Choix du site de réservoir: 3 facteurs

Cet article met en lumière les trois facteurs à prendre en compte pour le choix du site du réservoir. Les facteurs sont les suivants: - 1. Géologie de la zone de captage 2. Géologie de la zone du réservoir (c.-à-d. La zone à inondée) 3. Géologie du site du barrage.

Facteur n ° 1. Géologie du bassin versant:

Cela affecte la proportion de ruissellement et de percolation. Des informations suffisantes peuvent être acquises à partir des cartes existantes, ainsi que des informations supplémentaires recueillies par des observations de première main.

Facteur n ° 2. Géologie de la zone du réservoir (c.-à-d. La zone à inondée):

L’important est qu’il ne faut pas craindre les fuites lorsque le sol est sous pression et que la réserve d’eau est pleine. Une cartographie géologique à grande échelle (disons 10 cm à 9 km) peut être réalisée pour collecter et rassembler les données nécessaires. Le cas échéant, l’emplacement de la nappe phréatique peut également être étudié et l’envasement éventuel du site pris en considération.

En règle générale, sur de nombreux sites propices à la mise en eau de réservoirs, nous constatons la présence de dépôts superficiels tels que tourbe, alluvions et même une dérive glaciaire, qui recouvrent trop les roches solides. La tourbe doit être évitée et, étant donné que son épaisseur peut souvent être difficile à estimer, sauf à partir de nombreux trous de forage. Si une quantité considérable de tourbe est présente, son enlèvement est nécessaire.

Les acides organiques et les matières colorantes de la tourbe affecteront négativement la pureté de l'eau. Dans certains sites où existaient des dépôts de tourbe de 8 à 10 m d'épaisseur, ils ont été traités en les recouvrant d'une couche de sable propre de 0, 5 à 1 m d'épaisseur. Les alluvions peuvent ne pas présenter de telles difficultés, mais si des tranchées doivent être creusées, un boisage difficile peut être nécessaire. Dans certains cas, la teneur en eau des alluvions peut poser des difficultés lors de la construction.

Les dépôts glaciaires (comme l'argile boulder) sont imperméables et peuvent être avantageux. Au contraire, si les dépôts contiennent des sables et des graviers (par exemple des moraines), ces matériaux poreux peuvent provoquer de sérieuses fuites. Dans de telles conditions, il est intéressant de creuser des tranchées dans les dépôts perméables pour la construction d'une coupure ou d'utiliser un autre traitement.

Roches perméables et solubles:

Les roches sous toute couverture de dépôts superficiels peuvent parfois présenter certaines difficultés. Celles-ci sont dues à la présence de roches hautement perméables susceptibles d'affecter l'étanchéité du réservoir. Les calcaires et ces roches solubles posent des problèmes à cet égard, car ils sont susceptibles de développer des canaux de solution qui peuvent entraîner une grande quantité d’eau.

Dans de telles situations, les grandes cavités de la formation de calcaire sur le site peuvent parfois être remplies dans le cadre d’un programme de scellement coûteux en injectant de l’asphalte liquide chaud à travers une série de trous forés dans la roche.

Les lits de gypse sont encore plus solubles que le calcaire. Il y a des cas d'eau s'échappant à travers une couche de gypse qui peut être élargie par la solution. Il existe également des cas d'écoulement souterrain d'eau à travers une bande de sable poreux entraînant de graves fuites. Les fuites peuvent également se produire par des fissures.

Les roches peu susceptibles de permettre le passage de l'eau comprennent les schistes et les ardoises, les schistes, les gneiss et les roches ignées cristallines telles que le granite (sauf dans des conditions où des systèmes de joints bien développés sont présents).

La percolation de l'eau est possible à travers des roches décomposées (dolérite et latérite) et il convient donc de les éviter. De ces discussions, nous concluons que la stabilité géologique des fondations est la principale considération géologique de tous les sites de barrages.

Les principales considérations géologiques dans la sélection des sites de barrages sont les suivantes:

(a) Les roches sous-jacentes doivent être suffisamment solides pour supporter le poids du barrage et la poussée résultante.

(b) Les roches devraient être imperméables pour empêcher les fuites d'eau sous la sole du barrage.

Un site idéal pour un barrage est donc une bande imperméable de roches massives dures et solides exemptes de joints sur toute la longueur du barrage. Comme mentionné ci-dessus, les granites, les gneiss, les schistes, etc.
fondation pour un barrage.

Les barrages de grande hauteur ne peuvent pas être fondés efficacement sur des couches en vrac non consolidées comme le sable et le terreau, car il y aura des pertes considérables par percolation ou par fuite. Les barrages basse pression peuvent toutefois être construits sur de telles zones s’ils sont dotés de larges fondations sans crevasses ni ouvertures. Les barrages ne doivent pas être construits sur un plan de faille. Les petites fissures et les joints peuvent toutefois être scellés avec du béton. Mais, dans un plan de failles, si l’étanchéité est faite, elle risque de s’élargir à nouveau lors de séismes.

Considérations relatives aux roches stratifiées ou foliées:

Des structures géologiques simples et des roches imperméables fournissent des conditions simples pour la construction de barrages où les strates ne sont pas fortement pliées. De telles conditions sont en réalité rares, car des considérations topographiques et autres régissent en partie le choix. Les anticlinaux et les synclinaux sont généralement des caractéristiques apparentes.

La figure 18.7 montre une vallée d'érosion dans une flexion anticlinale. Dans ce cas, un barrage fondé dans cette vallée sera efficace jusqu’à la hauteur du rocher imperméable car il est étanche à l’eau. Au-dessus de ce niveau, des fuites se produiront à travers les grès perméables de chaque côté.

La figure 18.8 montre une autre vallée d'érosion dans un pays montagneux avec les strates rocheuses en flexion anticlinale.

Un barrage dans cette vallée n'est pas approprié. Le lit de grès perméable est exposé au ruisseau dans ce cas.

Dans le cas de roches stratifiées ayant des lits imperméables entrelacés avec des couches poreuses, le barrage devrait être construit de manière à être parallèle à la hauteur des lits et les fondations devraient être placées de manière à avoir un tablier de couches imperméables sous le côté amont. du barrage. Dans le cas de couches inclinées, il est bon de placer la fondation du barrage sur les lits avec des creux en amont plutôt que sur des lits fortement inclinés ayant des creux en aval.

Lorsque les barrages sont placés sur des roches pliées, il est avantageux de les placer exactement ou légèrement en amont de l'axe de la crête du pli anticlinal (Fig. 18.11). Mais dans le cas du pli synclinal, il est préférable de placer le barrage un peu en aval de l'axe du pli.

Défauts et glissements de terrain:

Les défauts peuvent poser un problème sérieux s’ils sont ouverts au passage de l’eau. Ils deviennent des débouchés potentiels pour l'évacuation de l'eau stockée du réservoir. Ils peuvent être traités par injection ou alternativement par tranchée le long de la ligne de fracture et par remplissage de la tranchée avec une flaque d’argile ou du béton.

Les glissements de terrain sont des indications d'un état instable. De tels terrains connus pour avoir été soumis à des glissements de terrain devraient être évités. Une fuite d'eau à travers un lit poreux peut provoquer des glissements de terrain sur les pentes éloignées du réservoir, quelque temps après le remplissage du réservoir.

Position de la nappe phréatique:

Il est naturel que, lorsque les conditions d'équilibre naturel sont modifiées en raison de l'accumulation d'une grande masse d'eau retenue, les effets d'infiltration, de déviation ou de perturbation de l'écoulement des eaux souterraines doivent être pris en compte. Une partie de l'eau du réservoir s'enfoncera dans le sol et le mouvement de cette eau dépend de la position de la nappe phréatique et de la nature des roches.

Dans la plupart des endroits, la nappe phréatique est située sous la surface de la vallée, de part et d’autre. Lorsque le niveau d'eau dans le réservoir ne dépasse pas le niveau de la nappe phréatique situé sous un sol adjacent (comme un bassin versant local), il n'y aurait pas de perte grave par infiltration. Mais lorsque le niveau d'eau du réservoir est plus élevé à un moment donné, comme dans la Fig. 18.13.

Il y aura des fuites et l'ampleur de ces fuites dépendra de la perméabilité des roches dominantes. Lorsqu'il s'agit de sédiments fins, les fuites ne seront probablement pas importantes, mais en présence de roches à texture ouverte ou jointives, les pertes d'infiltration seront considérables (il convient de veiller à ce que les nappes phréatiques perchées ne soient pas confondues avec celles des nappes phréatiques principales).

Enrichissement du réservoir:

Lorsque le réservoir est terminé, les cours d’eau s’y déposant déposent leurs sédiments. Lorsque la quantité de sédiments de ce type est considérable, le lac artificiel risque de s'envaser dans quelques années. Le temps pris pour un tel envasement dépendra du type de zone de captage. S'il y a une bonne couverture d'arbres, cela aide à réduire l'envasement.

Si l'envasement progresse, la capacité de stockage d'eau est réduite, ce qui nuit à l'efficacité du réservoir. Dans de telles circonstances, il doit exister une disposition permettant de nettoyer le limon par certains passages du barrage ou par tout autre moyen.

Une grande quantité de sédiments est apportée en période d'inondation. Sur certains sites, il peut être possible de contourner les eaux de crue autour du réservoir. En variante, des pièges à limon peuvent être prévus sur les flux alimentant le réservoir.

Facteur n ° 3. Géologie du site du barrage:

Un barrage devrait avoir une fondation sécurisée. Pour éviter de prendre pour acquis les conditions, la géologie souterraine du site peut être explorée à l'aide d'essais de forage et une carte à grande échelle (par exemple de 40 cm à un km) peut être préparée.

Dans la plupart des cas, un barrage implique l'excavation d'une tranchée, que sa structure soit en béton, en maçonnerie ou en terre, une paroi centrale et les conditions géologiques dans la zone de la tranchée doivent être entièrement connues. Un barrage idéal, sur toute la longueur de sa fondation, aurait besoin d’une roche solide et étanche (de préférence dans un type de roche).

De telles conditions en réalité ne sont pas réalisées. La possibilité de percolation sous le site du barrage lorsque le réservoir est plein et la position de la masse d'eau retenue par rapport à la nappe phréatique sont des facteurs qui méritent d'être pris en compte. Les sites alternatifs doivent être étudiés selon leurs propres mérites.

Arrêts d'essai:

La sécurité et l'économie sont les considérations générales dans le choix d'un site pour un barrage. Une carte géologique à grande échelle de la zone où le barrage doit être situé peut être réalisée, montrant les principales structures, y compris les failles dans les roches. Des informations supplémentaires peuvent être obtenues auprès des sondages. Un forage rotatif peut donner un noyau qui sert à enregistrer les roches traversées.

Les forages d'essai sont faits pour explorer les conditions de sous-surface. Des puits de zone critique peuvent être enfoncés pour obtenir des détails. On réalise parfois de gros trous d'environ 1, 2 m de diamètre, ce qui permet une inspection directe des roches et l'exploration de cavernes calcaires sur certains sites. L'espacement des trous de forage doit être correctement planifié afin de fournir de nombreuses informations concernant les structures géologiques du site.

Ce programme de forage intensif devrait de préférence être confié à un ingénieur ayant des connaissances en géologie. Ceci, sans doute, peut être suivi d’une inspection régulière par un géologue. En cours de forage, toute perte d’eau soudaine dans la foreuse doit être enregistrée, car elle peut indiquer la présence de fissures ouvertes.

Dépôts superficiels:

Les roches sur lesquelles un barrage doit être construit sont généralement recouvertes de dépôts superficiels tels que des alluvions ou des galeries. Ces matériaux, ainsi que tous les rochers brisés, devraient être enlevés sur la zone de fondation afin que le barrage puisse être solidement bâti sur des roches saines.

La nature de la couverture superficielle à découper déterminera la méthode à adopter pour l'excavation et devra donc être étudiée. Une attention particulière sera accordée à la porosité et à la teneur en eau.

Dans les situations où la tranchée du barrage est assez profonde, il est important d'estimer le comportement des dépôts superficiels pendant la construction, les appuis nécessaires pour les côtés de l'excavation et le volume du pompage dans le cas où le matériau est porteur d'eau. L'utilisation de l'air comprimé dans l'excavation et de revêtements cylindriques spéciaux en fonte dans cette partie de la tranchée peut nécessiter l'utilisation d'air comprimé, en cas de rencontre avec du sable et du limon.

Contours de la surface rocheuse:

Le profil de la surface de roche solide sur le site du barrage peut être déterminé par des forages d'essai. À cette fin, il devrait y avoir un nombre suffisant de sondages suffisamment espacés. (Fig. 18.14)

Sur la base des données de forage, une carte de contour de la surface enterrée peut être réalisée. Dans une zone couverte de galeries, les dépôts glaciaires étant si irréguliers, il peut y avoir beaucoup de grands creux topographiques et d'anciennes vallées peuvent également être présentes à la surface de la sous-galerie.

Si ceux-ci sont rencontrés de manière imprévue pendant la construction, il y aura une difficulté considérable et des dépenses supplémentaires seront impliquées, car l'excavation doit s'étendre jusqu'à la roche solide à travers la galerie. Les remblais dans les vallées enfouies mentionnées ci-dessus peuvent être des sables glaciaires ou des graviers transportant de l’eau ou de l’argile.

Le type de dépôt peut également varier sur une courte distance. Parfois, lors de l’essai d’essais dans de l’argile rocheuse, les très gros blocs rocheux présents créent des difficultés et il ya des chances de les prendre pour un lit de roche solide. Les forages doivent être poursuivis pendant 6 m ou plus dans de telles situations pour garantir que le sol rocheux a bien été atteint.

Conditions de fondation:

Sur cette rubrique figurent les problèmes tels que la nature et les conditions (fraîches ou en décomposition) des roches sur lesquelles le barrage doit être fondé. Les différentes considérations sont, la force de la roche qui devrait être suffisante pour supporter la charge du barrage sans se faire écraser ou cisaillé, des caractéristiques structurelles telles que le pendage des couches, l’espacement des plans de stratification, la présence de plis, de failles, de joints et de zones de roche et la perméabilité des roches et le type de circulation de l'eau à travers elle.

Les petits barrages peuvent être construits avec succès sur des couches de matériaux faibles tels que l'argile, mais pour les grands et lourds barrages, les roches dures comme le granit, le grès, le gneiss sont généralement choisies. De telles formations où alternent couches de roches dures et molles ne sont pas préférées, car la pénétration de l’eau peut affaiblir les couches de roches plus molles et entraîner un mouvement le long de ces couches.

La formation de couches alternées de grès et de schiste peut également entraîner des glissements lors des excavations de tranchées. Des roches différentes possèdent une force portante différente et même deux roches du même nom peuvent avoir des degrés de force très différents. En cas de doute sur la capacité du matériau à supporter les charges, il est nécessaire de le tester pour déterminer sa résistance à l'écrasement.

Pour de meilleures conditions, un barrage devrait être construit sur une formation uniforme. Si différents types de roche sont présents dans la formation, leurs différentes résistances peuvent conduire à un tassement inégal de la structure.

La force de la roche, sa structure et sa perméabilité sont les propriétés importantes qui déterminent leur adéquation aux fondations. Du point de vue de leur aptitude, les roches peuvent être divisées en cinq groupes principaux, à savoir les roches massives solides, les roches caverneuses, les sédiments en couches minces, les roches faibles et les roches non consolidées.

Roches massives fortes: les sites de barrage reposant sur une intrusion ignée fraîche, le granite, la syénite, le gabbro et d'autres variétés sont suffisamment solides pour supporter les charges qui leur sont imposées. Le problème est de déterminer les possibilités de percolation excessive.

Les roches peuvent contenir des zones d'éclatement ou de cisaillement. Les zones structurellement faibles sont marquées par des parties décomposées. Les systèmes de joints à certains endroits peuvent être suffisamment ouverts en surface et nécessitent un jointoiement. Les surfaces fraîches de ces roches se lient bien au béton et ne nécessitent aucun traitement spécial.

Ce groupe de matériaux de base comprend également des coulées de lave massives épaisses. La plupart des coulées de lave présentent des articulations complexes. Il peut donc être nécessaire de creuser et de couler une partie qui permet une circulation trop rapide. Certaines coulées de lave sont scoracées ou vésiculées. Si ces versicules sont bouchés avec des matières minérales, la roche deviendra satisfaisante.

Cette catégorie de roches fortes comprend également les gneiss, les schistes, les phyllites, les ardoises et les quartzites à l'état frais. Ces roches ont une grande résistance pour supporter de grandes charges, mais il est nécessaire de déterminer s’il existe ou non des zones structurelles dans lesquelles une percolation excessive se produit.

Des failles et des zones de cisaillement peuvent exister et le clivage de fracture souvent localisé dans des zones minces peut nécessiter une attention particulière. Les surfaces fraîches de ces roches se lient bien au béton sans nécessiter de traitement spécial, à l'exception du nettoyage.

Les conglomérats, les brèches et les grès peuvent également être inclus dans cette catégorie sous réserve du degré et du caractère de la cimentation. Dans ces roches, les agents de cimentation courants sont la calcite, la silice, l’oxyde de fer et les matériaux plastiques. Si les roches sont soigneusement cimentées au quartz, à la calcite ou à un autre ciment minéral ou à l'aide d'un ciment clastique parfaitement induré, elles auront une bonne capacité portante contre les fortes charges.

Lorsque les roches sont cimentées avec des sédiments clastiques fins, de l’argile et de la boue, il convient de prendre un soin extrême pour déterminer si elles risquent de se ramollir au contact prolongé de l’eau sous pression.

Si ces roches ne sont que partiellement cimentées avec de la calcite sur de la silice, elles peuvent avoir une force portante suffisante mais ne pas convenir car elles peuvent être excessivement perméables. Il convient de porter une attention particulière aux couches ou coutures argileuses ou argileuses dans ces fissures, car elles risquent de glisser.

Roches Caverneuses:

Deux types de roches sont hautement perméables en raison de la présence d’ouvertures caverneuses. Ce sont des roches carbonatées et des laves vésiculaires ou scoreuses. Calcaires, dolomies et leurs équivalents métamorphiques, les marbres sont les seules roches communes qui sont excessivement dissoutes par les eaux souterraines. Des structures caverneuses et des canaux de solution permettant une circulation facile de l'eau sont présents dans ces roches carbonatées. Négliger la présence de telles ouvertures dans les roches peut entraîner des dommages très coûteux.

Les laves scoracées sont également incluses avec les roches caverneuses bien que les ouvertures caverneuses ne soient pas grandes mais les roches sont souvent très perméables. Il est nécessaire de vérifier les contacts supérieur et inférieur des coulées de lave, car outre les cavités de vésiculation (généralement situées dans la partie supérieure des coulées), des cavités irrégulières aux contacts de deux coulées au contact basal de la lave sont susceptibles de se former. présent.

Sédiments à couche mince:

Dans la plupart des endroits, les lits sédimentaires présentent des variations dans les sections verticales. Les schistes, les grès et les calcaires sont souvent intercalés dans une succession de lits minces. La plupart des lits individuels peuvent avoir une épaisseur de moins de 25 mm à quelques millimètres supplémentaires. Il faut prendre soin de déterminer les caractéristiques du lit, en particulier lors d’un trempage prolongé.

Les couches à texture grossière et le calcaire permettent à l'eau de s'imprégner. Bien que la force portante puisse être suffisante, il existe une crainte de glissement possible le long des plans de la literie ou au niveau des joints provoqué par la poussée du barrage. Les faces de glissement possibles sont les couches faiblement schisteuses ou argileuses.

Les roches faibles:

Les tufs volcaniques et les pierres d'argile sont classés dans ce groupe. Les schistes argileux sont des schistes argileux dont les plans de séparation sont parallèles à la litière et étroitement espacés. Celles-ci sont de deux types, celles formées consolidées par compactage sous charge sans cimentation et les types cimentées, qui, en plus du compactage, ont également été cimentées.

A l'état sec, les roches consolidées par compactage ont une bonne résistance. Cependant, après le trempage, beaucoup d'entre eux perdent leur force. Les schistes cimentés ont une force portante supérieure à celle des schistes compactés. Beaucoup sont relativement élastiques mais ont une faible résistance au cisaillement.

Des précautions doivent être prises lors de la pose de béton sur des schistes de compactage afin d'éviter le dessèchement de la surface préparée. Il faut laisser le moins de temps possible entre le moment de la préparation et le moment du coulage du béton.

Si cela n’est pas fait, la couche superficielle partiellement séchée risque de s’étouffer dans la boue à la base du béton. En ce qui concerne les schistes cimentés, leurs surfaces ne nécessitent aucune préparation spéciale, à l'exception de l'enlèvement des matériaux altérés ou décomposés.

Roche non consolidée:

Les barrages sont souvent construits sur des matériaux non consolidés. Le gravier et le sable grossier ont une bonne résistance, bien qu’ils soient perméables. La plupart des plaines inondables ont des dépôts de limon qui sont tassés de manière à permettre un drainage suffisant pour éviter toute déformation plastique. La plupart des schistes sont compactibles.

Si l'eau ne s'échappe pas rapidement lors du chargement et du compactage, elle doit supporter une partie de la contrainte et, dans le cadre d'une telle action, elle peut affecter la stabilité de la fondation. Les limons et le sable fin des dépôts fluviaux posent des problèmes difficiles aux fondations. Les argiles sont très plastiques et constituent des fondations dangereuses.

Dans les cas où le matériau sous-jacent est hautement perméable, des palplanches ou d’autres dispositifs peuvent être fournis avec un tablier imperméable placé en amont. Ces dispositifs ont pour but d'augmenter la distance que l'eau doit parcourir à travers le matériau perméable situé sous le barrage avec sa vitesse réduite.

Percolation sous le barrage:

La percolation sous un barrage est à la fois une source de fuite du réservoir et une cause possible de pression à la hausse sur la base de la structure. La quantité de percolation sous un barrage dépend de la nature perméable ou imperméable de la fondation.

Lorsque les roches de fondation sont perméables, il est possible de réduire dans une large mesure la percolation en augmentant autant que possible la longueur du trajet de l'eau de percolation, ce qui minimise le gradient hydraulique entre les faces amont et aval du barrage. Ceci peut être réalisé en construisant sur la longueur de la fondation une tranchée coupée, remplie de matériau imperméable jusqu'à une profondeur définie et située près de la face amont du barrage.

Grâce à cette disposition, le trajet de percolation est dévié vers le bas et sa longueur augmente en raison d’une barrière imperméable. Le rapport de la profondeur de l'eau dans le réservoir (sur la face amont du barrage) à la longueur de la longueur de percolation est pris à une valeur comprise entre 1: 5 et 1:20 en fonction de la nature des roches sur le site, une valeur plus élevée est utilisée pour les sédiments à grains fins que pour les sédiments grossiers.

Une autre méthode consiste à fournir un rideau de palplanches découpé ou une zone verticale de roche cimentée. Cette dernière méthode est utile dans le cas de roches jointes telles que le granit. Le ciment liquide est pompé sous pression dans des trous forés dans la fondation.

Dans les cas où un barrage doit être construit sur des sédiments poreux, un tablier en béton horizontal peut être construit sur une certaine distance en amont et en aval du barrage. Ce dispositif a également pour effet d'augmenter la longueur de trajet de la percolation sous la structure.

Si les roches ci-dessous ont des joints et des plans de pose avec des ouvertures, l'eau qui y pénètre exercera une pression à la hausse sur la base de la structure. Une telle pression peut être atténuée en construisant à la base des drains du barrage qui transporte l'eau vers le haut et vers l'extérieur à travers la face aval. Les drains sont généralement placés près de la surface de l'eau et des passages d'inspection longeant le barrage peuvent être prévus. Des tests ont montré que cette méthode réduisait considérablement la pression de soulèvement.

Déversements et prévention de l'affouillement:

Il est important de prévoir des moyens appropriés pour évacuer les eaux de crue en prévoyant des déversoirs. L'absence d'une telle disposition peut entraîner la défaillance du barrage. La présence d'un tablier en béton au niveau des orteils devrait tenir compte de l'action décapante des eaux de crue passant au-dessus de l'évacuateur de crue d'un barrage. Ceci est fait pour empêcher l'enlèvement de la roche des murs et des planchers de la vallée en aval en raison de la décharge lourde.