu et, d'autre part, de la date de mise en œuvre d'actions correctives (cf. deuxième figure suivante). Il est possible ainsi d'avoir des renseignements sur la dynamique des phénomènes pour un barrage correspondant au type de Cublize. Enfin l'évaluation de la performance vis-à-vis de l'érosion interne au cours du temps est représentée par la courbe de la deuxième figure suivante.

La deuxième figure suivante illustre l'évolution de la performance du barrage de Cublize au cours de sa vie. Pour les premières années, d'octobre 1978 à octobre 1981, les diagrammes permettent de mettre en évidence une dégradation de la fonction de drainage jusqu'à sa défaillance totale en octobre 1988. Cette dégradation de la fonction est évaluée tout d'abord à partir de l'augmentation des valeurs fournies par les cellules de pression puis à partir de novembre 1980 par une diminution du débit de drainage. Ces deux types de mesures sont des indicateurs directs du phénomène « infiltrations d'eau contournant le drain ». La fonction d'auto-filtration est également dégradée du fait de la combinaison d'une perméabilité des matériaux du remblai correcte mais non parfaite et d'une granulométrie de drain inadaptée associée à un non-respect des règles de filtre par rapport au remblai. La performance du barrage par rapport à l'érosion interne atteint une évaluation qualifiée de « mauvaise » en 1981.

En novembre 1981, une vidange partielle entraîne un nettoyage partiel des drains : la fonction de drainage est de nouveau opérationnelle et la performance par rapport à l'érosion interne est évaluée comme excellente.

La fonction de drainage, et par conséquent la performance, se dégradent à nouveau entre octobre 1982 et octobre 1984 avec un colmatage quasi-intégral du dispositif de drainage : le débit mesuré en octobre 1984 est de 0,1 à 0,2 L/s. En décembre 1985 une vidange partielle a lieu mais est sans effet sur le colmatage du réseau de drainage.

En septembre 1988, une zone particulièrement humide est repérée au pied aval de l'ouvrage. A la mi-octobre 1988, des venues d'eau sont notées avec entraînement de matériaux : la fonction d'auto-filtration est défaillante, la performance du barrage est inacceptable, une vidange d'urgence vient clôturer cet accident. Des travaux de confortement ont été réalisés quelques mois plus tard. On peut se rendre compte de la rapidité de mise en place de ce mécanisme, amorcé cependant une dizaine d'années auparavant et qui relève principalement de problèmes de conception : système de drainage mal adapté par rapport à la granulométrie des matériaux du remblai et drain arasé sous le niveau normal des eaux.

Cette application montre l'utilisation possible de la méthode pour le suivi des barrages dans le temps : l'approche consiste à étudier la dérive d'une ou plusieurs variables (notamment fonctions mais également indicateurs) au cours du temps, c'est-à-dire par exemple d'une visite décennale à la suivante.

Exemples de représentation sous la forme radar de désordres
Exemples de représentation sous la forme radar de désordres[Zoom...]
Représentation chronologique des événements survenus sur le barrage de Cublize entre 1978 et 1988
Représentation chronologique des événements survenus sur le barrage de Cublize entre 1978 et 1988[Zoom...]
Conclusions (page suivante)Exemple de formalisation pour l'érosion interne dans le remblai (page Précédente)
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