Rapport_pfe_seghiouar & Bennouna.pdf

UNIVERSITE MOHAMMED V AGDAL ECOLE MOHAMMADIA D’INGENIEURS

Département : Génie minéral Option : Hydrogéologie et Géologie de l’Ingénieur

Mémoire de Projet de Fin d’Etudes Pour l’obtention du diplôme d’Ingénieur d’Etat

Etude de stabilité du barrage Bab Ouender dans la province de Taounate

Réalisé par : Rhita BENNOUNA

Zainab SEGHIOUAR Soutenu le 30 Mai 2014 Membres du Jury :

Pr. L. BAHI Pr. B. HADDOUCHI Pr. L. OUADIF Pr. A. LARABI Pr. J. AUAJJAR Mme. I. ATMANE

Président Encadrant EMI Encadrante EMI Examinateur EMI Examinateur EMI Marraine CID

Année Universitaire 2013 / 2014

Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate

SOMMAIRE SOMMAIRE .............................................................................................................................. 1 LISTE DES FIGURES ............................................................................................................... 4 LISTE DES CARTES ................................................................................................................ 6 LISTE DES TABLEAUX .......................................................................................................... 6 DEDICACES ............................................................................................................................. 9 DÉDICACES ........................................................................................................................... 10 REMERCIEMENT .................................................................................................................. 11 LISTE DES ACRONYMES .................................................................................................... 12 RESUME .................................................................................................................................. 13 SUMMARY ............................................................................................................................. 14 ‫ ملخص‬.......................................................................................................................................... 15

INTRODUCTION .................................................................................................................... 16 CHAPITRE I : PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE................................................. 18 I.

SITUATION GEOGRAPHIQUE ET ACCES ............................................................. 19

II. GEOLOGIE REGIONALE ........................................................................................... 20 1.

Le domaine Interne ................................................................................................ 21

2.

Le domaine des flyschs .......................................................................................... 22

3.

Le domaine Externe ............................................................................................... 22

4.

STRATIGRAPHIE ................................................................................................ 26

5.

CONTEXTE STRUCTURAL ............................................................................... 26

III. HYDROGEOLOGIE ET HYDROLOGIE ................................................................... 27 1.

Hydrogéologie régionale ........................................................................................ 27

2.

Hydrologie ............................................................................................................. 27

3.

Bassin versant ........................................................................................................ 29

IV. CLIMATOLOGIE ......................................................................................................... 30 1.

Pluviométrie ........................................................................................................... 30

2.

Température ........................................................................................................... 31

V. SISMICITE ................................................................................................................... 31

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate CHAPITRE II : RECONNAISSANCES GEOLOGIQUES ET GEOTECHNIQUES ............ 33 I.

TRAVAUX DE RECONNAISSANCES ANTERIEURES ......................................... 34 1.

Consistance des travaux de reconnaissance ........................................................... 34

2.

Synthèse des résultats des reconnaissances antérieures ......................................... 35

II. TRAVAUX DE RECONNAISSANCES ACTUELLES .............................................. 36 1.

Reconnaissance par sondage carotté ...................................................................... 38

2.

Galeries de reconnaissance .................................................................................... 40

3.

Travaux géophysiques : Sismique réfraction ......................................................... 45

4.

Essai de perméabilité ............................................................................................. 47

5.

Rock Quality Designation (RQD) .......................................................................... 50

III. COUPES PREVISIONNELLE ET INTERPRETATION ............................................ 52 1.

Disposition des coupes ........................................................................................... 52

2.

Coupes géologiques ............................................................................................... 53

3.

Description lithologique ......................................................................................... 56

4.

Synthèse générale ................................................................................................... 59

CHAPITRE III : MATERIAUX DE CONSTRUCTION ........................................................ 60 I.

INVENTAIRE DES ZONES D’EMPRUNTS POTENTIELS ..................................... 61

II. RESULTATS DES ESSAIS GEOTECHNIQUES ....................................................... 61 1.

Terrasses limono-argileuses ................................................................................... 61

2.

Terrasses alluvionnaires ......................................................................................... 63

CHAPITRE VI : CONTEXTE GENERAL DU PROJET ....................................................... 65 I.

BARRAGE PRINCIPAL .............................................................................................. 66

II. DIGUE DE COL ........................................................................................................... 67 III. OUVRAGES ANNEXES ............................................................................................. 67 CHAPITRE V : ETUDE DE STABILITE DU BARRAGE BAB OUENDER ..................... 69 I.

PRESENTATION DU LOGICIEL ET METHODE DE CALCUL ............................. 70

II. CAS DE CHARGE ....................................................................................................... 71 III. COEFFICIENT DE SECURITE REQUIS ................................................................... 71 IV. ETUDE DE STABILITE DES VARIANTES DU BARRAGE BAB OUENDER ...... 72 1.

Variante 1 : Barrage en Enrochement à Masque Amont ....................................... 72

2.

Variante 2 : Barrage en Digue zonée ..................................................................... 78

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate 3.

Variante 3 : Barrage en digue homogène ............................................................... 83

V. SYNTHESE ET INTERPRETATION DU CALCUL DE STABILITE ...................... 89 CHAPITRE VI : MODELISATION DE L’ECOULEMENT .................................................. 90 I.

TEST DU MODELE NUMERIQUE SEEP/W ............................................................. 91 1.

Méthode analytique ................................................................................................ 92

2.

Méthode numérique ............................................................................................... 94

II. ETUDE DES INFILTRATIONS POUR LES TROIS VARIANTES .......................... 95 1.

Variante digue en enrochement a masque amont................................................... 95

2.

Variante digue zonée ............................................................................................ 100

3.

Variante digue homogène .................................................................................... 103

III. CALCUL DU DEBIT TOTAL ................................................................................... 106 IV. SYNTHESE ET INTERPRETATION........................................................................ 108 CHAPITRE VII : ETUDE ECONOMIQUE ........................................................................ 109 I.

DEMARCHE DE L’ANALYSE ................................................................................. 110

II. CALCUL DES COUTS GLOBAUX .......................................................................... 111 1.

VARIANTE 1: DIGUE EN ENROCHEMENT A MASQUE AMONT ............. 111

2.

VARIANTE 2: DIGUE ZONEE ......................................................................... 113

3.

VARIANTE 3: DIGUE HOMOGENE ................................................................ 115

4.

Synthèse des résultats .......................................................................................... 117

CONCLUSION ...................................................................................................................... 118 BIBLIOGRAPHIE ................................................................................................................. 120 ANNEXES ............................................................................................................................... 121

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LISTE DES FIGURES

Figure 1: Situation géographique du site du barrage Bab Ouender [Google Maps] ............ 19 Figure 2 : Carte géologique simplifiée du Rif [Suter 1980]. .................................................... 20 Figure 3: Principales unités structurales du Rif septentrional. ................................................. 21 Figure 4 : Extrait de la carte topographique de la région Taounate- Ain Aicha et Taher-Souk présentant la retenue du barrage Bab Ouender [1/50 000] ....................................................... 29 Figure 5: Courbe Hauteur- Surface-Volume de la retenue du barrage Bab Ouender [DAH] .. 30 Figure 6 : Précipitations moyennes pour les différentes stations (de 1970 à 1995) ............... 31 Figure 7 : Plan d’implantation au 500éme du programme de reconnaissance géologique et géotechnique du site du barrage Bab Ouender [CID 2013] [1]................................................ 37 Figure 8 : Résultats d'absorption des tranches des sondages de la rive gauche en fonction de la profondeur ............................................................................................................................ 48 Figure 9 : Résultats d'absorption des tranches des sondages de la rive droite en fonction de la profondeur ................................................................................................................................ 48 Figure 10: Coupe géologique (B1-B2) à l'amont du barrage .................................................. 53 Figure 11: Coupe géologique (E1-E2) en haut de la rive droite ............................................ 54 Figure 12 : Coupe géologique (D1-D2) au pied de la rive droite ........................................... 54 Figure 14 : Coupe géologique (F1-F2) au pied de la rive gauche .......................................... 55 Figure 13 : Coupe géologique (G1-G2) en haut de la rive gauche du barrage ...................... 55 Figure 15 : Coupe géologique (A1-A2) suivant l'axe du barrage ............................................ 56 Figure 16 : Vue en plan de disposition de la digue de col par rapport au barrage projeté .... 67 Figure 17 : Vue en plan de la variante digue zonée et ses ouvrages annexes ......................... 68 Figure 18: Coupe-type en fond de vallée de la variante digue en enrochement à masque amont ........................................................................................................................................ 72 Figure 19: Coupe-type en rive droite de la variante digue en enrochement à masque amont 73 Figure 20: Coupe-type en rive gauche de la variante digue en enrochement à masque amont .................................................................................................................................................. 73 Figure 21 : Coupe-type en fond de vallée de la variante digue zonée ..................................... 78 Figure 22 : Coupe-type en rive gauche de la variante digue zonée ........................................ 78

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate Figure 23: Coupe-type en rive droite de la variante digue zonée ........................................... 79 Figure 24: Coupe type en fond de vallée de la variante digue homogèn ................................. 83 Figure 25: Coupe type en rive droite de la variante digue homogène .................................... 84 Figure 26: Coupe type en rive gauche de la variante digue homogène .................................. 84 Figure 27: Croquis d'une digue triangulaire ........................................................................... 92 Figure 28 : Résultat du modèle simplifié sur SEEP/W ............................................................ 94 Figure 29 : Modèle présentant les équipotentielles pour la digue en enrochement à masque amont/ Profil fond de vallée ..................................................................................................... 96 Figure 30: Modèle présentant les lignes de courant pour la digue en enrochement à masque amont/ Profil fond de vallée ..................................................................................................... 96 Figure 31: Modèle présentant les équipotentielles pour la digue en enrochement à masque amont/Profil rive droite ............................................................................................................ 97 Figure 32: Modèle présentant les lignes de courant pour la digue en enrochement à masque amont/Profil rive droite ............................................................................................................ 97 Figure 33 : Modèle présentant les équipotentielles pour la digue en enrochement à masque amont/Profil rive gauche .......................................................................................................... 98 Figure 34: Modèle présentant les lignes de courant pour digue en enrochement à masque amont/Profil rive gauche .......................................................................................................... 98 Figure 35 : Infiltration au pied du talus amont sur le profil en fond de vallée (a) et en rive gauche (b)/digue en enrochement à masque amont. ................................................................ 99 Figure 36: Modèle présentant les équipotentielles pour la digue zonée/Profil fond de vallée ................................................................................................................................................ 100 Figure 37: Modèle présentant les lignes de courant pour la digue zonée/Profil fond de vallée ................................................................................................................................................ 100 Figure 38: Modèle présentant les équipotentielles pour la digue zonée/Profil rive droite ... 101 Figure 39: Modèle présentant les lignes de courant pour la digue zonée/Profil rive droite . 101 Figure 40: Modèle présentant les équipotentielles pour la digue zonée/Profil rive gauche . 102 Figure 41: Modèle présentant les lignes de courant pour la digue zonée/Profil rive gauche102 Figure 42: Modèle présentant les équipotentielles pour la digue homogène/Profil fond de vallée ...................................................................................................................................... 103 Figure 43:Modèle présentant les lignes de courant pour la digue homogène/Profil fond de vallée ...................................................................................................................................... 104 Figure 44: Modèle présentant les équipotentielles pour la digue homogène/Profil rive droite ................................................................................................................................................ 104

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate Figure 45 : Modèle présentant les lignes de courant pour la digue homogène/Profil rive droite ...................................................................................................................................... 105 Figure 46 : Modèle présentant les équipotentielles pour la digue homogène/Profil rive gauche ................................................................................................................................................ 105 Figure 47: Modèle présentant les lignes de courant pour la digue homogène/Profil rive gauche .................................................................................................................................... 106 Figure 48: coupe rive-rive du barrage bab ouender ............................................................. 107 Figure 49 : Profil rive-rive du barrage Bab Ouender ........................................................... 110 Figure 50: Profil rive-rive du barrage Bab Ouender ............................................................ 111 Figure 51: cercle de glissement d'un talus .............................................................................. 124

LISTE DES CARTES Carte 1 : Carte géologique au 1/50 000 du Rif couvrant la région du Moyen Ouergha : Taounate-Ain Aicha ................................................................................................................. 25 Carte 2 : Carte du Réseau hydrographique du bassin versant d’Ouergha et emplacement des barrages .................................................................................................................................... 28 Carte 4 : Carte donnant le zonage des accélérations maximales horizontales du sol pour une probabilité d’apparition de 10% en 50 ans ............................................................................. 32 Carte 5 : Coupe géologique (C1-C2) à l'aval du barrage ....................................................... 53 Carte 6 : Levé géologique au 500 ème du site du barrage Bab Ouender [1] ............................ 58 Carte 7: Carte de localisation des zones d'emprunts des matériaux de construction du barrage Bab Ouender/ Province de Taounate [1] ................................................................... 64

LISTE DES TABLEAUX Tableau 1 : Caractéristiques des sondages carottés réalisés au stade actuel du barrage Bab Ouender [1] .............................................................................................................................. 39 Tableau 2 : Profils sismiques réalisés lors des travaux de reconnaissances actuelles [1] .... 45 Tableau 3 : Résultats des essais d’eau effectués au site barrage Bab Ouender .................... 48 Tableau 4 : Classification du rocher selon son RQD Classification en fonction du R.Q.D [Deere, 1967] ........................................................................................................................... 50 Tableau 5 : Tableau synthétique donnant la qualité des carottes en fonction de la profondeur .................................................................................................................................................. 51

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate Tableau 6 : tableau donnant l'orientation et la désignation des coupes géologiques établies52 Tableau 7 : Résultats des essais d'indentification des terrasses Limono-Argileuses.............. 62 Tableau 8 : Résultats des essais d'identification sur les terrasses alluvionnaires .................. 63 Tableau 9 : Coefficients requis pour Le calcul de stabilité. ................................................... 71 Tableau 10 : Caractéristiques géotechniques des matériaux de la digue. .............................. 74 Tableau 11 : Résultats du calcul de stabilité pour les fruits 2.5H/1V en amont et 2.2H/1V en aval/ profil fond de vallée/variante : digue en enrochement à masque amont ........................ 75 Tableau 12 : Résultats du calcul de stabilité pour les fruits 1.7H/1V en amont et 2H/1V en aval/ profil fond de vallée/variante : digue en enrochement à masque amont. ....................... 75 Tableau 13 : Résultats du calcul de stabilité pour les fruits 1.6H/1V en amont et 1.8H/1V en aval/ profil fond de vallée/variante : digue en enrochement à masque amont ........................ 76 Tableau 14 : Résultats du calcul de stabilité pour les fruits 1.5H/1V en amont et 1.6H/1V en aval/ profil fond de vallée/variante : digue en enrochement à masque amont ........................ 76 Tableau 15 : Résultats du calcul de stabilité pour les fruits 1.6H/1V en amont et 1.8H/1V en aval/ profil rive droite/variante : digue en enrochement à masque amont .............................. 77 Tableau 16 : Résultats du calcul de stabilité pour les fruits 3H/1V en amont et 2.4H/1V en aval/ profil rive gauche/variante : digue en enrochement à masque amont ............................ 77 Tableau 17 : Caractéristiques géotechniques des matériaux de la digue. .............................. 79 Tableau 18 : Résultats du calcul de stabilité pour les fruits 2.6H/1V en amont et 2H/1V en aval/ profil fond de vallée/variante : digue zonée .................................................................... 80 Tableau 19 : Résultats du calcul de stabilité pour les fruits 2.8H/1V en amont et 2.2H/1V en aval/ profil fond de vallée/variante : digue zonée .................................................................... 80 Tableau 20 : Résultats du calcul de stabilité pour les fruits 3H/1V en amont et 2.2H/1V en aval/ profil fond de vallée/variante : digue zonée .................................................................... 81 Tableau 21 : Résultats du calcul de stabilité pour les fruits 3H/1V en amont et 2.4H/1V en aval/ profil fond de vallée/variante : digue zonée .................................................................... 81 Tableau 22 : Résultats du calcul de stabilité pour les fruits 2.8H/1V en amont et 2.2H/1V en aval/ profil rive gauche/variante : digue zonée ....................................................................... 82 Tableau 23 : Résultats du calcul de stabilité pour les fruits 2.8H/1V en amont et 2.2H/1V en aval/ profil rive droite/variante : digue zonée ......................................................................... 82 Tableau 24 : Caractéristiques géotechniques des matériaux de la digue. .............................. 85 Tableau 25 : Résultats du calcul de stabilité pour les fruits 4.8H/1V en amont et 3.5H/1V en aval/ profil fond de vallée/variante : digue homogène ............................................................ 85 Tableau 26 : Résultats du calcul de stabilité pour les fruits 4.5H/1V en amont et 2.9H/1V en aval/ profil fond de vallée/variante : digue homogène ............................................................ 86

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate Tableau 27 : Résultats du calcul de stabilité pour les fruits 2.6H/1V en amont et 2.7H/1V en aval/ profil fond de vallée/variante : digue homogène ............................................................ 86 Tableau 28 : Résultats du calcul de stabilité pour les fruits 1.8H/1V en amont et 1.5H/1V en aval/ profil fond de vallée/variante : digue homogène ............................................................ 87 Tableau 29 : Résultats du calcul de stabilité pour les fruits 4.5H/1V en amont et 2.9H/1V en aval/ profil rive droite/variante : digue homogène ................................................................... 88 Tableau 30 : Résultats du calcul de stabilité pour les fruits 4.5H/1V en amont et 2.9H/1V en aval/ profil rive gauche/variante : digue homogèn .................................................................. 88 Tableau 31 : Tableau : fruits des talus adoptés pour chaque variante du barrage projeté ... 89 Tableau 32 : Distances entre les tronçons ............................................................................ 110 Tableau 33 : Surfaces des matériaux de construction sur les sections des profils pour la variante digue en enrochement à masque amont ................................................................... 111 Tableau 34: Volumes des matériaux de construction sur chaque tronçon pour la variante digue en enrochement à masque amont ................................................................................. 112 Tableau 35 : Volumes totaux des matériaux de construction de la variante digue en enrochement à masque amont ................................................................................................ 112 Tableau 36 : Prix unitaires correspondant à chaque matériau ............................................ 112 Tableau 37 : Prix unitaires correspondant à chaque matériau ............................................ 113 Tableau 38 : Surfaces des matériaux de construction sur les sections des profils pour la variante digue zonée............................................................................................................... 113 Tableau 39 : Volumes des matériaux de construction sur chaque tronçon pour la variante digue zonée ............................................................................................................................. 114 Tableau 40 : Volumes totaux des matériaux de construction de la variante digue zonée .... 114 Tableau 41 : Prix unitaires correspondant à chaque matériau ............................................ 114 Tableau 42 : Coût globaux des matériaux de construction de la variante digue zonée ....... 115 Tableau 43 : Surfaces des matériaux de construction sur les sections des profils pour la digue homogène...................................................................................................................... 115 Tableau 44: Volumes des matériaux de construction sur chaque tronçon pour la variante digue homogène...................................................................................................................... 116 Tableau 45 : Volumes totaux des matériaux de construction de la variante digue homogène ................................................................................................................................................ 116 Tableau 46 : Prix unitaires correspondant à chaque matériau ............................................ 116 Tableau 47: Tableau 16: Coût globaux des matériaux de construction de la variante digue homogène ............................................................................................................................... 117 Tableau 48 : Tableau récapitulatif des coûts globaux pour chaque variante....................... 117 Mémoire de projet de fin d’étude/ EMI/G.MIN/HGI

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DEDICACES Je rends grâce à Dieu et je dédie ce travail

A mes grands parents A mes chers parents Seloua BENNOUNA

A mon cher mari

A

mon frère

Youssef

&

Najib BENNOUNA

Mohamed Achraf Lahlou

&

ma sœur

Zineb

A tous les membres de la famille

Je dédie également ce travail à tous

mes amis

Et finalement...

A toute personne qui m'a aidé à franchir un horizon dans ma vie

Rhita BENNOUNA

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DÉDICACES

Honneur d’abord à vous, Ô DIEU pour les miracles que vous ne cessez d’opérer dans ma vie. Que votre bénédiction continue d’être mon assurance. Même si les mots qui suivent ne peuvent exprimer autant les sentiments qui m’animent, mes pensées vont spécialement : A mes parents : Fatima CHARAFI et Abdel Aziz SEGHIOUAR ; Vous qui m’avez indiqué la bonne voie, le savoir-faire et les bonnes manières : à ceux qui ont veillé sur mon éducation et mon bien être. Aucun hommage ne pourrait être à la hauteur de l’amour dont vous ne cessez de me combler. A mes grands-parents, Aucun mot ne saurait exprimer ce que vous représentez pour moi. Votre existence apporte le bonheur à ma vie. A mes sœurs, Celles qui ont été d’un grand soutien moral, et dont l’existence apporte un bonheur à ma vie. A toutes mes amies, Pour les joies et les peines partagées. Je vous dédie ce travail en espérant que vous en trouverez une fusion des touches personnelles que vous avez laissées en moi.

Zainab SEGHIOUAR

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REMERCIEMENT S’il est vrai qu’un projet de fin d’études est le labeur d’un travail personnel, beaucoup de personnes ont cependant contribué à son élaboration. C’est pour cette raison que maintenant et au terme de ce travail, il nous est fortement agréable d’exprimer nos sincères remerciements et notre profonde gratitude à tous ceux qui ont contribué de près ou de loin à son aboutissement. A ce titre : Nous tenons tout d’abord à remercier Prof. L. BAHI pour l’honneur qu’il nous fait en présidant le Jury de notre soutenance et ainsi pour son soutien inestimable et les conseils précieux qu’il nous a prodigués. Nos grands remerciements s’adressent au Prof. B. HADDOUCHI qui, pour son esprit constructif et sa qualité d’enseignant, qui n’a ménagé aucun effort pour venir partager son expérience et son expertise avec la relève de demain. Nous exprimons par la même occasion notre profonde gratitude au Prof. L. OUADIF qui s’est impliquée dans notre travail sans limites en faisant preuve de beaucoup de générosité et d’engagement professionnel. Nous sommes reconnaissantes envers Prof. A. LARABI et Prof. J. AUAJJAR pour leur bienveillance à vouloir évaluer ce travail. Nous ferons notre mieux afin d’honorer leurs remarques et recommandations. Nous tenons à remercier également Mr M. CHIHANI, Directeur du pôle aménagement hydro-électrique et hydro-agricole au sein de CID, ainsi que Mr B. AIT HADDOU, Chef de la division Barrages et Ouvrages souterrain d’avoir accepté de nous octroyer ce stage. Nos sincères remerciements vont également à Mme I. ATMANE notre marraine, de nous avoir fait part de son expérience et son savoir-faire via ses directives constructives, sans oublier Mme L. BOUHLAL et Mr Y. SOUALHINE pour leurs conseils précieux. Nous ne saurons remercier l’ensemble du corps enseignant de l’Ecole Mohammadia d’Ingénieurs et spécialement le département Génie Minéral, pour ces trois années passées en leur compagnie, et les efforts qu’ils ont déployé pour nous offrir la meilleure formation.

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LISTE DES ACRONYMES

CID : Conseil, Ingénierie et Développement DAH : Direction des aménagements hydrauliques UL : Unité Lugeon Ml : mètre linéaire RG : Rive Gauche RD : Rive Droite SD : Sondage en rive droite SG : Sondage en rive gauche

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RESUME Le projet de construction d’un grand barrage baptisé « Bab Ouender » sur Oued Ouergha vise principalement à assurer la protection contre les inondations de la province de Taounate et les régions avoisinantes ainsi que leur approvisionnement en eau. Ce grand barrage souple aura une capacité de rétention de l’ordre de 1 Milliard de m3 avec une hauteur d’une centaine de mètres. L’étude menée concerne principalement le calcul de stabilité du barrage Bab Ouender, à l’aide du logiciel SLOPE /W, pour les trois variantes-digues susceptibles d’être adoptées pour un barrage souple : digue en enrochement à masque amont, digue zonée et digue homogène. Par ailleurs, l’analyse de sensibilité effectuée sur les pentes des talus amont et aval du modèle a permis de trouver des fruits optimums, pour chaque variante, au-delà desquels la stabilité est assurée pour tous les cas de charge examinés. Ensuite, la modélisation par éléments finis des infiltrations à travers le corps et la fondation du barrage, réalisée sur le logiciel SEEP/W, a conduit à dresser les modèles, donnant les équipotentielles et les lignes de courant tout en calculant le débit de fuite. Et ce, pour les trois profils considérés : en fond de vallée, en rive droite et en rive gauche. L’étude économique effectuée permet finalement d’estimer les différents coûts globaux que nécessitera la construction de chacune des variantes, en tenant compte des volumes des matériaux de construction mis en œuvre. Cette analyse de coût s’avère donc indispensable pour déterminer la variante la moins disante qui sera retenue pour la construction du barrage projeté.

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SUMMARY The construction of a large dam called "Bab Ouender" on Oued Ouergha is primarily for drinking water in the province of Taounate and protection against flooding surrounding areas. This large flexible dam will have a storage capacity of about 1 billion m3 with a height of one hundred meters. The study mainly concerns the calculation of dam stability, using the SLOPE /W Software for the three variants - dikes may be adopted for a flexible dam: dam upstream face rockfill, zoned embankment, and homogeneous dam. Furthermore, the sensitivity analysis performed on the slopes of the upstream slope and downstream model allowed to find optimal slope, for each variant, beyond which stability is ensured for all load cases examined. Then the finite element modeling of seepage through the body and the dam foundation, carried on the SEEP/W Sof tware, led to develop models, giving the equipotential and current lines while calculating the leakage rate. And for the three profiles considered: in the valley, on the right bank and left bank. Economic study finally allows estimating overall costs that require different construction of each variant, taking into account the volume of building material used. So this cost analysis is essential to determine the lowest variant that will be used for the construction of the proposed dam.

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‫‪Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate‬‬

‫ملخص‬ ‫‪ٓٚ‬ذف يششٔع تُاء عذ تاب أَذس عهٗ ٔاد ٔسغح تاقه‪ٛ‬ى ذأَاخ تاألعاط إنٗ ضًاٌ ذضٔ‪ٚ‬ذ انغاكُح تانً‪ٛ‬اِ‬ ‫انصانحح نهششب ٔ كزا حًا‪ٚ‬ح انًُاطق انًدأسج يٍ انف‪ٛ‬ضاَاخ ‪ٚ ٔ .‬رً‪ٛ‬ض ْزا انغذ انكث‪ٛ‬ش تقذسج ذخض‪ُٛٚ‬ح عان‪ٛ‬ح ذضاْ‪ٙ‬‬

‫يه‪ٛ‬اس يرش يكعة ذالئى اسذفاعّ انز٘ ‪ٚ‬ردأص انًائح يرش‪.‬‬ ‫ذشًم انذساعح حغاب اعرقشاس انغذ تاعرخذاو انثشَايح " ‪ ٔ " Slope‬رنك تانُغثح نهثذائم انثالثح انًًكٍ‬ ‫اعرًادْا نثُاء عذ يشٌ‪ : ْٙ ٔ ،‬عذ سكاي‪ ٙ‬صخش٘ يضٔد تغشاء غ‪ٛ‬ش َفٕد نهًاء ٔ عذ رٔ َٕاج ٔ عذ يرداَظ‪ .‬كًا أثثد‬ ‫ذحه‪ٛ‬م انحغاع‪ٛ‬ح انز٘ أخش٘ عهٗ ي‪ٛ‬م عفح‪ ٙ‬ان ًُثع ٔ انًصة نهًُٕرج أٌ انغذ انًشذقة ‪ٚ‬صثح يغرقشا تانُغثح نق‪ٛ‬ى‬ ‫يُحذساخ ٔخصائص خ‪ٕٛ‬ذقُ‪ٛ‬ح يع‪ُٛ‬ح ‪ٚ‬دة احرشايٓا خالل انثُاء‪ ،‬كًا عًح ا‪ٚ‬ضا تانعثٕس عهٗ انً‪ٛ‬م األيثم نهغفح انز٘‬

‫‪ٚ‬ضًٍ االعرقشاس ندً‪ٛ‬ع حاالخ انحًم انر‪ ٙ‬ذى فحصٓا‪ٔ ،‬رنك تانُغثح نكم شكم يٍ ْزِ انغذٔد انًذسٔعح‪.‬‬ ‫ٔ نرقذ‪ٚ‬ش يعذالخ انرغشب عثش انغذ ٔأعاعّ‪ ،‬ذى إَداص ًَٕرج عذد٘ تاعرخذاو تشَايح "‪ "Seep‬انز٘ ‪ٚ‬عرًذ عهٗ‬ ‫يُٓح انعُاصش انًُرٓ‪ٛ‬ح‪ٚ ،‬عط‪ ٙ‬خطٕط يرغأ٘ اندٓذ ٔ خطٕط انر‪ٛ‬اس تانُغثح نثالثح يقاطع خاَث‪ٛ‬ح ذشًم انٕاد٘‬

‫ٔضفر‪ ّٛ‬ان‪ ٔ ًُٗٛ‬ان‪ٛ‬غشٖ ‪.‬‬ ‫ٔ‪ٚ‬أذ‪ ٙ‬أخ‪ٛ‬شا دساعح اقرصاد‪ٚ‬ح نرق‪ٛٛ‬ى انركان‪ٛ‬ف اإلخًان‪ٛ‬ح انر‪ٚ ٙ‬رطهثٓا تُاء كم َٕع يٍ انغذٔد انًذسٔعح‪ ،‬يع‬ ‫األخز تع‪ ٍٛ‬االعرثاس حدى يٕاد انثُاء انًغرخذيح‪ ٔ ،‬ذعرثش دساعح انركان‪ٛ‬ف ْزِ يشحهح أعاع‪ٛ‬ح نكَٕٓا أعاعا نهحغى ف‪ٙ‬‬ ‫اخر‪ٛ‬اس َٕع انغذ األقم كهفح ٔ انز٘ ع‪ٛ‬رى ذثُ‪ٔ ّٛ‬قد تُاء انًششٔع‪.‬‬

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate

INTRODUCTION Aujourd’hui plus que jamais, la prospérité des nations devient de plus en plus tributaire de leur aisance hydrique. L’eau, cette denrée vitale, de par son irrégularité liée intimement au changement climatique et à la croissance démographique, a toujours piloté les plans stratégiques des gouvernements dans la mesure où aucun développement socio-économique ne peut être envisagé loin de la mobilisation des ressources en eau. Depuis les années 60, le Maroc, conscient de ses enjeux démographiques et de ses aléas climatiques, s’est très tôt lancé une stratégie ambitieuse de mobilisation des ressources en eau. C'est dans cette perspective, que la politique des barrages a vu le jour avec la mise en service en 1929 de «Sidi Saïd Machou», comme premier barrage du Royaume. Dans ce sens, la construction d’un grand barrage baptisé « Bab Ouender » sur Oued Ouergha dans la province de Taounate s’inscrit dans cette perspective. En effet, dans le cadre du Marché n° 22-2010-DAH (Direction des Aménagements Hydrauliques) confié au Bureau d’Etude CID (Conseil, Ingénierie, Développement) l’étude de conception de ce grand barrage qui aura une capacité de rétention de l’ordre de 1 Milliard de m3 avec une hauteur sur fondation d’une centaine de mètres. Il est destiné essentiellement à :  La protection des zones aval contre les inondations ;  L’alimentation en eau potable des centres avoisinants ;  L’irrigation ;  La production d’énergie électrique. L’objectif du présent travail est d’élaborer une étude de stabilité et une modélisation des infiltrations pour les trois variantes envisagées: digue en enrochement à masque amont, digue zonée et digue homogène, en vue de trancher sur le choix de la variante à adopter pour la construction du barrage Bab Ouender. Ainsi, pour chacune des variantes, une étude des différents cas de charges sera effectuée afin d’examiner le comportement des talus en toutes circonstances ce qui nous permettra de raisonner sur le facteur de sécurité afin d’optimiser les pentes des talus. Les calculs de stabilité seront réalisés à l’aide du programme SLOPE/W du logiciel GéoStudio 2007 (Version 7.10), et la modélisation des infiltrations se fera à l’aide de SEEP/W du même logiciel.

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate Afin de répondre à cet objectif, le présent rapport sera étendu sur 7 chapitres : Le premier chapitre est dédié entièrement à la présentation de la zone d’étude, donnant la situation géographique du site d’implantation du barrage, sa géologie régionale, sa situation hydrologique et hydrogéologique, sa climatologie ainsi que sa sismicité. Le deuxième chapitre fait l’inventaire des reconnaissances géologiques et géotechniques menées sur le site du barrage jusqu’au stade actuel, tout en mettant en évidence la géologie locale illustrée par 7 coupes géologiques dressées sous différents angles du barrage projeté. Le chapitre 3 présente les zones d’emprunt susceptibles d’être à l’origine des matériaux de construction du barrage Bab Ouender, en donnant leurs caractéristiques géotechniques, leur nature et leur répartition géographique. Avant d’entreprendre l’étude de stabilité, il s’avère judicieux de donner un aperçu sur le type du barrage à adopter, ses variantes ainsi que ses ouvrages annexes, tel est l’objet du 4ème chapitre. Chose qui permettra de trancher sur les variantes à analyser dans le chapitre qui suit. Le chapitre 5 correspond à l’étude de stabilité proprement dite, où nous allons élaborer des modèles de barrages pour les variantes retenues. Pour chacune d’entre elles, nous étudierons la stabilité des trois profils : en fond de vallée et sur les deux rives, en leur imposant différents cas de charges ce qui nous permettra de cerner le comportement du barrage. Pour toute étude de stabilité, il ne faut en aucun cas négliger les infiltrations dans la fondation et dans le corps du barrage qui fait l’objet du chapitre suivant. Nous suivrons de près ces infiltrations à l’aide du logiciel SEEP/W permettant d’évaluer les débits de fuite et d’apprécier le comportement hydraulique du barrage et de sa fondation, afin d’aboutir à une solution d’étanchéisation et un traitement de la fondation. Avant de conclure, une analyse de coût d’avère incontournable afin de lever définitivement l’équivoque sur le choix de la variante à adopter pour la construction du barrage projeté. Un choix qui soit en mesure de satisfaire doublement le volet sécuritaire et économique.

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CHAPITRE I : PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE

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I. SITUATION GEOGRAPHIQUE ET ACCES Le site du barrage est situé dans la province de Taounate, à une quinzaine de kilomètres au Nord Est de ville de Taounate, et est localisé par les coordonnées Lambert suivantes : X= 579 636

;

Y= 440 147

L’accès au site se fait à partir de la route régionale R510 (figure 1), remontant le cours de l’Ouergha en rive droite de Taounate à Dhar Souk ; à une dizaine de kilomètres du Pont Sker, sur l’oued Sra, une piste conduit jusqu’au droit du site au droit de la station hydrologique de « Bab Ouender ». On peut également accéder à la rive gauche du site en empruntant la route provinciale P 5314 liant Aïn Aicha à Beni Oulid sur une trentaine de kilomètres, puis en prenant une piste à gauche sur environ un kilomètre qui mène jusqu’en amont du site du barrage projeté ; la dernière centaine de mètres est non carrossable.

Figure 1: Situation géographique du site du barrage Bab Ouender [Google Maps]

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II. GEOLOGIE REGIONALE Dans cette partie, nous allons nous intéresser au domaine Rifain au Nord du Maroc dont la structuration complexe et polyphasée s’étend depuis l’Eocène jusqu’au Quaternaire. Le domaine rifain englobe toutes les montagnes de la chaîne rifaine, (qui s’étendent en arc de cercle), les collines qui les bordent vers l’extérieur et les unités géologiques qui s’y rattachent. Ce domaine est aussi présenté sous le nom de «Maroc méditerranéen». Il se distingue par une tectogenèse violente avec métamorphisme et charriage. Il comporte trois grandes parties subdivisées en zones emboîtées les unes dans les autres poussées du Nord au Sud, la zone Externe, l’Intrarif et le Mésorif. La partie externe du Rif fait l’objet de cette étude. Structuralement subdivisé en trois domaines, on distingue de l’intérieur vers l’extérieur de la chaine rifaine, plusieurs domaines (Figure 2) : le domaine Interne, le domaine des flyschs et le domaine Externe.

Figure 2 : Carte géologique simplifiée du Rif [Suter 1980].

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1. Le domaine Interne Il s’étend le long de la Méditerranée de Sebta à Jebha et dans les Boukoyas (dorsale calcaire). Les terrains y sont métamorphiques et constitués de gneiss, schistes, calcaires et dolomites, d’âges primaires et secondaires : les Sebtides et les Ghomarides. Plus à l’extérieur, en s’éloignant de la Méditerranée, la dorsale calcaire, épine dorsale à forte altitude, s’étend du détroit de Gibraltar jusqu’à l’accident de Jebha. Cette dorsale est caractérisée par un matériel où prédominent les faciès calcaires et dolomitiques (Trias, Lias). Plus à l’est, le domaine interne est représenté par le chaînon des Bokkoya. Dans ce domaine, on distingue trois ensembles structuraux superposés (Figure 3) du bas vers le haut :

Figure 3: Principales unités structurales du Rif septentrional.

Légende Figure 3: 1- Sebtides, 2- Ghomarides, 3- Dorsale calcaire, 4- Nappes de flyschs, 5- Unités intrarifaines, 6- Prérif, 7- Néogène et Quaternaire, 8- Péridotides de Béni Bouchraa.

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate 1.1.

Les Sebtides

Constituent l’ensemble des terrains métamorphiques et ultrabasiques, correspondant à des unités polymétamorphiques allant du Carbonifère au Trias. 1.2.

Les Ghomarides

Renferment un ensemble de nappes constituées de terrains paléozoïques peu métamorphiques, à savoir les terrains épi-métamorphiques d’âge Silurien à Carbonifère, surmontés d’une couverture mince et discontinue Méso-Cénozoïque. Les Ghomarides sont constituées de trois écailles à matériel siluro-dévonien très déformé, d’un Carbonifère à faciès discordant, d’un Permo-Trias à grès rouge et dolomies et d’une couverture secondaire et tertiaire condensée. 1.3.

La dorsale calcaire

Elle borde les flancs Ouest et Sud des Ghomarides du Rif septentrional. La dorsale calcaire correspond à un ensemble d’écailles à ossature carbonatée triasico-liasique massive de plateforme. Cette série surmonte d’autres séries condensées jurassico-crétacées, coiffées par un matériel tertiaire détritique.

2. Le domaine des flyschs Le complexe de nappes de flyschs maghrébins s’est formé dans l’océan liguromaghrébin qui était connecté à l’Atlantique et aux océans alpins du Jurassique au Paléogène. La convergence a provoqué l’empilement des nappes de flyschs à l’Oligocène supérieurMiocène inférieur. Celles-ci s’enracinent sous les zones internes et recouvrent les zones externes (Michard et al., 2006). Les sommets les plus hauts du Rif sont constitués de ces nappes de flyschs. Ces unités sont séparées du domaine interne par un accident majeur sénestre, la faille de Jehba, de direction ENE/WSW. De nombreuses questions subsistent quant à sa continuité en mer au NE et dans les zones externes au SW.

3. Le domaine Externe C’est un domaine structural vaste, qui représente la marge téthysienne de la plaque africaine (Figure 2). Il est recouvert par les nappes de charriage de flyschs et en partie par le domaine interne. Il est subdivisé en trois grandes parties qui sont de l’intérieur vers l’extérieur c’est-à

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate dire du Nord au Sud : l’Intrarif, le Mésorif, et le prérif. Celles-ci sont surmontées par des terrains allochtones secondaires et tertiaires appelés Nappes rifaines. 3.1.

L’Intrarif :

Il est constitué de l’unité de Ketama, qui affleure exclusivement dans le Rif central. C’est une unité parautochtone et épimétamorphique à matériel schistoquarzitique d’âge liasique à crétacé inférieur. Sa couverture décollée constitue: l’unité de Tanger, qui est représentée surtout dans la partie occidentale du Rif externe. Sa série stratigraphique comporte des formations allant del’AlboAptien au Miocène inférieur, mais elle est largement représentée par les marges argileuses au Crétacé supérieur. Enfin l’unité du Loukkos, qui affleure dans le Rif occidental, les faciès qui prédominent sont les marno-calcaires de l’Albo-Cénomanien et du Sénomien. 3.2.

Le Mésorif :

Il est formé de terrains allant du Lias au Miocène moyen, caractérisés par des dépôts argilogréseux du Callovo-Oxfordien, et par les calcarénites du Miocène moyen. 3.3.

Le Prérif :

A l’extérieur de l’ensemble montagneux rifain vient un domaine de collines à dominante argilo-marneuse. C’est ce qu’on appelle aussi le Prérif. Il constitue la partie la plus méridionale de la chaine rifaine. Il est limité au Sud par la plaine du Saïs, sur laquelle sont bâties les villes de Fès et Meknès, à l’Ouest par la plaine du Rharb et le pays des Zemmour, et vers l’est, il ne dépasse pas la vallée du Sebou. Subdivisé à son tour en Prérif interne et Prérif externe.  Le Prérif Interne : Constitué d’écailles apparemment enracinées sous le Mésorif. La série stratigraphique comprend les calcaires du Lias et du Dogger qui forme les « sofs », (alignement dans le paysage des écailles calcaires), appelé également « Grés de Mrayt » et les carbonates de plateforme du Kimméridgien et du Tithonique.

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate  Le Rif externe et La Nappe prérifaine : La nappe prérifaine est un exemple de nappe du Prérif Externe, à matrice marno-sableuse du Miocène supérieur où sont emballés des éléments de toutes tailles. Notre zone d’étude se situe à la limite de l’entité structurale la plus méridionale de la chaine rifaine : le Prérif externe. Il constitue l’une des unités frontales de la chaine du Rif. Son front sud, qui s’arrête au contact des premiers contreforts de la marge méridionale du bassin du Rharb, passe par la limite nord des Rides prérifaines. Vers l’Ouest, dans l’atlantique, le front de la nappe dessine un arc en « fer à cheval » qui rejoint, vers le nord « l’unité allochtone de Guadalquivir », équivalent de la Nappe Prérifaine dans la cordillère bétique. Cette nappe correspond à un prisme d’accrétion qui progresse vers les parties externes du Rif entrainant dans son mouvement des sédiments de mer profonde (argiles détritiques, et argiles à évaporites). Une carte géologique au 1/50 000 du Rif couvrant la région du Moyen Ouergha : TaounateAin Aicha représente la géologie régionale de la zone d’étude.

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Carte 1 : Carte géologique au 1/50 000 du Rif couvrant la région du Moyen Ouergha : Taounate-Ain Aicha

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4. STRATIGRAPHIE Du point de vue stratigraphique, la Nappe Prérifaine correspond à un ensemble chaotique à matrice marneuse. Des éléments de toutes tailles, depuis le microfossile jusqu’aux blocs les plus divers, couvrent parfois des surfaces de plusieurs centaines de mètres, interstratifiés dans des marnes bleutées d’âge Miocène. Ces éléments, dont les plus fréquents sont constitués de Trias marno-gypsifère, ont pour origine les différentes nappes des zones externes du Rif. La Nappe Prérifaine est constituée principalement par des argiles détritiques et turbiditiques et par des évaporites du Trias. Ces séries triasiques, crétacées, paléogènes et néogènes très déformées, auraient été détachées de leur base originelle et charriées sur le Mésozoïque et le Miocène moyen de l’avant-pays.

5. CONTEXTE STRUCTURAL La zone du projet du barrage Bab Ouender se situe dans le Rif externe qui correspond à l’ancien sillon de la marge crétacée nord africaine résultant de la superposition d’évènements structuraux multiples, marqués essentiellement par des soulèvements et des subsidences locales. La phase structurale majeure de la chaine rifaine est principalement d’âge Miocène. L’évolution néogène du Rif est guidée par le fonctionnement de trois familles principales de failles:  Les décrochements sénestres de direction NE-SW à E-W ;  Les décrochements dextres moins fréquents de direction NW-SE à N-S ;  Les failles normales le plus souvent localisées et de direction NNE-SSW à N-S.

Cette phase majeure se traduit par : 

Le charriage des zones internes sur la zone des flyschs et le domaine externe ;



Les structures purement compressives s’exprimant sous formes de plis d’origine et de dimensions diverses et également d’axes et de direction orthogonaux à la compression associée au rapprochement des plaques Afrique – Europe ;



La mise en place de la nappe prérifaine ;

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Le jeu décrochant des accidents sénestres comme celui de Jebha et du Nekor.

Dans leur ensemble, les évènements miocènes amènent l’empilement des écailles et des nappes dans les zones internes avec remobilisation du socle et un métamorphisme suffisamment important pour effacer l’empreinte des évènements thermiques anciens. Ces structures sont à leur tour scellées par le Miocène supérieur « post – nappes » composé d’un ensemble de terrains eux-mêmes déposés en régime compressif.

III.HYDROGEOLOGIE ET HYDROLOGIE 1. Hydrogéologie régionale La zone prérifaine ne possède que de petits réservoirs isolés. Les formations sont fréquemment très compartimentées, et constituent des réservoirs de très petite taille. Les niveaux géologiques susceptibles de jouer le rôle de réservoirs aquifères de quelque importance sont peu nombreux dans le Prérif. Les réservoirs de la zone de l’étude et qui puissent intéresser la zone de l’étude sont:  Le Lias calcaréo-dolomitique, perméable en grand mais toujours présent sous forme d'affleurements de superficie très modeste.  Le Plio-Villafranchien continental caillouteux de la zone occidentale, réservoir particulièrement intéressant lorsqu'il remplit les fonds de synclinaux.  Le Quaternaire graveleux des fonds de vallées des oueds et des terrasses est susceptible d'être le siège de sous-écoulements intéressants. La région est aussi, le siège d’un thermalisme, responsable d’un certain nombre de petites sources thermominérales connues dans le Prérif. Ces sources sont situées en général à proximité d'écailles calcaires. On rencontre essentiellement des sources sulfureuses dont celle d’El-Hammam (Bab Ouender) réputées parmi les principales sources utilisées localement pour le traitement des affections de la peau.

2. Hydrologie Le réseau hydrographique du Bassin Versant d’Ouergha s’écoule du NE vers le SW. L’oued Ouergha, d’une longueur d’environ 1486.5 km, est le deuxième affluant principal de l’oued

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate Sebou après l’oued Baht. Il est formé sur la rive gauche par la réunion de l’oued Asfalou venant de l’Est, l’oued Teheris et l’oued Ras Ouergha venant du nord. Il passe à la station hydrométrique de Bab Ouender, en aval de laquelle il reçoit de gros affluents sur sa rive droite de l’aval vers l’amont : Oued Sra, Oued Sahela, Oued Amzez et Oued Aoulai. Le bassin versant de l’Ouergha renferme quatre barrages, de l’amont vers l’aval : Asfalou, Bouhouda, Sahla el Al Wahda, ce dernier est le plus grand aménagement hydraulique du Maroc et le deuxième en Afrique. La carte 2 présente le réseau hydrographique du bassin versant d’Ouergha ainsi que l’emplacement des différents barrages.

Carte 2 : Carte du Réseau hydrographique du bassin versant d’Ouergha et emplacement des barrages

L’apport moyen de l’Ouergha est de 105 m3/s (soit environ 3300 Mm3/an). En corrélation avec la pluviométrie, ce régime est très tranché. Il passe en moyenne 80% du débit pendant les cinq mois pluvieux (Décembre à Avril), et ce sont les mois de Janvier et de Février qui débitent le plus avec des débits moyens de l’ordre de 160 m3/s à la station M’Jaara. [2]

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3. Bassin versant Le bassin versant de Bab Ouender compte une superficie de 1806 Km² avec une altitude moyenne de 1160 m. La moyenne annuelle des températures est de 17.4°C

avec des

précipitations moyennes sur la période 1957-2011 de l’ordre de 759.2 mm/an La structure lithologique du bassin est formée essentiellement par des marnes, des argiles et des marno-calcaires attribués au Miocène. L’imperméabilité de ces terrains empêche le développement des ressources en eaux souterraines. La figure 4 présente l’étendue de la retenue du barrage Bab Ouender à sa côte normale :

Figure 4 : Extrait de la carte topographique de la région Taounate- Ain Aicha et Taher-Souk présentant la retenue du barrage Bab Ouender [1/50 000]

La figure 5 présente l’évolution du volume de la retenue en fonction de la variation du niveau de l’eau.

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Figure 5: Courbe Hauteur- Surface-Volume de la retenue du barrage Bab Ouender [DAH]

Il est à noter qu’à la côte 397.5 NGM, correspondant à la retenue normale, le volume de la retenue atteint 1002.22 ha couvrant une surface de 2677.6 ha. Ce qui constitue 1.48% de la superficie du bassin versant.

IV. CLIMATOLOGIE Le domaine rifain présente un climat humide et doux de type marin, jouissant de la double influence maritime méditerranéenne et atlantique, avec des vents Est-Ouest. Le Bassin Versant d’Ouergha possède un climat humide mésothermique à déficit important en été et soumis aux influences océaniques. La partie occidentale est très humide ainsi que la partie Nord grâce à l’altitude, mais le climat y est plus froid. La zone centrale entre Taounate et Sidi Mokhfi a un climat moins humide et très chaud.

1. Pluviométrie La pluviométrie annuelle du bassin versant peut atteindre les 2400 mm. Il fait partie des régions les plus pluvieuses du Maroc. A l’intérieur du BV, les chutes annuelles augmentent avec l’altitude. Elles diminuent de l’Ouest vers l’Est au fur et à mesure que l’on s’éloigne des influences océaniques. Le régime annuel des pluies est très caractéristique avec une saison humide d’Octobre à Avril et une saison sèche de Mai à Septembre. C’est en décembre que la pluviométrie est relativement maximale et en juillet qu’elle est minimale.

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate La figure 6 représente les précipitations moyennes des différentes stations du bassin d’Ouergha :

Figure 6 : Précipitations moyennes pour les différentes stations (de 1970 à 1995)

1

2. Température Les températures moyennes annuelles varient entre 16.1 et 19.2° C environ et sont grosso modo en raison inverse de l'altitude avec des variations qui peuvent dépasser 1.5°C autour de la valeur moyenne annuelle 18°C. Le mois le plus froid est janvier avec des moyenne mensuelles de 11,2°C. Les mois les plus chauds sont juillet et août avec des moyennes mensuelles de 28,8°C.

V. SISMICITE Selon l’étude de l’aléa sismique du site du barrage, l’accélération horizontale maximale à prendre en considération pour le barrage est de 0.21g. Pour les calculs pseudo -statiques, les deux tiers de cette valeur seront adopté comme coefficient pseudo -statique pour le séisme horizontal maximal de dimensionnement (SMD), soit 2/3*0.21g  0.14g. D’autre part, le site du barrage Bab Ouender se situe dans une zone de forte activité sismique où l’accélération correspondante est 0.14g d’après la carte sismique fournie par le règlement parasismique 2008 (Carte 3).

1

Nous ne disposons pas de données plus actualisées sur les précipitations de ces stations.

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Carte 3 : Carte donnant le zonage des accélérations maximales horizontales du sol pour une probabilité d’apparition de 10% en 50 ans

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CHAPITRE II : RECONNAISSANCES GEOLOGIQUES ET GEOTECHNIQUES

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate Introduction Le présent chapitre fait l’inventaire des reconnaissances géologiques et géotechniques menées sur le site du barrage jusqu’au stade actuel, tout en mettant en évidence la géologie locale illustrée par 7 coupes géologiques dressées sous différents angles du barrage projeté.

I. TRAVAUX DE RECONNAISSANCES ANTERIEURES 1. Consistance des travaux de reconnaissance Le site d’implantation du barrage Bab Ouender a fait l’objet de nombreuses études et reconnaissances depuis une cinquantaine d’années. D’abord par les soins de la « Société d’Etudes Electriques et Hydrauliques au Maroc » (SEHM) qui avait été chargée par le « Circonscription de l’Hydraulique et l’Electricité » de la « Direction des Travaux Publics du Maroc » d’établir l’avant-projet d’un barrage essentiellement prévu pour laminer les crues de l’Oued Ouergha. Ensuite le projet Sebou a repris cette étude dans le cadre de l’aménagement intégral du Bassin du Sebou. Ainsi, les principaux études et travaux de reconnaissance antérieurs se présentent chronologiquement comme suit : 

« Barrage de Bab Ouender : Avant-projet de la SEHM de juillet 1955 » : La notice géologique du dossier a été établie à la suite des travaux de reconnaissance consistant en :





6 sondages qui totalisent un linéaire de 100 ml ;



5 tranchées de 370 ml au total.

« Rapport géologique sur les possibilités de barrages sur le haut Ouergha et ses affluents » (Juin 1965) . Une première tranche des travaux était alors décidée : géophysique et rapport de synthèse demandé à la Direction des Ressources en Eau de l’Office de la mise en Valeur Agricole, associée au Projet pour les études géologiques des barrages.

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate 

« Barrage de Bab Ouender, géophysique » : Etude confiée à la Compagnie Africaine de Géophysique (Nov. – Déc. 1965) ayant pour objet de déterminer l’épaisseur des terrains de mauvaise tenue et la continuité du « Sof » 2 calcaire.



« Campagne de sondage d’octobre 1966 à février 1967 » : confiée à l’Entreprise SOLMAROC, elle a consisté en : 

Galeries et puits de reconnaissance :

-

RG 3 galeries de 3 m2 de section et d’une longueur totale de 120 ml ;

-

RD 6 galeries de 3 m2 de section et d’une longueur totale de 220 ml ;

-

5 puits de 10 ml de profondeur. 

- RG

Sondages de reconnaissance 2 sondages totalisant 110 ml ;

- Oued 1 sondage de 40 ml ; - RD 

5 sondages totalisant 250 ml.

« Travaux de géotechnique » : Confiés au Laboratoire de Casablanca ayant pour objet d’étudier les caractéristiques mécaniques de la roche en place (10 essais à la plaque dans 3 galeries) et des éprouvettes taillées dans les carottes prélevées dans les caisses de carottes des sondages (97 échantillons prélevés).

2. Synthèse des résultats des reconnaissances antérieures Sur la base des résultats des campagnes de reconnaissances antérieures (Campagnes de sondage d’Octobre 1966 à Février 1967), la fondation du site d’implantation du barrage projeté est constituée essentiellement de « Calcschiste ». De ces travaux antérieurs, nous pouvons retenir les conclusions suivantes : En rive gauche, les terrains sont constitués d’éboulis remaniés sur au moins 5 m de profondeur qui correspondent à des glissements de terrains de faible importance, en dessous desquels existerait le substratum décomprimés sur une dizaine de mètres. Au fond de vallée, les calcaires marneux sont sains de couleur noirâtre; en témoignent les affleurements en bas des rives. Le lit de l'Oued est comblé de dépôts alluvionnaires composés de sable et de galets roulés. 2

Sof : terme marocain désignant des guirlandes ou alignements de rochers.

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Page 35

Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate En rive droite, la pente de cette rive est relativement douce jusqu’au contact avec le « Sof » calcaire. Cette rive est recouverte d’éboulis calcaires contre le « Sof » et de masses glissées plus bas, constituant plusieurs niveaux de terrasses. Cette rive est composée de terrains glissés sur une profondeur variant de 10 à 15m, et des terrains remaniés d’environ 30 m de profondeur au-delà de laquelle on atteint le substratum sain.

II. TRAVAUX DE RECONNAISSANCES ACTUELLES Le programme des travaux de reconnaissance au stade actuel est réparti sur trois types : les sondages carottés, les galeries minières et les travaux de prospection géophysique notamment la sismique réfraction. La figure 7 présente le plan d’implantation du programme de reconnaissance géologique et géotechnique du site du barrage Bab Ouender :

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Page 36

Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate

Mémoire de projet de fin d’étude/ EMI/G.MIN/HGI

Page 37

Figure 7 : Plan d’implantation au 500éme du programme de reconnaissance géologique et géotechnique du site du barrage Bab Ouender [CID 2013] [1]

Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate

1. Reconnaissance par sondage carotté 1.1. Consistance des travaux Nous comptons 39 sondages réalisés au stade d’avancement actuel du projet. Le tableau suivant fait l’inventaire de ces sondages en donnant leurs caractéristiques : Coordonnées

Rive gauche

Sondages en rive

Sondage en rive droite

Profondeur (m)

3

Essais LUGEON

Type3

100

X

PP

440234.5

100

X

PP

579449

440196

100

-

PP

SD4

579474

440137

100

-

PP

SD5

579479.6

440106.0

20

-

PC

SD6

579439.7

440283.9

60

-

PC

SD7z

579470.3

440278.7

80

X

PC

SD8

579459.5

440220.5

100

X

PP

SD9

579512.6

440181.0

100

X

PP

SD10

579521.7

440240.1

60

X

PC

SD11z

579564.1

440211.2

80

X

PC

SD12

579591.3

440181.2

30

-

PC

SD13

579597.9

440141.8

20

-

PC

SD14

579296.9

440479.8

100

-

PC

SD15

579335.2

440409.4

100

-

PC

SD16

579491.8

440359.2

60

-

PC

SD17

579598.6

440244.5

30

-

PC

SD18

579330.8

440043.6

20

-

PC

SC1

578850.5

441580.7

100

-

PP

SG1z

579575.4

439904.6

100

X

PP

SG2

579561.9

439924.4

100

X

PP

SG3

579554.3

439949.0

80

-

PP

SG4

579590.1

439934.9

30

-

PP

SG5

579591.7

439998.4

100

X

PP

SG6

579588.7

439965.4

30

-

PC

SG7

579609.9

439997.4

80

X

PC

ID

X

Y

SD1z

579390.2

440293.7

SD2

579418.430

SD3

- Type du programme : PP : Programme prioritaire

Mémoire de projet de fin d’étude/ EMI/G.MIN/HGI

-

PC : Programme complémentaire

Page 38

Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate SG8

579632.5

440046.0

30

-

PC

SG9z

579649.6

440081.1

60

-

PC

SG10

579484.3

439911.5

30

-

PC

SG11

579738.2

439850.0

60

-

PC

SG12

579577.6

439856.9

30

-

PC

SG13

579522.1

439870.9

80

-

PC

SG14

579405.3

439879.7

30

-

PC

SG15

579331.1

439885.2

30

-

PC

SG16

579288.1

439887.9

20

-

PC

SG17

579378.6

439852.7

30

-

PC

SC3

578744.0

441527.0

20

-

PC

SC4

578988.0

441280.0

20

-

PC

-

Tableau 1 : Caractéristiques des sondages carottés réalisés au stade actuel du barrage Bab Ouender [1]

1.2.

Résultats

En rive gauche, les sondages SG1 et SG3 réalisés au droit de l’axe du barrage ont rencontré les calcaires marneux gris sains du substratum à des profondeurs de 24 et 10 m respectivement. Les terrains surmontant le substratum sont constitués d’éboulis de pente enrobant de petits éléments de calcaires marneux altérés d’épaisseur variant de 4 à 11 m. En haut de la rive droite, les sondages SD1z4 et SD2 réalisés au droit de l’axe du barrage ont rencontré les calcaires marneux du Cénomanien de couleur grise noirâtre à des profondeurs respectives de 16.5 et 30 m. Les terrains traversés au-dessus du substratum sont essentiellement constitués d’une tranche de calcaires marneux très décomprimé à passage marneux surmontés par des éboulis de pente de faible épaisseur. En partie médiane de la rive droite et juste en amont de l’axe du barrage projeté, les sondages SD8 et SD9 témoignent de la présence du substratum formé de calcaire marneux sain à des profondeurs respectives de 10 et 18 m. Au droit de l’axe du barrage, les sondages SD3 et SD4 ont montré une couverture superficielle de 5 à 6 m d’épaisseur en dessous de laquelle se trouvent les calcaires marneux altérés de couleur grise noirâtre surplombant les calcaires marneux sains jusqu’à 18 m de profondeur.

4

La lettre « z » désigne que le sondage est équipé de piézomètre.

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Page 39

Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate En fond de vallée, les sondages SO1 et SO2 ont rencontré les calcaires marneux sains du substratum sous une couverture d’alluvions grossières d’épaisseurs de 3 et 5 m respectivement.

2. Galeries de reconnaissance 2.1. Consistance des travaux Les reconnaissances antérieures par puits, tranchées et galeries réalisées ne sont plus visitables. De ce fait, quatre galeries ont fait l’objet de rafraîchissement ce qui a permis d’apprécier l’état du rocher en place. Ces galeries (4 sur un total de 7) sont situées dans la zone de l’emprise du barrage. En plus, deux autres galeries implantées sur l’axe du barrage ont été programmées. Ces reconnaissances ont consisté aux travaux suivants : 

Rafraîchissement des galeries réalisées lors des travaux de reconnaissances antérieures notamment les galeries : GRG1, GRG3, GRD1 et GRD3 ;



Réhabilitation avec mise en place de soutènement de l’entrée de ces galeries et des parties instables ;



Exécution de deux galeries : GG1 et GD1 de 50 m de longueur chacune, implantées respectivement sur l’axe du barrage aux côtes 365 NGM en rive gauche et 385 NGM en rive droite.

Galerie GRD1 dans la rive droite Mémoire de projet de fin d’étude/ EMI/G.MIN/HGI

Page 40

Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate

Galerie GRG1 dans la rive gauche 2.2. Interprétation des résultats Une synthèse des résultats récapitulant les principales caractéristiques des terrains traversés par les galeries de reconnaissances est donnée ci-après :  GALERIE DE RECONNAISSANCE GRD1

(Longueur 40m, cote du sol : 342NGM)

- Tranchée d’entré (0-15.6m) : Calcaire marneux broyé et altéré constitué de petits éléments en plaquettes. - PM0-PM15 : Calcaire marneux gris noirâtre décomprimé et disloqué disposé en bancs décimétrique à métrique (S0 : N70-75/40°à 45° SE) où il y’a la présence de quelques joints banc sur banc remplis de matériaux argilo-marneux plastiques d’épaisseur 5 à 10 cm. - PM15-PM40 : Bancs de calcaires marneux sains d’ordre décimétrique à oxydation sur fissure. Au fond de la galerie ; le rocher est assez décomprimé et présente quelque traces de suintements qui altèrent le rocher. Des mesures de plans de fracturation ont été effectuées dans cette galerie. Les relevés de la fracturation ont permis d’identifier un système de fracture : F1 N122 à 128/20° à 25° NE.

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Page 41

Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate  GALERIE DE RECONNAISSANCE GRD3 (Longueur 40m, cote du sol : 344.44NGM)

- Tranchée d’entrée (0-26.5m) : Blocs de marno-calcaires et de galets enrobés dans une marne sableuse. A 21.5m, on observe une zone d’oxydation sur fissures plus poussée sur des gros bancs de marno-calcaires ; - PM0-PM10 : Gros blocs de marno-calcaires avec un pendage de 30° vers le sud. Ces bancs sont parcourus de larges fissures remplies de calcite .En dehors de ces larges fissures, les gros bancs sont aussi affectés d'un réseau orthogonal de diaclases. - PM10-PM40 : Calcaire marneux gris noir veiné de calcite disposé en banc décimétrique selon une direction de N 70 à 75 et un pendage de 40 à 45 vers le SE. Deux systèmes de fracture ont été identifiés : F1 170 à 180/45 à 55 SW et F2 N125 à130/55° à 60 NE. Ces fractures sont généralement fermés et correspondent à un contact rocher sur rocher.  GALERIE DE RECONNAISSANCE GRG1 : (Longueur 40m, cote du sol : 350.95NGM)

- Tranchée d’entrée (0-7m) : Formations de pente constituées par des marnes grisâtres enrobant de petits débris de calcaires marneux gris noirs feuilletés. - PM0-PM6 : Formation de pente similaire à celle rencontrée à l’entrée de la galerie. - PM6-PM18 : Calcaire marneux du Cénomanien feuilleté de couleur gris noir sain dans la masse. Le rocher est légèrement altéré. - PM18-PM40 : Calcaire marneux sain dans la masse à quelques veines de calcite à joints remplis d’une patte d’argile à éléments schisteux(trace de racine) montrant une légère oxydation jaune rouille

sur fissure. Ces bancs de calcaire marneux sont

disposés suivant une direction de N60 à 85 et un pendage de 20 à 80° vers le SE. On remarque la trace de suintement d’eau vers le fond de la galerie. Du point de vue structural, le rocher est affecté, en plus de la stratification (S0), principalement par deux familles de fractures (F1, F2) ayant les directions et les pendages suivants :  F1 : N120 – N125 / 20 NE,  F2 : N70/ 20° NW.

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Page 42

Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate Ces fractures sont fermées et correspondent à un contact rocher sur rocher.  GALERIE DE RECONNAISSANCE GRG3: (Longueur 40m, cote du sol : 341.50NGM)

- Tranchée d’entrée (0 à 5m) : Formation de pente constituée de marne enrobant des débris de calcaire marneux grisâtre. - PM0-PM2 : Formation de pente similaire à celle rencontrée à l’entrée de la galerie. - PM2-PM10 : Calcaire marneux schistosé (S0 N 40-85/20° à 45° SE) de couleur gris noirâtre peu altéré et sain dans la masse. - PM10-PM24 : Calcaire marneux très schistosé gris noirâtre disposé en banc centimétrique. - PM24-PM40 : Calcaire marneux sain dans la masse veinés de calcite et peu humidifiés.  GALERIE DE RECONNAISSANCE GG1:

(Longueur 50m, cote du sol : 365NGM)

- Tranchée d’entrée (0 à 7m) : Formation de pente constituée de marne enrobant des débris de calcaire marneux grisâtres. - PM0-PM 3.5 : Calcaire marneux broyé enrobé dans une marne peu compacte. - PM3.5-PM11.3 : Calcaire marneux stratifié (S0 : N 60-85/22° à 40° SE) légèrement altéré de couleur grise. - PM11.3-PM18 : Calcaire marneux fracturé (F1 : N10 à 40/60° à 80° NE, F2 : N170/ subvertical et F3 : N160/25-30W). Aspect très humide. - PM18-PM50 : Calcaire marneux gris noir sain dans la masse veiné de calcite disposé en bancs décimétrique à métrique à passage de joint argilo-marneux.

 GALERIE DE RECONNAISSANCE GD1:

(Longueur 65m, cote du sol : 385NGM)

- Tranchée d’entrée (0 à 5m) : Terrain de couverture constitué d’argile marneux et de débris schisteux. - PM0-PM5 : Calcaire marneux remanié enrobé dans une marne grise compacte.

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Page 43

Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate - PM5-PM7.7 : Calcaire marneux gris noir stratifié à passage de joints remplis d’argile marneux. - PM7.7-PM12 : Blocs de calcaire et de marno-calcaire glissés. Ils sont parcourus de larges fissures remplies de calcite. - PM12-PM15 : Calcaire marneux gris noir stratifié et légèrement altéré. - PM15-PM20 : Zone écrasée constitué de calcaire marneux noir stratifié. - PM20-PM50 : Calcaire marneux désorganisé, très stratifié par endroit. On note la présence de bancs gréseux oxydés aux PM 35 et PM 40. - PM50-PM53.7 : Calcaire marneux gris noir stratifié à passage de joints remplis d’argile marneux. - PM53.7-PM65 : Calcaire marneux désorganisé, très écrasé par endroit avec passage de bancs gréseux oxydés et de joint marneux. Du point de vue structural, le rocher est affecté, en plus de la stratification (S0), principalement par deux familles de fractures (F1, F2) ayant les directions et les pendages suivants :  F1 : N100 – N125 / 65° à 85° NE ;  F2 : N100 – N170/ 10° à 25° SSW. Ces fractures sont fermées et correspondent à un contact rocher sur rocher.  GALERIE DE RECONNAISSANCE GRG3:

(Longueur 40m, côte du sol : 341.50 NGM)

- Tranchée d’entrée (0 à 5m) : Formation de pente constituée de marne enrobant des débris de Schistes grisâtres. - PM0-PM2 : Formation de pente similaire à celle rencontrée à l’entrée de la galerie. - PM2-PM10 : Calcaire marneux schistosé (S0 N120-N160/10° à 30SSW) de couleur grise noirâtre peu altéré et sain dans la masse. - PM10-PM24 : Calcaire marneux très schistosé gris noirâtre disposé en banc centimétrique. - PM24-PM40 : Calcaire marneux sain dans la masse veiné de calcite et peu humidifié.

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Page 44

Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate

3. Travaux géophysiques : Sismique réfraction 3.1. Consistance des travaux Afin de lever les indéterminations et de tenter de définir le toit du substratum rocheux sous l’épaisse couverture altérée et remaniée, un programme de travaux par sismique réfraction (corrélé avec des sondages carottés) a été défini de façon à couvrir l’étendue du barrage. Ainsi, 21 profils ont été réalisés dont on compte 8 en rive droite, 7 en rive gauche, 3 en fond de vallée. Le tableau suivant fait l’inventaire des profils sismiques réalisés en donnant leurs longueurs et leur emplacement : Profils H1H2H3 I1I2 J1J2 K1K2 A5A6 C5C6 B5B6 N1N2 A1A2 B1B2 C1C2 D1D2 E1E2 F1F2 G1G2 A3A4 B3B4 C3C4 L1L2 M1M2 L3L4

Situation sur le site

Rive droite

Rive gauche

Fond de vallée

-

Longueur (m) 363 241 137 110 380 265 240 391 190 180 160 110 215 370 200 58 70 70 204 165 71

Tableau 2 : Profils sismiques réalisés lors des travaux de reconnaissances actuelles [1]

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate 3.2. Interprétation des résultats Les résultats des profils de la sismique réfraction fournis par la campagne de prospection géophysique ont mis en évidence la présence de trois horizons distincts : Horizon 1 : c’est la couverture superficielle où les vitesses sismiques varient de 500 à 900m/s. Cette couche est constituée essentiellement de masses éboulées marno-argileuses englobant des éléments de calcaire marneux. Son épaisseur varie entre 3 et 5 m dans la rive gauche et entre 3 et 7 m en rive droite et peut même atteindre 10 à 13m d’épaisseur en partie haute de cette rive. Horizon 2 : Cet horizon constitue une tranche intermédiaire du rocher décomprimé dont les vitesses sismiques varient généralement entre 1 000 et 3 400 m/s. Dans la rive gauche, les vitesses sismiques varient entre 1000 et 2500 m/s qui correspondraient à des

formations de calcaires marneux assez décomprimés et altérés

intercalées de marnes peu compactes en haut de cette rive. L’épaisseur de cette tranche varie généralement de 5 m en bas de la rive à 12 m en haut de la rive avec une dominance des épaisseurs 7 à 10m. Dans la rive droite, les vitesses sismiques varient entre 1200 et 3400 m/s et qui correspondraient à des calcaires marneux fracturés relativement altérés. Dont l’épaisseur est de l’ordre de 15 à 20m. La dispersion des valeurs des vitesses sismiques dans cette tranche peut être expliquée par le développement progressif de l’altération remarqué sur quelques sondages de reconnaissances où il y’a des traces de circulation d’eau. Dans cette même rive, on note la présence d’un sillon à faibles vitesses sismiques (2200m/s à 2800m/s) situé à mi-pente de la rive droite (A5-A6). Il est constitué de calcaires marneux broyés et assez décomprimés du complexe miocène d’anté-nappe. L’épaisseur de ce sillon varie de 30 à 40m et a tendance à diminuer en amont (Profil C5-C6) et en aval (Profil B5-B6) de l’axe du barrage à environs 15m d’épaisseur. Horizon 3 : Il correspond au rocher profond constituant le substratum. Les vitesses sismiques y s’étendent sur un intervalle allant de 3500 à 5500 m/s. Dans l’ensemble, les vitesses sismiques en rive droite sont sensiblement supérieures à celles enregistrées en rive gauche mais

elles

sont

atteintes

à

des

Mémoire de projet de fin d’étude/ EMI/G.MIN/HGI

profondeurs

plus

importantes.

Page 46

Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate

4. Essai de perméabilité Les essais d'eau ont été effectués par tranches de 3m dans le but d’apprécier la perméabilité du massif rocheux. Il s’agit de 13 sondages sur les 39 sondages programmés, réalisés ( au stade actuel) tout au long de l’axe du barrage et de la plinthe répartis sur la rive droite et la rive gauche comme suit: SD1z, SD2, SD7z, SD8, SD9, SD10, SD11z, SD19, SG1z, SG2, SG5, SG9z, SG20. Ces sondages ont fait l’objet de l’essai Lugeon afin de déterminer la perméabilité des roches constituant la fondation du barrage. (Cf. § Reconnaissance par sondage/ Tableau 1 : Sondages carotté réalisés au stade actuel du barrage Bab Ouender). 4.1.

Principe de l’essai

L’essai d’eau Lugeon est un essai in Situ réalisé par sondage. Il s’applique aux rochers et aux sols cohérents de résistance mécanique compatible avec la pression imposée pendant l’essai. Il consiste à injecter de l’eau sous pression dans une cavité constituée d’une portion de forage de dimensions connues, et à mesurer le débit d’injection pour différents paliers de pression pendant un temps donné. La pression d’injection PMax est contrôlée par un manomètre en tête de colonne et le débit Q correspondant est mesuré au moyen d’un compteur, et exprimé en Unité Lugeon (UL)5. 4.2.

Résultats obtenus

Les résultats obtenus sont synthétisés comme suit : Profondeur d'arrêt

Absorption

Absorption

de l'essai (m)

Max (UL)

Min (UL)

SD1z

100

63,94

SD2

58

SD7z SD8

Sondage

P (UL< 1)

P (UL < 5)

0,07

42-45

36-39

238,48

1,14

-

39-42

45

21,46

0,17

60-63

48-51

100

363,53

0,09

-

21-24

100

272,16

0,11

-

18-21

SD10

60

7,31

0,25

48-51

24-27

SD11z

80

21,29

0,19

36-39

27-30

SD19z

100

5,2

0,3

50-53

32-35

SG1z

100

7,99

0,09

20 -30

15-18

SD9

5

L'unité Lugeon correspond à l'absorption d'un débit de 1 l/mn/m sous une pression effective de 10 bars.

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Page 47

Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate SG2

100

6,23

0,15

30-33

21-24

SG5

100

60,08

0,27

39-42

21-24

SG9z

60

19,78

0,46

24-26

18-21

SG20

60

4,42

0,52

29-32

20-23

Tableau 3 : Résultats des essais d’eau effectués au site barrage Bab Ouender



P (UL < 1) : Désigne les tranches dont l’absorption ne dépasse plus 1UL ;



P (UL < 5) : Désigne les tranches dont l’absorption ne dépasse plus 5UL.

Les figures 8 et 9 synthétisent les résultats d’absorption (UL) des tranches des sondages respectivement de la rive gauche et de la rive droite en fonction de la profondeur :

Figure 8 : Résultats d'absorption des tranches des sondages de la rive gauche en fonction de la profondeur

Figure 9 : Résultats d'absorption des tranches des sondages de la rive droite en fonction de la profondeur

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Page 48

Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate 4.3.

Analyse et interprétation

L’analyse des résultats des essais d’eau Lugeon à partir des enregistrements du Lugeographe fait ressortir les observations suivantes : 

Les absorptions enregistrées dans les calcaires marneux sains ne dépassent pas 5 UL voire même inférieures à l’unité à partir de certaines profondeurs comme le montre clairement le tableau ci-dessus.



Les valeurs d’eau absorbées en tendance à se réduire en profondeur témoignant ainsi de la fermeture du rocher en profondeurs dépassant 35 (SD1), 10 et 25 m (SG2 et SG5) respectivement en rive droite, en fond de vallée et en rive gauche. A moins qu’il ait des exceptions qui apparaissent dans une alternance de couches saines et altérées du substratum.

Une valeur supérieure à 100 UL traduit un claquage qui désigne une rupture de pente dans la courbe Q = f(P) (Débit en fonction de la pression). Ainsi, un claquage est survenu au niveau des sondages SD2, SD8 et SD9. Une valeur Lugeon inférieur à 5UL correspond à une roche quasiment imperméable et non injectable, alors qu’une valeur supérieure à 20UL jugée forte, se rapporte à une roche perméable et injectable6. Sachant qu’une perméabilité d'une unité Lugeon correspond à la limite d'injectabilité d'une roche tolérable pour un barrage dont la hauteur dépasse 30m, et étant donnée la hauteur du barrage prévue égale à 103 m, nous ne pourrons tolérer que les valeurs d’absorption soient supérieures à l’unité.  Les reconnaissances au droit du site du barrage, révèlent ainsi, la présence d’un horizon continu et suffisamment épais de calcaire marneux pouvant constituer un horizon étanche auquel pourra être rattaché éventuellement un voile d’étanchéité si jamais l’étude d’infiltrations, menée dans le chapitre V confirme l’existence d’un débit de fuites non négligeable à travers le corps et la fondation du barrage projeté.

6

G. LOMBARDI 1996.

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5. Rock Quality Designation (RQD) Le RQD est un paramètre servant à déterminer la qualité des roches à partir de l’examen des échantillons de sondages carottés tel que :

RQD (%) =

RQD 0-25

Désignation Très médiocre

25-50

Médiocre

50-75

Moyen

75-90

Bon

90-100

excellent

Tableau 4 : Classification du rocher selon son RQD Classification en fonction du R.Q.D [Deere, 1967]

Afin de déterminer la qualité des roches de la fondation du barrage, le RQD a été calculé pour tous les sondages carottés. Les résultats obtenus sont interprétés comme suit :  Au large de la rive droite : Le RQD correspond à une qualité de terrain variant de très mauvaise à moyenne jusqu’à 23.57m qui est une profondeur moyenne de tous les sondages présents sur cette rive. Aussi, on note que le substratum ne peut être qualifié de bon qu’à partir de la profondeur moyenne 36m et on atteint par endroit une qualité excellente du substratum.  Au large de la rive gauche : Le substratum est de qualité relativement moyenne à partir d’une quinzaine de mètres qui est la valeur moyenne de tous les sondages de cette rive. La qualité s’améliore en profondeur et devienne bonne et ce, à partir de 24m en moyenne. Une excellente qualité du substratum par est aussi rencontrée par endroit sur cette rive. Pour les sondages SG10, SG11, SG12, SG14 et SG20, nous notons une forte variabilité et hétérogénéité des valeurs de RQD en fonction de la profondeur qui peut être expliquée par la présence de fractures et de fissures ou est due à l’altération du rocher en place. Le tableau 5 synthétise la qualité des carottes sondages en fonction de la profondeur :

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Sondage SD1z SD4 SD12 SD18 SD3 SD8 SD9 SD17 Moyenne SG1z SG10 SG2 SG3 SG5 SG4 SG6 SG7 SG8 SG9 SG11 SG12 SG13 SG14 SG15 SG16 SG17 SG19 SG20 Moyenne

Moyen à partir de

Bon à partir de

42m 13.5m 9.3m 18m 45.4m 37.8m 15m 7.6m 23.57m 18.9m 15.15m 18m 10.4m 9.3m 10.9m 13.2m 14m 15.1m 15.2m par endroit par endroit 22.7m par endroit 15.1m 17.1m 27.9m 8.75m par endroit 15.44m

74.8m 21m 25.3m par endroit 48 m 10.9m 36m 26.5m 23.7m 30m 19.8m 26.5m 25.6m 24.2m 20.8m par endroit 19m 33.4m 19.85m 24.48m

Excellent à partir de 77.3m Par endroit par endroit par endroit par endroit Par endroit 75.8m par endroit par endroit Par endroit

Tableau 5 : Qualité des carottes en fonction de la profondeur

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III.COUPES PREVISIONNELLE ET INTERPRETATION Dans le cadre de l’étude géologique du terrain sur lequel sera fondé le barrage Bab Ouender, des reconnaissances géologiques ont été réalisées pour permettre la caractérisation du sol en place devant supporter la digue projetée et ses ouvrages annexes. Afin de mieux cerner la nature de la fondation de la zone d’étude ainsi que l’aspect structural des formations rencontrées en profondeur, nous avons réalisé sept coupes réparties soigneusement sur la zone du site du barrage, en faisant une corrélation entre les résultats des reconnaissances géologiques implantées dans le site figurant dans la carte géologique.

1. Disposition des coupes Le tableau suivant donne l’orientation et la désignation des coupes réalisées : Coupe

Orientation

Désignation

Axe du barrage

SSE-NNW

A1A2

Amont

SSE-NNW

B1B2

Aval

SSE-NNW

C1C2

Rive droite

ENE-WSW

D1D2

Rive droite

ENE-WSW

E1E2

Rive gauche

ENE-WSW

F1F2

Rive gauche

ENE-WSW

G1G2

Tableau 6 : tableau donnant l'orientation et la désignation des coupes géologiques établies

La disposition des différentes coupes géologiques est repérée dans le levé topographique au 500ème du site du barrage Bab Ouender. (Cf. Carte 3 : Plan d’implantation du programme de reconnaissance géologique et géotechnique du site du barrage Bab Ouender [1])

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2. Coupes géologiques

Figure 10: Coupe géologique (B1-B2) à l'amont du barrage

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Carte 4 : Coupe géologique (C1-C2) à l'aval du barrage

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Figure 11: Coupe géologique (E1-E2) en haut de la rive droite

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Figure 12 : Coupe géologique (D1-D2) au pied de la rive droite

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Figure 14 : Coupe géologique (G1-G2) en haut de la rive gauche du barrage

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Figure 13 : Coupe géologique (F1-F2) au pied de la rive gauche

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Figure 15 : Coupe géologique (A1-A2) suivant l'axe du barrage

Remarque : La limite séparant le substratum sain du substratum altéré correspond bien à une limite d’altération et non pas à une limite géologique.

3. Description lithologique Au droit du site du barrage Bab Ouender, les formations du substratum sont constituées de calcaire marneux du Cénomanien. En rive gauche, Ces calcaires marneux (de pendage SSW) sont masqués par une couverture d’éboulis constituée de matériaux broyés et altérés de petits éléments de calcaires marneux enrobés dans une marne peu compacte. L’épaisseur de cette couverture peu atteindre une dizaine de mètre. En dessous de cette tranche les calcaires marneux altérés et assez

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate décomprimés sont mis en place sur 12 m de profondeur tandis que le substratum sain formé de calcaire marneux noir veiné de calcite est situé à environ 15m de profondeur. En rive droite et d’après les observations sur le terrain, les calcaires marneux ont un pendage défavorable vers l’Oued. Masqués par une couverture d’éboulis et de marnes sableux, de cailloutis et de galets roulés englobant des blocs de calcaire de petite taille d’une épaisseur allant de 5 à 13m. En dessous de cette tranche on trouve les calcaires marneux remaniés et altérés sur une profondeur de 30m. Le substratum en place dépasse par endroits, une trentaine de mètre de profondeur. En haut de la rive, on remarque un affleurement d’un « Sof » calcaire de Lias (« Sof » Tachka) de direction NW-SE. Le fond de vallée présente une largeur de 60m au droit de l’axe du barrage. Les alluvions grossières de couleur bleuâtre comblent le lit de l’Oued sur environs 5m de profondeur. FRACTURATION D’après la carte géologique locale de la zone d’étude (Carte 5), Les formations géologiques au droit du site du barrage se présentent suivant une série de calcaire marneux monoclinale de direction (S0) N60 -78° et un plongement de 22° à 50° vers le SSW. Du point de vue structural, le substratum formé de calcaire marneux est affecté, en plus de la schistosité, principalement par deux familles de fractures (F1, F2) ayant les directions et les pendages suivants :  F1 : N120 – N130 / 18° à 55° NE ;  F2 : N70 / 20° à 22° NW. On note également la présence de joints à remplissage argileux inscrits entre les plans de schistosité et marquant des glissements bancs sur bancs :

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Carte 5 : Levé géologique au 500

ème

du site du barrage Bab Ouender [1]

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4. Synthèse générale Les coupes dressées sur le site du barrage projeté révèlent une lithologie relativement nette loin d’être compliquée répartie comme suit en partant de la surface de la zone d’étude :  Une couche mince de terrains de couverture dont la puissance est variable de 5 à 10m et les vitesses sismiques enregistrées ne dépassent pas 1000 m/s. Ils sont constitués respectivement, d’éboulis de pente en haut des rive et des éléments de la terrasse ancienne ou des alluvions de l’Oued en fond de vallée ;  Une couche plus épaisse de calcaires marneux fracturés, altérés et décomprimés, présentant des vitesses de 2000 à 2500 m/s, plus développé en rive droite qu’en rive gauche et quasiment absente en fond de vallée;  Le substratum calcaire marneux sain, montrant des vitesses allant de 3500 m/s à 5000 m/s, semble être infini en profondeur constituant une couche compétente continue atteinte vers 15m en rive gauche et dépassant 30m en rive droite.

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CHAPITRE III : MATERIAUX DE CONSTRUCTION

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate Introduction Le coût d’une digue en terre est d’autant moins élevé que les sols utilisés pour sa construction proviennent de gisements plus proches. Il s’ensuit que, dans la plupart des cas, on a intérêt à utiliser les matériaux disponibles au voisinage du chantier. Ceux-ci déterminent le type de l’ouvrage.

I. INVENTAIRE DES ZONES D’EMPRUNTS POTENTIELS Les possibilités de zones d’emprunt retenues sont les suivantes : 

Les terrasses alluvionnaires à graviers et galets situées dans le bassin de la retenue, pouvant fournir les matériaux de recharge pour la digue ;



Les terrasses à dominance limoneuse se trouvant en amont de l’axe du barrage. Ces terrasses peuvent produire les fines et sables pour le noyau des batardeaux ainsi que les filtres et drain et noyau pour la digue de col.



Zone d’emprunt rocheuse : Les terrains rocheux susceptibles de servir d’emprunt en enrochements à proximité du barrage consistent en de larges affleurements calcaires du Lias inférieur et moyen situés en dessus de la cote de la retenue du côté rive droite (zone ES2) de l’oued et en rive gauche de l’oued à environ 4.5 km en amont de l’axe du barrage (zone ES1).

II. RESULTATS DES ESSAIS GEOTECHNIQUES 1. Terrasses limono-argileuses Les travaux de reconnaissances consistent ainsi en des puits manuels, creusés dans les terrasses alluviales situées à l’amont de l’axe du barrage. Ces reconnaissances ont pour objet la définition des caractéristiques qualitative et quantitative des alluvions et limons argileux des terrasses. Six terrasses limoneuses ont été identifiées pour ces reconnaissances et sont disposées de l’amont vers l’aval comme suit : -

Zone LA1 : avec 7 puits

-

Zone LA2 : avec 5 puits

-

Zone LA3 : avec 2 puits

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate -

Zone LA4 : avec 6 puits

-

Zone LA5 : avec 4 puits

-

Zone LA6 : avec 2 puits

La localisation des zones d'emprunts de ces terrasses limoneuses est présentée par la carte de localisation des zones d'emprunts des matériaux de construction du barrage Bab Ouender : carte 6 ci-après. La reconnaissance in situ sur la zone d’emprunt en matériaux fins s’est basée sur la réalisation de 26 puits dans les dépôts de sols fins. Ces prélèvements ont subi des essais au laboratoire dont le résultat est présenté ci-après :  ESSAIS D’IDENTIFICATION : Les essais d’identification réalisés sont : - Limites d’Atterberg - Analyse granulométrique - Densité-Teneur en eau - Sédimentométrie Les tableaux qui suivent présentent les principaux résultats de ces essais : W (%)

M/V

WL (%)

WP (%)

IP (%)

17.2

14.05

(Kg/m3)

Terrasse

6.87

1836.45

31.28

Limono- Argileuses

D max ≥ 50 mm

≥ 2mm

(mm) Terrasse Limono-

63

2mm

à ≤ 80 um

80 um

0.06

9.5

28.36

61.96

80um à 20um à ≤ 2um 20 um

2um

26.61

18.29

17.05

Argileuses Tableau 7 : Résultats des essais d'indentification des terrasses Limono-Argileuses

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate  ESSAIS TRIAXIAUX TCU+U : Trois échantillons intacts prélevés dans des boites métalliques ont fait l’objet d’essais triaxiaux consolidés non drainés avec mesures de la pression interstitielle ; Les résultats de ces essais ont donné les caractéristiques mécaniques moyennes des matériaux testés :  Cohésion : C = 39 KPa  Angle de frottement : ϕ = 22°

2. Terrasses alluvionnaires Ces alluvions sont susceptibles de constituer les matériaux de recharge de la digue du barrage projeté. Il s’agit de quatre zones d’alluvions grossières qui ont été identifiées pour ces reconnaissances et sont disposées de l’amont vers l’aval comme ci-après : 

Zone AG1 : avec 7 puits ;



Zone AG2 : avec 4 puits ;



Zone AG3 : avec 4 puits ;



Zone AG4 : avec 5 puits.

La localisation des zones d'emprunts de ces terrasses alluvionnaires est présentée par la carte 6 ci-après.  ESSAIS D’IDENTIFICATION : Le tableau suivant présente les principaux résultats des essais d’identification réalisés: Zone

WL (%)

Moyenne

21,65

WP

IP

Dmax

(%)

(%)

(mm)

NM

NM

309,07

> 50mm

47,32

> 2mm

79,83

2 mm à 80 µm

17,51

< 80 µm

2,66

Générale

Deval Sec

Deval Humide

Los Angeles

Coefficient

ρs (Kg/m3)

ES (%)

Aplatissement

12,21

4,37

22,22

33,53

2643,22

62,33

Tableau 8 : Résultats des essais d'identification sur les terrasses alluvionnaires

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Carte 6: Carte de localisation des zones d'emprunts des matériaux de construction du barrage Bab Ouender/ Province de Taounate [1]

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CHAPITRE VI : CONTEXTE GENERAL DU PROJET

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate Introduction Un barrage est un ouvrage hydraulique de grande envergure, son implantation nécessite donc de nombreuses études préalables qui feront une base solides pour la prise de décision éclairée et réussie en matière du choix du site et du type de l’ouvrage projeté. Les critères qui président au choix du type d’ouvrage à adopter sont dictés conjointement par les conditions géologiques et géotechniques du site d’implantation, et par les

données

topographiques et hydrologiques du bassin versant. Et d’ailleurs, ces critères qui ont été pris en compte lors de la justification du choix du type de l’ouvrage du barrage Bab Ouender dans la province de Taounate : Objet et sujet de la présente étude.

I. BARRAGE PRINCIPAL L’axe du barrage a été implanté au droit du resserrement maximal de la vallée de l’oued Ouergha dans les calcaires marneux du Cénomanien constituant le substratum. Ces derniers constituent les terrains en place surmontés par les formations allochtones du Néocomien en haut de la rive gauche et en aval de l’axe du barrage. En amont, ces calcaires marneux disparaissent au profit d’une bande marno-calcaire décomprimée et des calcaires du « Sof » de Tachka. Etant donné que la fondation est située à des profondeurs de l’ordre d’une vingtaine de mètres en rive droite dépassant par endroits 35 m et à des profondeurs de l’ordre d’une dizaine voire une quinzaine de mètres en rive gauche. L’implantation d’un barrage poids imposerait impérativement des volumes extravagants de béton et surtout un volume phénoménal de fouilles si l’on tient compte des pentes douces à adopter pour les sorties de fouilles en considérant la tranche d’altération non-négligeable. A cela s’ajoute en rive droite, les dispositions de soutènement à prévoir pour des talus de plus d’une cinquantaine de mètres de hauteur dans un terrain remanié et à pendage défavorable.  Partant de ces considérations, un barrage poids a été aisément écarté des variantes du barrage projeté. Le choix étant porté sur un barrage souple, les trois variantes digue zonée, digue homogène ou en enrochements à masque amont, peuvent être adoptées. Les raisons qui président en faveur de ce choix, sont : l’aspect sismogène de la région,

la disponibilité des matériaux de

construction en quantité suffisante dans la zone de la future retenue, et la possibilité de minimiser les fouilles pour la tranchée parafouille ou pour la plinthe par rapport à un barrage poids. Mémoire de projet de fin d’étude/ EMI/G.MIN/HGI

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II. DIGUE DE COL Etant donné les conditions topographiques du site et la grande taille de la cuvette, une fermeture hydraulique de la retenue s’impose au large de la rive droite, au droit du col calé à la cote 382 NGM. En effet, la topographie est très élargie au droit de ce col, donnant un linéaire de 550 m en crête pour une hauteur d’une quinzaine de mètres sur le terrain naturel. Les pentes très douces sont de l’ordre de 10 et 15 % respectivement en rive droite et rive gauche. Ainsi, en tenant compte des conditions topographique et géologique du col et de la disponibilité des matériaux fins et alluvionnaires, le choix du type d’ouvrage de fermeture prévu s’est porté sur une digue zonée. La Figure suivante représente la vue en plan de la digue principale et de la digue de col :

Figure 16 : Vue en plan de disposition de la digue de col par rapport au barrage projeté

III. OUVRAGES ANNEXES  Evacuateur de crues Les conditions géologiques des terrains de la rive droite imposent l’implantation de l’évacuateur en rive gauche. Il s’agit d’un évacuateur de crues à seuil libre suivi d’un coursier et terminé par une cuillère. La largeur du seuil déversant et du coursier vaut 20 m.  Dérivation provisoire L’ouvrage de dérivation provisoire a été implanté en rive droite. Un choix dicté par le fait que cette rive permet une meilleure restitution vers l’aval et offre une emprise importante pour les Mémoire de projet de fin d’étude/ EMI/G.MIN/HGI

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate travaux dans le lit de l’oued. Il s’agit de deux conduites, de dimensions (11m*11m) chacun plongé sur un linéaire de 330 m sous digue.  Vidange de fond En en phase d’exploitation du barrage, un pertuis de la vidange de fond implanté en bas de la rive droite sera aménagé en vidange de fond. Il s’agit de deux pertuis de dimensions (3m*6m) chacun.  Prise d’eau - Prise usinière : Il s’agit d’une galerie souterraine de diamètre circulaire égale à 3000 mm. Car son implantation en rive droite imposerait un passage dans des terrains altérés nécessitant des soutènements importants de la galerie Vue la taille de la retenue du barrage, cet ouvrage profitera d’une emprise suffisante pour une implantation en galerie et à mi-pente en rive gauche. - Prise agricole : Elle est composée d’une conduite métallique de diamètre 800 mm disposée sur le parement amont du barrage en rive droite. - Prise AEP : La prise destinée à l’alimentation en eau potable est composée de quatre conduites métalliques de diamètre 800mm disposées sur le parement amont du barrage en rive droite. Le plan ci-contre représente la vue en plan de la variante digue zonée et ses ouvrages annexes :

Figure 17 : Vue en plan de la variante digue zonée et ses ouvrages annexes

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CHAPITRE V : ETUDE DE STABILITE DU BARRAGE BAB OUENDER

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Introduction Dans le présent projet, le choix du type de barrage projeté sur Oued Ouergha dans la province de Taounate étant porté sur un barrage souple, toutes les variantes offertes par ce type de barrage peuvent être adoptées. Ainsi, nous allons procéder à une étude de stabilité détaillée des trois variantes retenues : 

Variante 1 : Digue en Enrochement à Masque Amont ;



Variante 2 : Digue Zonée ;



Variante 3 : Digue homogène.

Compte tenu des variations des conditions géologiques et des caractéristiques géotechniques de la fondation tout au long de l’emprise du barrage projeté, le calcul de stabilité sera mené pour chaque variante, en considérant trois profils distincts : 

Profil Fond de Vallée;



Profil Rive Droite;



Profil Rive Gauche.

I. PRESENTATION DU LOGICIEL ET METHODE DE CALCUL Les calculs de stabilité seront menés conjointement à l’aide des logiciels SLOPE/W et SEEP/W qui sont des modules intégrés dans la fenêtre GEOSTUDIO 2007 (version 7.1). Le premier permet de déterminer le facteur de sécurité minimum des talus en faisant la recherche automatique du cercle de glissement. Tandis que le deuxième sert à générer la ligne de saturation (qu’exploite SLOPE pour le calcul de stabilité) et modéliser l’écoulement à travers la digue et la fondation du barrage. Ainsi, l’analyse de stabilité du remblai est traitée comme un problème d’équilibre limite d’une masse de sol ayant tendance à se séparer du reste du remblai suivant une surface de rupture privilégiée. Slope/W permet également l’utilisation simultanée de plusieurs méthodes classiques de calcul à la rupture telles que : Spencer, Bishop, Fellenius, Morgenstern - Price…. Qui se différencient aussi bien par la forme des surfaces de rupture que par l’expression générale de l’équilibre. (Cf. Annexe 2) Pour la présente analyse, tous les calculs de stabilité des talus seront menés en adoptant la méthode Morgenstern – Price. Le choix de cette méthode est justifié par une étude explicative et comparative des différentes méthodes de calcul présentée dans l’Annexe 3. Mémoire de projet de fin d’étude/ EMI/G.MIN/HGI

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II. CAS DE CHARGE Les cas de charge suivant seront étudiés pour chaque profil : FDV, RD et RG, pour les deux parements amont et aval de la variante du barrage considérée. Au total 11 cas de charge seront étudiés et sont comme suit :  Cas de charge : Fin de construction, talus amont et aval, avec et sans séisme ;  Cas de charge : Retenue normale, talus amont et aval, avec et sans séisme ;  Cas de charge : Plus hautes eaux, talus aval, avec et sans séisme ;  Cas de charge : Vidange rapide, talus amont, sans séisme. Notons que la stabilité à l’occurrence d’un séisme est effectuée par la méthode pseudostatique qui consiste à assimiler le séisme à une accélération horizontale permanente. Dans le cas présent, l’étude sera conduite avec un coefficient sismique de 0.14 g justifié par la carte du zonage sismique du Maroc fournie par le règlement parasismique 2008. (Cf. § Sismicité, Chapitre II).

III. COEFFICIENT DE SECURITE REQUIS Le calcul de stabilité du talus est effectué dans le but de déterminer le coefficient de sécurité minimal qui garantit le bon fonctionnement de l'ouvrage et qui reste toutefois le plus économique. Le tableau suivant fournit, pour chaque cas de charge, le coefficient de sécurité minimum requis qui assure la stabilité des talus amont et aval. Dans la présente analyse, nous allons adopter pour référence, les valeurs justifiées dans l’ouvrage : Embankment Dams [4] de Ashok Chugh : un ouvrage reconnu à l’échelle internationale. Cas de charge Fin de Construction (FC)

Retenue Normale (RN)

Plus Hautes Eaux (PHE)

Séisme

Fs adoptés

-

1.3

+ 0.14g

1.0

-

1.5

+ 0.14g

1.0

-

1.2

+ 0.14g

1.0

-

1.3

Vidange Rapide (VR)

Tableau 9 : Coefficients requis pour Le calcul de stabilité.

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate Il est à noter que les valeurs du coefficient de sécurité données par l’ouvrage cité ci-dessus serviront comme référence pour la présente analyse de stabilité.

IV. ETUDE DE STABILITE DES VARIANTES DU BARRAGE BAB OUENDER Le choix des fruits des talus amont et aval n’est pas évident. En effet, il conditionne aussi bien la stabilité du parement que le volume des matériaux mis en place pour la recharge du remblai. Raison pour laquelle nous allons procéder à une étude de sensibilité sur les pentes des parements amont et aval pour chaque variante, afin d’aboutir aux fruits minima qui assureront une stabilité satisfaisante. Les calculs de stabilité seront effectués en considérant des coupes perpendiculaires aux axes des digues considérées, correspondant aux hauteurs maximales en fond de vallée ainsi que sur les rives tout en se basant sur les données géotechniques retenues pour le calcul.

1. Variante 1 : Barrage en Enrochement à Masque Amont 1.1. Coupes- types du barrage Les coupes types envisagées de la variante digue zonée du barrage Bab Ouender se présentent comme suit :  Profil Fond De Vallée

Figure 18: Coupe-type en fond de vallée de la variante digue en enrochement à masque amont

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate  Profil Rive Droite :

Figure 19: Coupe-type en rive droite de la variante digue en enrochement à masque amont

 Profil Rive Gauche :

Figure 20: Coupe-type en rive gauche de la variante digue en enrochement à masque amont

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate 1.2. Paramètre géotechniques Les caractéristiques mécaniques prises en considération pour les différents matériaux de la digue sont récapitulées dans le tableau suivant : Matériaux

ɣ (KN/m3)

φ (°)

C (KPA)

Ru

K (m/s)

Alluvion du barrage

26.5

38

0

0

10-4

Substratum altéré

26.5

36

5

0.2

10-6

Substratum sain

26.5

34

10

0.4

10-7

Enrochement

26.5

40

1

0

10-3

Eboulis de pente

26

38

0

0

5.10-4

Béton

24

40

200

0

10-12

Transition

23.5

40

1

0

10-6

Tableau 10 : Caractéristiques géotechniques des matériaux de la digue.

Avec :

ɣ : Poid volumique de l’eau C : Cohésion Φ : Angle de frottement K : Perméabilité Ru : Coefficient de la pression interstitielle :

Ru = µ/ (ɣ*h)

µ : pression interstitielle au point considéré. ɣ: Poids volumique de la recharge au-dessus du point considéré. h : hauteur de la recharge au-dessus du point considéré. 1.3. Etude de sensibilité sur les fruits des talus Dans cette partie, nous examinons la sensibilité des talus afin de retrouver les fruits les plus adaptés à notre variante en raisonnant uniquement sur le profil fond de vallée étant le cas le plus défavorable du point de vue stabilité.

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate  Pour les talus 2.5H/1V à l’amont et 2.2H/1V à l’aval :

Cas de charge Fin de Construction (FC) Retenue Normale (RN) Plus Hautes Eaux (PHE) Vidange Rapide (VR)

Séisme

Talus Amont 2.5H/1V

Talus Aval 2.2H/1V

Fs Requis

+ 0.14g + 0.14g + 0.14g

1.815 1.303 4.838 2.897 -

1.636 1.234 1.692 1.235 1.638 1.101

1.3 1 1.5 1 1.2 1

-

1.417

-

1.3

Tableau 11 : Résultats du calcul de stabilité pour les fruits 2.5H/1V en amont et 2.2H/1V en aval/ profil fond de vallée/variante : digue en enrochement à masque amont

Les coefficients de sécurités obtenus pour cette combinaison de fruits sont largement supérieurs aux valeurs requises. Et par conséquent, il faut raidir les pentes des talus.  Pour les talus 1.7H/1V à l’amont et 2H/1V à l’aval : Cas de charge Fin de Construction (FC) Retenue Normale (RN) Plus Hautes Eaux (PHE) Vidange Rapide (VR)

Séisme

Talus Amont 1.7H/1V

Talus Aval 2H/1V

Fs Requis

+ 0.14g + 0.14g

1.496 1.146 4.103 2.753

1.560 1.180 1.600 1.174

1.3 1 1.5 1

-

-

1.600

1.2

+ 0.14g -

1.146

1.077 -

1 1.3

Tableau 12 : Résultats du calcul de stabilité pour les fruits 1.7H/1V en amont et 2H/1V en aval/ profil fond de vallée/variante : digue en enrochement à masque amont.

Il est encore possible de raidir les talus puisque les coefficients de sécurités obtenus restent supérieurs aux valeurs exigées.

Mémoire de projet de fin d’étude/ EMI/G.MIN/HGI

Page 75

Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate  Pour les talus 1.6H/1V à l’amont et 1.8H/1Và l’aval : Cas de charge Fin de Construction (FC) Retenue Normale (RN) Plus Hautes Eaux (PHE) Vidange Rapide (VR)

Séisme

Talus Amont 1.6H/1V

Talus Aval 1.8H/1V

Fs Requis

+ 0.14g + 0.14g

1.477 1.102 4.035 2.682

1.544 1.140 1.542 1.138

1.3 1 1.5 1

-

-

1.399

1.2

+ 0.14g

-

1.019

1

-

1.302

-

1.3

Tableau 13 : Résultats du calcul de stabilité pour les fruits 1.6H/1V en amont et 1.8H/1V en aval/ profil fond de vallée/variante : digue en enrochement à masque amont

Pour cette combinaison de fruits, la majorité des coefficients de sécurité se rapprochent des valeurs requises.  Pour les talus 1.5H/1V à l’amont et 1.6H/1V à l’aval : Cas de charge Fin de Construction (FC) Retenue Normale (RN) Plus Hautes Eaux (PHE) Vidange Rapide (VR)

Séisme

Talus Amont 1.5H/1V

Talus Aval 1.6H/1V

Fs Requis

+ 0.14g + 0.14g

1.431 1.061 3.561 2.304

1.488 1.007 1.493 1.074

1.3 1 1.5 1

-

-

1.169

1.2

+ 0.14g

-

0.864

1

-

1.246

-

1.3

Tableau 14 : Résultats du calcul de stabilité pour les fruits 1.5H/1V en amont et 1.6H/1V en aval/ profil fond de vallée/variante : digue en enrochement à masque amont

Cette combinaison est à écarter car les fruits ne satisfont pas la stabilité pour tous les cas de charge examinés.  D’après cette étude de sensibilité, il s’avère que les fruits des talus optimum pour un barrage en enrochement à masque amont correspondent à 1.6H/1V à l’amont et 1.8H/1V à l’aval. C’est d’ailleurs ces fruits qu’on va retenir pour cette variante.

Mémoire de projet de fin d’étude/ EMI/G.MIN/HGI

Page 76

Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate 1.4. Coefficient de sécurité retenu Le cas dimensionnant la stabilité du barrage étant le profil fond de vallée. Les fruits retenus sont 1.6H/1V à l’amont et 1.8H/1V à l’aval. Le calcul de stabilité sera ensuite réalisé pour les profils rive droite et rive gauche pour ces fruits afin de confirmer la stabilité totale du barrage sur toute son emprise. Les coefficients de sécurité obtenus du calcul effectué à l’aide du logiciel GeoStudio sont dressés dans les tableaux suivants :  Profil fond de vallée Le tableau donnant les coefficients de sécurité calculés pour ce profil est présenté précédemment dans l’étude de sensibilité correspondant au cas des fruits retenus : 1.6H/1V à l’amont et 1.8H/1V à l’aval. (Cf. § Etude de sensibilité. Tableau 13).  Profil rive droite Cas de charge

Fin de Construction (FC)

Retenue Normale (RN)

Plus Hautes Eaux (PHE) Vidange Rapide (VR)

Talus Amont

Talus Aval

1.6H/1V

1.8H/1V

-

1.342

1.621

1.3

+ 0.14g

1.025

1.188

1

-

2.508

1.626

1.5

+ 0.14g

1.777

1.192

1

-

-

1.611

1.2

+0.14g

-

1.184

1

-

1.445

-

1.3

Séisme

Fs Requis

Tableau 15 : Résultats du calcul de stabilité pour les fruits 1.6H/1V en amont et 1.8H/1V en aval/ profil rive droite/variante : digue en enrochement à masque amont

 Profil rive gauche Talus Amont

Talus Aval

1.6H/1V

1.8H/1V

-

1.859

1.381

1.3

+ 0.14g

1.444

1.029

1

-

2.526

1.562

1.5

+ 0.14g

1.760

1.128

1

-

-

1.499

1.2

Plus Hautes Eaux (PHE)

+0.14g

-

1.138

1

Vidange Rapide (VR)

-

1.413

-

1.3

Cas de charge

Fin de Construction (FC)

Retenue Normale (RN)

Séisme

Fs Requis

Tableau 16 : Résultats du calcul de stabilité pour les fruits 3H/1V en amont et 2.4H/1V en aval/ profil rive gauche/variante : digue en enrochement à masque amont

Mémoire de projet de fin d’étude/ EMI/G.MIN/HGI

Page 77

Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate Les coefficients de sécurité calculés sont supérieurs à ceux requis. Ainsi, aucun risque de glissement n’est à craindre pour tous les cas de charges examinés aussi bien dans les rives qu’en fond de vallée. Les fruits : 1.6H/1V à l’amont et 1.8H/1V à l’aval semblent être les mieux adaptés pour la variante digue en enrochement à masque amont. Les surfaces de glissement critiques ainsi que les facteurs de sécurité minimums sont représentés dans l’annexe 4.

2. Variante 2 : Barrage en Digue zonée 2.1.

Coupe type du barrage

Les coupes types envisagées de la variante digue zonée du barrage Bab Ouender se présentent comme suit  Profil Fond De Vallée

Figure 21 : Coupe-type en fond de vallée de la variante digue zonée

 Profil Rive gauche

Figure 22 : Coupe-type en rive gauche de la variante digue zonée

Mémoire de projet de fin d’étude/ EMI/G.MIN/HGI

Page 78

Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate  Profil Rive droite

Figure 23: Coupe-type en rive droite de la variante digue zonée

2.2.

Paramètre géotechniques

Les caractéristiques mécaniques prises en considération pour les différents matériaux de la digue sont récapitulées dans le tableau suivant : Matériaux

ɣ (KN/m3)

C (KPA)

φ (°)

Ru

K (m/s)

Recharge Alluvionnaire

26.5

5

36

0

10-5

Noyau

18.5

39

22

0.4

10-7

Filtre

20

0

25

0

5.10-3

Drain

20

0

30

0

10-2

Alluvions Oued

26.5

0

38

0

5.10-4

Eboulis de pente

26.5

0

38

0

5 .10-4

Substratum Sain

26.5

10

34

0.4

10-7

Substratum Altéré

26.5

5

36

0.2

10-6

Tableau 17 : Caractéristiques géotechniques des matériaux de la digue.

Mémoire de projet de fin d’étude/ EMI/G.MIN/HGI

Page 79

Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate 2.3.

Etude de sensibilité sur les fruits des talus

Les tableaux qui suivent récapitulent les résultats de l’étude de sensibilité effectuée sur les parements amont et aval de la variante digue zonée :  Pour les talus 2.6H/1V à l’amont et 2H/1V à l’aval : Cas de charge Fin de Construction (FC) Retenue Normale (RN) Plus Hautes Eaux (PHE)

Séisme

Talus Amont 2.6H/1V

Talus Aval 2H/1V

Fs Requis

+ 0.14g + 0.14g -

1.829 1.271 2.123 1.252 -

1.498 1.096 1.488 1.035 1.448

1.3 1 1.5 1 1.2

+ 0.14g

-

1.024

1

-

1.161

-

1.3

Vidange Rapide (VR)

Tableau 18 : Résultats du calcul de stabilité pour les fruits 2.6H/1V en amont et 2H/1V en aval/ profil fond de vallée/variante : digue zonée

Les valeurs du coefficient de sécurité correspondant à la vidange rapide et à la retenue normale sans séisme respectivement pour les talus amont et aval ne satisfont pas la stabilité de la digue. Il faut donc adoucir les pentes des talus.  Pour les talus 2.8H/1V à l’amont et 2.2H/1V à l’aval : Cas de charge Fin de Construction (FC) Retenue Normale (RN) Plus Hautes Eaux (PHE) Vidange Rapide (VR)

Séisme

Talus Amont 2.8H/1V

Talus Aval 2.2H/1V

Fs Requis

+ 0.14g + 0.14g

1.936 1.316 2.230 1.279

1.647 1.191 1.635 1.174

1.3 1 1.5 1

-

-

1.635

1.2

+ 0.14g

-

1.171

1

-

1.345

-

1.3

Tableau 19 : Résultats du calcul de stabilité pour les fruits 2.8H/1V en amont et 2.2H/1V en aval/ profil fond de vallée/variante : digue zonée

Les coefficients de stabilité calculés pour cette combinaison de fruits paraissent raisonnables et répondent aux conditions de stabilité exigées. Mémoire de projet de fin d’étude/ EMI/G.MIN/HGI

Page 80

Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate  Pour les talus 3H/1V à l’amont et 2.2H/1V à l’aval : Fond de vallée

+ 0.14g + 0.14g -

Talus Amont 3H/1V 2.027 1.350 2.457 1.379 -

Talus Aval 2.2H/1V 1,232 1.180 1.663 1.166 1.640

+ 0.14g

-

1.188

1

-

1.386

-

1,3

Séisme

Fin de Construction (FC) Retenue Normale (RN) Plus Hautes Eaux (PHE) Vidange Rapide (VR)

Fs Requis 1,3 1 1,5 1 1,2

Tableau 20 : Résultats du calcul de stabilité pour les fruits 3H/1V en amont et 2.2H/1V en aval/ profil fond de vallée/variante : digue zonée

 Pour les talus 3H/1V à l’amont et 2.4H/1V à l’aval :

Cas de charge Fin de Construction (FC) Retenue Normale (RN) Plus Hautes Eaux (PHE) Vidange Rapide (VR)

+ 0.14g -

Talus Amont 3H/1V 2.025 1.349 2.459 1.379 -

Talus Aval 2.4H/1V 1.751 1.219 1.771 1.231 1.793

+ 0.14g

-

1.265

1

-

1.390

-

1.3

Séisme -

Fs Requis 1.3 1 1.5 1 1.2

Tableau 21 : Résultats du calcul de stabilité pour les fruits 3H/1V en amont et 2.4H/1V en aval/ profil fond de vallée/variante : digue zonée

Pour ces deux combinaisons, les résultats obtenus dépassent largement les valeurs requises, ce qui n’est pas jugé rentable du point de vue économique.  L’étude de sensibilité réalisée révèle que les fruits des talus minima assurant la stabilité pour tous les cas de charge examinés sont : 2.8H/1V à l’amont et 2.2H/1V à l’aval. Une faible variation en dessous de ces valeurs entraine la déstabilisation du remblai alors que des talus plus doux nécessiteront plus de matériaux de construction. Il s’ensuit donc que ces fruits sont les mieux adaptés pour la variante barrage en digue zonée.

Mémoire de projet de fin d’étude/ EMI/G.MIN/HGI

Page 81

Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate 2.4.

Coefficient de sécurité retenu

Les fruits assurant la stabilité en fond de vallée étant 2.8H/1V à l’amont et 2.2H/1V à l’aval. Le calcul de stabilité est aussi réalisé pour les profils rive droite et rive gauche pour ces fruits afin de confirmer la stabilité du barrage au niveau des profils en rives. Les coefficients de sécurité obtenus du calcul effectué à l’aide du logiciel GeoStudio sont dressés dans les tableaux suivants :  Profil fond de vallée Le tableau donnant les coefficients de sécurité calculés pour ce profil est présenté précédemment dans l’étude de sensibilité correspondant au cas des fruits retenus : 2.8H/1V à l’amont et 2.2H/1V à l’aval. (Cf. § Etude de sensibilité. Tableau 19).  Rive gauche : Cas de charge Fin de Construction (FC) Retenue Normale (RN) Plus Hautes Eaux (PHE) Vidange Rapide (VR)

Séisme

Talus Amont 2.8H/1V

Talus Aval 2.2H/1V

Fs Requis

+ 0.14g + 0.14g

2.123 1.439 2.483 1.451

1.756 1.258 1.745 1.259

1.2 1 1.5 1

-

-

1.753

1.2

+ 0.14g

-

1.265

1

-

1.418

-

1.3

Tableau 22 : Résultats du calcul de stabilité pour les fruits 2.8H/1V en amont et 2.2H/1V en aval/ profil rive gauche/variante : digue zonée

 Rive droite :

Cas de charge Fin de Construction (FC) Retenue Normale (RN) Plus Hautes Eaux (PHE) Vidange Rapide (VR)

Séisme

Talus Amont 2.8H/1V

Talus Aval 2.2H/1V

Fs Requis

-

1.990

1.757

1.2

+ 0.14g

1.336

1.268

1

-

3.058

1.758

1.5

+ 0.14g

1.810

1.281

1

-

-

1.722

1.2

+ 0.14g

-

1.231

1

-

1.330

-

1.3

Tableau 23 : Résultats du calcul de stabilité pour les fruits 2.8H/1V en amont et 2.2H/1V en aval/ profil rive droite/variante : digue zonée

Mémoire de projet de fin d’étude/ EMI/G.MIN/HGI

Page 82

Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate En rives comme en fond de vallée, les coefficients de sécurité calculés pour les fruits retenus sont légèrement supérieurs à ceux requis ce qui satisfait pleinement les conditions de stabilité du barrage pour tous les cas de charge examinés. Les fruits 2.8H/1V à l’amont et 2.2H/1V à l’aval sont aussi bien sécuritaires qu’économiques. Et par conséquent, ce sont les mieux adaptés pour la variante digue à noyau étanche. Les surfaces de glissement critiques ainsi que les facteurs de sécurité minimums sont représentés dans l’annexe 5.

3. Variante 3 : Barrage en digue homogène 3.1.

Coupe type du barrage

Les coupes types envisagées pour la variante digue homogène du barrage Bab Ouender se présentent comme suit :  Profil Fond De Vallée :

Figure 24: Coupe type en fond de vallée de la variante digue homogèn

Mémoire de projet de fin d’étude/ EMI/G.MIN/HGI

Page 83

Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate  Profil Rive Droite :

Figure 25: Coupe type en rive droite de la variante digue homogène

 Profil Rive Gauche :

Figure 26: Coupe type en rive gauche de la variante digue homogène

Mémoire de projet de fin d’étude/ EMI/G.MIN/HGI

Page 84

Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate 3.2.

Paramètre géotechniques

Le tableau suivant récapitule l’ensemble des caractéristiques mécaniques et hydrauliques prises en considération pour les différents matériaux de la digue sont récapitulées dans: ɣ

Matériau

(KN/m3)

φ (°)

C (KPA)

Ru

K (m/s)

Limon-argileux

18.5

22

39

0.4

10-7

Enrochement

26.5

40

0

0

10-3

Drain

20

30

0

0

10-2

Eboulis de pente

26.5

38

0

0

5.10-4

Substratum altéré

26.5

36

5

0.2

10-6

Substratum sain

26.5

34

10

0.4

10-7

Tableau 24 : Caractéristiques géotechniques des matériaux de la digue.

3.3.

Etude de sensibilité sur les fruits des talus

Les tableaux suivants présentent les coefficients de sécurité obtenus en faisant varier les fruits des talus amont et aval raisonnant sur le profil en fond de vallée d’un barrage homogène afin de retrouver les fruits adaptés :  Pour les talus 4.8H/1V à l’amont et 3.5H/1V à l’aval :

Cas de charge Fin de Construction (FC) Retenue Normale (RN) Plus Hautes Eaux (PHE) Vidange Rapide (VR)

Séisme

Talus Amont 4.8H/1V

Talus Aval 3.5H/1V

Fs Requis

+ 0.14g + 0.14g -

2.569 1.756 2.844 1.423 -

2.036 1.643 1.762 1.243 1.691

1.3 1 1.5 1 1.2

+ 0.14g

-

1.206

1

-

1.583

-

1.3

Tableau 25 : Résultats du calcul de stabilité pour les fruits 4.8H/1V en amont et 3.5H/1V en aval/ profil fond de vallée/variante : digue homogène

Mémoire de projet de fin d’étude/ EMI/G.MIN/HGI

Page 85

Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate Les valeurs du coefficient de sécurité calculé sont largement supérieures à celles requises, ce qui nous ramène à raidir les pentes des talus.  Pour les talus 4.5H/1V à l’amont et 2.9H/1V à l’aval :

Cas de charge Fin de Construction (FC)

Séisme

Talus Amont 4.5H/1V

Talus Aval 2.9H/1V

Fs Requis

-

2.034

1.566

1.3

+ 0.14g

1.254

1.079

1

-

2.374

1.531

1.5

+ 0.14g

1.053

1.051

1

-

-

1.461

1.2

+ 0.14g

-

1.000

1

-

1.402

-

1.3

Retenue Normale (RN)

Plus Hautes Eaux (PHE) Vidange Rapide (VR)

Tableau 26 : Résultats du calcul de stabilité pour les fruits 4.5H/1V en amont et 2.9H/1V en aval/ profil fond de vallée/variante : digue homogène

Les valeurs du facteur de sécurité obtenues se rapprochent vraisemblablement aux normes exigées. Cette combinaison de fruits semble être adaptée à cette variante.  Pour les talus 2.6H/1V à l’amont et 2.7H/1V à l’aval :

Cas de charge Fin de Construction (FC) Retenue Normale (RN)

Plus Hautes Eaux (PHE) Vidange Rapide (VR)

Séisme

Talus Amont 2.6H/1V

Talus Aval 2.7H/1V

Fs Requis

-

1.459

1.460

1.3

+ 0.14g

1.026

1.018

1

-

1.682

1.437

1.5

+ 0.14g

0.916

1.005

1

-

-

1.399

1.2

+ 0.14g

-

0.974

1

-

0.853

-

1.3

Tableau 27 : Résultats du calcul de stabilité pour les fruits 2.6H/1V en amont et 2.7H/1V en aval/ profil fond de vallée/variante : digue homogène

Mémoire de projet de fin d’étude/ EMI/G.MIN/HGI

Page 86

Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate  Pour les talus 1.8H/1V à l’amont et 1.5H/1V à l’aval :

Cas de charge Fin de Construction (FC) Retenue Normale (RN) Plus Hautes Eaux (PHE) Vidange Rapide (VR)

Séisme

Talus Amont 1.8H/1V

Talus Aval 1.5H/1V

Fs Requis

+ 0.14g + 0.14g -

0.926 0.831 1.028 0.605 -

0.769 0.696 0.773 0.589 1.118

1.3 1 1.5 1 1.2

+ 0.14g

-

0.658

1

-

0.918

-

1.3

Tableau 28 : Résultats du calcul de stabilité pour les fruits 1.8H/1V en amont et 1.5H/1V en aval/ profil fond de vallée/variante : digue homogène

Les deux dernières combinaisons des fruits des talus sont loin de satisfaire les conditions de stabilité du barrage car donnant des facteurs de sécurité inférieurs aux normes requises. Il s’ensuit que ces combinaisons sont aisément écartées.  Ainsi, parmi tous les fruits testés, ceux qui paraissent satisfaisants pour le dimensionnement d’une digue homogène sont : 4.5H/1V à l’amont et 2.9H/1V à l’aval. Au-delà de ces valeurs, les fruits plus raides sont instables menaçant d’un risque de glissement, ou bien plus doux donc plus sécuritaires mais plus onéreux. 3.4.

Coefficients de sécurité retenus

Les parements assurant la stabilité en fond de vallée pour un barrage en digue homogène correspondent aux fruits : 4.5H/1V à l’amont et 2.9H/1V à l’aval. Le calcul de stabilité sera également effectué pour les profils rive droite et rive gauche pour ces fruits afin de confirmer la stabilité du barrage sur toute son étendue. Les tableaux ci-après présentent les coefficients de sécurité obtenus du calcul effectué à l’aide du logiciel GeoStudio pour les différents cas de charge imposés :  Profil fond de vallée Le tableau donnant les coefficients de sécurité calculés pour ce profil est présenté précédemment dans l’étude de sensibilité correspondant au cas des fruits retenus 4.5H/1V à l’amont et 2.9H/1V à l’aval. (Cf. § Etude de sensibilité. Tableau 26). Mémoire de projet de fin d’étude/ EMI/G.MIN/HGI

Page 87

Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate  Profil rive droite Cas de charge

Fin de Construction (FC)

Retenue Normale (RN)

Plus Hautes Eaux (PHE) Vidange Rapide (VR)

Talus Amont

Talus Aval

4.5H/1V

2.9H/1V

-

2.471

2.240

1.3

+ 0.14g

1.529

1.489

1

-

3.462

2.108

1.5

+ 0.14g

1.493

1.404

1

-

-

2.148

1.2

+ 0.14g

-

1.376

1

-

1.503

-

1.3

Séisme

Fs Requis

Tableau 29 : Résultats du calcul de stabilité pour les fruits 4.5H/1V en amont et 2.9H/1V en aval/ profil rive droite/variante : digue homogène

 Profil rive gauche

Cas de charge

Fin de Construction (FC)

Retenue Normale (RN)

Plus Hautes Eaux (PHE) Vidange Rapide (VR)

Talus Amont

Talus Aval

4.5H/1V

2.9H/1V

-

3.871

3.299

1.3

+ 0.14g

1.541

1.612

1

-

5.939

4.240

1.5

+ 0.14g

1.800

2.093

1

-

-

5.070

1.2

+ 0.14g

-

2.007

1

-

3.582

-

1.3

Séisme

Fs Requis

Tableau 30 : Résultats du calcul de stabilité pour les fruits 4.5H/1V en amont et 2.9H/1V en aval/ profil rive gauche/variante : digue homogèn

Les coefficients de sécurité calculés sont aussi satisfaisants en rives qu’en fond de vallées. Ainsi, aucun risque de glissement n’est à craindre pour tous les cas de charges examinés ce qui confirme que les fruits adoptés: 4.5H/1V à l’amont et 2.9H/1V à l’aval s’avèrent les mieux adaptés pour la variante barrage en digue homogène. Les surfaces de glissement critiques ainsi que les facteurs de sécurité minimums sont représentés dans l’annexe 6. Mémoire de projet de fin d’étude/ EMI/G.MIN/HGI

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V. SYNTHESE ET INTERPRETATION DU CALCUL DE STABILITE L’analyse des résultats du calcul de stabilité menés à l’aide du logiciel SLOPE/W en pour les trois variantes envisagées du barrage Bab Ouender en considérant les trois profils permet de tirer les conclusions suivantes : L’étude de sensibilité menée sur les fruits des talus sous différents cas de charge a révélé que la stabilité est assurée à partir des valeurs bien définies des fruits des talus. Ces valeurs diffèrent d’une variante à une autre en fonction des paramètres géotechniques et hydrauliques des matériaux qui la constituent. Les fruits des talus retenus pour le dimensionnement des digues envisagées correspondent aux combinaisons des talus amont et aval qui font le compromis entre :  Le critère de sécurité en répondant aux valeurs de coefficient de sécurité exigées  Le critère économique en mettant en œuvre le volume minimal de matériaux de construction. Le tableau suivant synthétise les fruits des talus adoptés pour chaque variante du barrage projeté : Fruit retenu Variante

Talus amont

Talus aval

Digue en enrochement à masque amont

1.6H/1V

1.8H/1V

Digue zonée

2.8H/1V

2.2H/1V

Digue homogène

4.5H/1V

2.9H/1V

Tableau 31 : Tableau : fruits des talus adoptés pour chaque variante du barrage projeté

La condition de stabilité étant aisément satisfaite pour le profil fond de vallée, qui constitue d’ailleurs le profil dimensionnant les talus des digues, le calcul de stabilité sera également mené pour les profils rive gauche et rive droite en considérant les fruits retenus afin de confirmer la stabilité du barrage sur toute son emprise. Les résultats des coefficients de sécurité calculés ont donné des facteurs de sécurité en fond de vallée qui coïncident sensiblement avec les normes de sécurité requises. Il est à noter que les valeurs du coefficient de sécurité calculées au niveau des profils des rives dépassent les valeurs requises. Toutefois, nous ne pourrons encore raidir les talus car ceci entrainera impérativement la déstabilisation de la digue en fond de vallée étant le profil dimensionnant sur lequel a été menée l’étude de sensibilité. Mémoire de projet de fin d’étude/ EMI/G.MIN/HGI

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CHAPITRE VI : MODELISATION DE L’ECOULEMENT

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Introduction Dans ce chapitre, nous allons modéliser l’infiltration de l’eau de la retenue à travers le barrage et sa fondation pour les trois variantes retenues dans l’étude. La modélisation sera effectuée à l’aide du logiciel SEEP/W de GeoStudio 2007, qui permettra de retrouver le niveau atteint par la surface libre de l’eau exprimée par la ligne de saturation, la pression interstitielle dans le corps du barrage, ainsi que le débit de fuite dû aux infiltrations.

I. TEST DU MODELE NUMERIQUE SEEP/W Il est nécessaire d’évaluer l’exactitude des résultats du logiciel SEEP/W avant de l’adopter dans notre étude d’infiltration. Voici un aperçu sur l’équation que résout SEEP/W dans le cas de l’écoulement à travers une digue : Equation en régime transitoire :

En régime permanent, le deuxième membre s’annule. De plus, la résolution numérique de l’équation de l’écoulement peut se faire par deux méthodes admises : la méthode des différences finies et celle des éléments finis. SEEP/W utilise la méthode des éléments finis qui est la mieux adaptée vu qu’elle permet de surpasser les différentes difficultés dues aux irrégularités du domaine d’étude, d’une part par la subdivision du domaine en un système équivalent en éléments finis interconnectés par des nœuds, et d’autre part, par son aptitude à approcher le problème à un autre permettant de le convertir à un système linéaire qui peut être aisément résolu. Pour s’assurer de la convergence des résultats des méthodes analytiques et numériques, nous allons effectuer un test sur un cas très simple qui est celui d’une digue triangulaire.

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1. Méthode analytique Nous adoptons le croquis suivant sur lequel reposeront les calculs:

Figure 27: Croquis d'une digue triangulaire

Nous supposons que :  L’angle entre AC et CB égal à 45° ;  L = 2.H =10m  La perméabilité du corps de la digue : K=10-4 m3/s L’équation à résoudre est celle de Laplace exprimé comme suit :

Définition des conditions aux limites : Sur AB : h = z pour x = 2H-z

(1)

Sur AC : h= H pour z = x

(2)

Sur BC : h/z=0 pour z=0

(3)

Posons h( x, z)= X(x) + Z(z)

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate En remplaçant L’hypothèse sur h( x, z ) dans l’équation de Laplace, nous obtenons ce qui suit :

²h/x²=²X/x² ²X/x²= - ²Z/z² = a ²h/z²=²Z/z² La résolution de cette équation donne : X =a.x²/2 + b.x + c Z =-a.z²/2 + d.z + e Donc h ( x , y )= X(x) + Z(z) = a.(x²- z²)/2 + b.x + d.z + f

Identification des paramètres a, b, d et f : Nous avons les données suivantes : (2) → h( x=z, z) = (b + d ).z + f =H D’où b = -d et f = H L’équation revient : h ( x , z ) = a.(x² - z²)/2 + b.(x – z) + H → h(x, z= 2.H-x )=a.(x² - (4.H² + x² - 4.H.x ))/2 + 2b.(x – H) + H =z Donc h(x, z= 2H-x )= 2.a.(H.x - H²) +2.b.(x –H) + H = z= 2.H - x D’où

2.a.H + 2.b= -1

(3) → h(x, 0)/z=-b=0

b=0

Ayant 2.a.H + 2.b = -1 , a= -1/2.H En définitive : Nous avons : a = -1/2.H, b = -d = 0, f = H Donc h( x , z )= (z² - x²)/4.H + H Et puisque H = L/2 : h( x, z)= (z² -x²)/2.L + L/2 Mémoire de projet de fin d’étude/ EMI/G.MIN/HGI

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate Nous pouvons à présent calculer le débit suivant x et y : qx= -k.(dh/dx) = k. x/L qz= -k.(dh/dz) = k. z/L Le flux total traversant la digue calculé à travers la médiane perpendiculaire à la base de cette digue est égal à : Qx = qx. L/2= k. L/4 A.N :

Qx = 2,5.10-4 m2/s

2. Méthode numérique La conception de la digue triangulaire sur SEEP/W permettra de comparer entre les valeurs des deux méthodes ayant utilisé les mêmes dimensions de la digue étudiée précédemment. Le modèle numérique présente les résultats suivants :

Figure 28 : Résultat du modèle simplifié sur SEEP/W

Le débit infiltré à travers la médiane est égal à 2,9.10-4 m2/s. On peut en déduire que les deux modèles donnent des résultats dont la différence est négligeable. Nous utiliserons dans la suite de cette étude le logiciel SEEP/W pour évaluer l’infiltration à travers la fondation et le corps du barrage pour les trois variantes.

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II. ETUDE DES INFILTRATIONS POUR LES TROIS VARIANTES L’étude des infiltrations consiste essentiellement en la détermination des équipotentielles et des lignes de courant qui permettent ensuite de trouver les éléments suivants : 

La ligne de saturation, appelée aussi ligne phréatique représente le niveau de la surface libre dans le corps du barrage ou plus exactement, constitue la limite séparant la zone non-saturée et la zone saturée d’eau du barrage.



La pression de l’eau interstitielle, qui se développe à la base d’une certaine tranche est liée au poids de cette tranche du remblai. Cette pression se développe dans les pores du remblai lors de sa construction. Elle peut être déterminée à partir d’un réseau de lignes équipotentielles, c'est-à-dire de lignes reliant les points d’égal potentiel hydraulique au sein du barrage et des fondations. Une augmentation de cette pression peut être dangereuse pour la stabilité, elle peut être notamment la cause d’apparition de renards dans la partie amont du barrage.



Le débit de fuite dû aux infiltrations est obtenu à partir du réseau de lignes de courant, orthogonales aux équipotentielles. Ces lignes de courant représentent théoriquement la trajectoire de l’eau à travers le barrage. Si ce débit est trop important, le barrage ne fait pas son office, il faut alors augmenter la taille des parties imperméables du corps de la digue.

Dans cette partie, nous examinerons l’écoulement pour chacune des variantes et pour les trois profils considérés : Fond de vallée, rive droite et rive gauche, afin de quantifier l’infiltration sur toute l’étendue du barrage par le calcul des débits de fuite à l’entrée et à la sortie du barrage. Notons que les emplacements des entrées et des sorties diffèrent d’une variante à une autre.

1. Variante digue en enrochement a masque amont Dans ce qui suit, nous présentons les résultats de la modélisation des infiltrations à travers le corps et la fondation du barrage en cas la variante enrochement à masque amont, les figures illustrant le modèle dressé à l’aide de SEEP/W donnant la répartition des équipotentielles et des lignes de courant pour les trois profils considérés :

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate  Profil en fond de vallée : La figure 29 présente les équipotentielles pour la digue en enrochement à masque amont :

Figure 29 : Modèle présentant les équipotentielles pour la digue en enrochement à masque amont/ Profil fond de vallée

Les lignes de courant traversant le corps du barrage ainsi que sa fondation sont présentées dans le modèle suivant (Figure 30) :

Figure 30: Modèle présentant les lignes de courant pour la digue en enrochement à masque amont/ Profil fond de vallée

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate  Profil en rive droite : La figure 31 présente les équipotentielles en rive droite :

Figure 31: Modèle présentant les équipotentielles pour la digue en enrochement à masque amont/Profil rive droite

La figure 32 présente les lignes de courant en rive droite :

Figure 32: Modèle présentant les lignes de courant pour la digue en enrochement à masque amont/Profil rive droite

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate  Profil en rive gauche : La figure 33 présente les équipotentielles en rive gauche :

Figure 33 : Modèle présentant les équipotentielles pour la digue en enrochement à masque amont/Profil rive gauche

La figure 34 présente les lignes de courant en rive gauche :

Figure 34: Modèle présentant les lignes de courant pour digue en enrochement à masque amont/Profil rive gauche

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate On constate pour cette variante que le masque amont en béton assure pleinement sa fonction d’étanchéité vu que l’eau ne s’infiltre dans le corps du barrage qu’à partir du pied du talus amont à travers le contact enrochement/ fondation. Ceci étant en fond de vallée, ce qui n’est pas le cas dans les rives vue la présence du substratum altéré qui favorise l’infiltration à travers la fondation. . Les captures (a) et (b) de la figure 35 illustrent ce propos :

(a)

(b)

Figure 35 : Infiltration au pied du talus amont sur le profil en fond de vallée (a) et en rive gauche (b)/digue en enrochement à masque amont.

Le débit à la sortie pour le profil en rive gauche est égal à 2,83.10-6 m2/s ayant pour débit d’entrée 3,5.10-6 m2/s, la différence est due au fait qu’il y’a infiltration à travers le substratum altéré dans la fondation. Cette infiltration n’est pas aussi importante qu’en rive droite où on remarque qu’une partie importante de l’eau infiltrée à travers le pied amont du barrage n’atteint pas le pied aval vu la grande épaisseur du substratum altéré sur cette rive d’une part, et la topographie où la dénivelée entre les deux parements est d’une trentaine de mètres, ce qui donne un débit à la sortie du talus aval de 2,3.10-6 m2/s avec un débit d’entrée 4,5.10-6 m2/s. En fond de vallée, il n’y a pratiquement pas d’infiltration car le débit calculé à la sortie du barrage est 1.10-7 m2/s qui est identique au débit d’entrée.

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2. Variante digue zonée Pour la variante digue à noyau étanche, les résultats de la modélisation des infiltrations à travers le corps et la fondation du barrage donnant la répartition des équipotentielles et des lignes de courant pour les trois profils considérés se présentent comme suit :  Profil en fond de vallée : La figure 36 présente les équipotentielles en fond de vallée :

Figure 36: Modèle présentant les équipotentielles pour la digue zonée/Profil fond de vallée

La figure 37 présente les lignes de courant en fond de vallée :

Figure 37: Modèle présentant les lignes de courant pour la digue zonée/Profil fond de vallée

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate  Profil en rive droite : La figure 38 présente les équipotentielles en rive droite :

Figure 38: Modèle présentant les équipotentielles pour la digue zonée/Profil rive droite

La figure 39 présente les lignes de courant en rive droite :

Figure 39: Modèle présentant les lignes de courant pour la digue zonée/Profil rive droite

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate  Profil en rive gauche : La figure 40 présente les équipotentielles en rive gauche :

Figure 40: Modèle présentant les équipotentielles pour la digue zonée/Profil rive gauche

La figure 41 présente les lignes de courant en rive gauche :

Figure 41: Modèle présentant les lignes de courant pour la digue zonée/Profil rive gauche

Pour ce type de barrage, l’étanchéité est assurée par le noyau. Le drain cheminée a été inséré dans le modèle afin d’évacuer l’eau infiltrée à travers le corps du remblai et de protéger les recharges mises en place à l’aval du barrage. Le calcul du débit pour le profil fond de vallée Mémoire de projet de fin d’étude/ EMI/G.MIN/HGI

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate montre que le débit calculé à travers le noyau est de 3.10-7 m2/s et le débit à la sortie du drain à l’aval est de 2,5.10-7 m2/s. La différence est pratiquement négligeable donc nous pouvons dire que le drain-cheminée accomplit pleinement sa fonction de drainage de l‘eau vers l’aval. Pour le profil en rive droite, le débit calculé à travers le noyau est égal à 1,1.10-7 m2/s et est égal à 1,21.10-6 m2/s à la sortie du drain. Pour le profil en rive gauche, les fuites à travers le noyau valent 2,1.10-7 m2/s et à la sortie du drain 1,001.10-5 m2/s. la différence entre ces valeurs doit être prise en compte pour les mêmes raisons dictées dans le cas de la variante précédente.

3. Variante digue homogène Les figures présentées ci-après, donnent les résultats de la modélisation des infiltrations à travers le corps et la fondation du barrage en cas d’un barrage homogène, en donnant la configuration des équipotentielles et des lignes de courant pour les trois profils considérés :  Profil en fond de vallée : La figure 42 présente les équipotentielles en fond de vallée :

Figure 42: Modèle présentant les équipotentielles pour la digue homogène/Profil fond de vallée

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate La figure 43 présente les lignes de courant en fond de vallée :

Figure 43:Modèle présentant les lignes de courant pour la digue homogène/Profil fond de vallée

 Profil en rive droite : La figure 44 présente les équipotentielles en rive droite :

Figure 44: Modèle présentant les équipotentielles pour la digue homogène/Profil rive droite

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate La figure 45 présente les lignes de courant en rive droite :

Figure 45 : Modèle présentant les lignes de courant pour la digue homogène/Profil rive droite

 Profil en rive gauche : La figure 46 présente les équipotentielles en rive gauche :

Figure 46 : Modèle présentant les équipotentielles pour la digue homogène/Profil rive gauche

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate La figure 47 présente les lignes de courant en rive gauche :

Figure 47: Modèle présentant les lignes de courant pour la digue homogène/Profil rive gauche

Pour le cas de la variante digue homogène, le débit calculé en profil fond de vallée est égal à 2,01.10-6 m2/s à l’entrée et 1,01.10-6 m2/s à la sortie du barrage, ce qui implique une infiltration pratiquement négligeable à travers la fondation. Sur le profil en rive droite, le débit calculé à l’entrée du barrage vaut 2,01.10-6 m2/s et vaut 6,1.10-7 m2/s à la sortie, qui peut être justifié par l’effet de la dénivelée entre l’amont et l’aval du profil ainsi que par le problème d’infiltration à travers le substratum altéré. En rive gauche, le débit est égal à 1,71.10-6 m2/s à l’entrée et à 7,1.10-6 m2/s à la sortie où la différence est due à la présence d’une tranche altérée du substratum dans la fondation de cette rive.

III. CALCUL DU DEBIT TOTAL La connaissance des débits de sorties sur les trois profils étudiés permet de calculer les débits totaux pour chaque variante. Nous allons subdiviser la coupe rive-rive du barrage en trois parties sur lesquels reposerons nos calculs.

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Figure 48: coupe rive-rive du barrage bab ouender

Avec :  Longueur 1 : l1 égale à 158m  Longueur 2 : l2 égale à 60m  Longueur 3 : l3 égale à 280 m Nous adopterons les désignations suivantes pour ces calculs ci-dessous :  prd : Profil en rive droite  prg : Profil en rive gauche  pfv : Profil en fond de vallée Pour la variante digue en enrochement à masque amont, le débit total est calculé comme suit : Q = q(pfv)*l2 + q(prd)*13 + q(prg)*l1 A.N: Q = (1.10-4 l/s)*(60 m) + (2,3.10 - 3 l/s)*(280 m) + (2,83.10-3 l/s)*(158 m)

Q= 1.09 l/s

Pour la variante digue zonée, le débit total est calculé comme suit : Q = q(pfv)*l2 + q(prd)*13 + q(prg)*l1 A.N: Q = (2,5. 10 -4 l/s)*(60 m) + (1,21.10-3 l/s)*(280 m) + (1.001.10-2 l/s)*(158 m) Q = 1.934 l/s Pour la variante digue homogène, le débit total est calculé comme suit : Q = q(pfv)*l2 + q(prd)*13 + q(prg)*l1 A.N: Q = (1,01.10-3 l/s)*(60 m) + (6,1.10-4 l/s)*(280 m) + (7,1.10-3 l/s)*(158 m) Q= 1.353 l/s Mémoire de projet de fin d’étude/ EMI/G.MIN/HGI

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IV. SYNTHESE ET INTERPRETATION De cette étude d’infiltration, on constate que l’évolution de la pression interstitielle est croissante en allant du niveau de la retenue normale vers le substratum où on trouve les plus grandes pressions interstitielles. Ceci peut être expliqué par la grande charge supportée par cette fondation, et en se déplaçant vers le haut, ces couches supportent moins de charges et donc la pression est de plus en plus faible. Pour tous les profils en fond de vallée, les débits calculés à l’entrée et à la sortie du barrage ont pratiquement les mêmes valeurs. Ceci montre qu’il n’y a presque pas d’infiltration d’eau dans la fondation du barrage. Chose due au fait que l’ouvrage s’appuie sur une fondation imperméable à de faibles profondeurs. Ceci n’est pas le cas pour les deux rives, où nous constatons que pour toutes les variantes traitées, une variation entre les débits d’entrée et de sortie notamment en en rive droite. Telle variation est justifiée par la présence d’une tranche non négligeable du substratum altérée qui favorise l’infiltration. Par ailleurs, en rive gauche, la variation entre les débits d’entrée et de sortie existe mais faible par rapport à celle obtenue dans la rive droite. Ceci est dû à la présence d’une tranche altérée du substratum dont l’épaisseur atteint une quinzaine de mètres sur cette rive. On remarque que la pression en dessus de la ligne de saturation est négative vu l’absence d’eau dans cette partie. Le débit calculé en fond de vallée est égal à 9,2.10-6 m3/s à l’entrée et 8,95.10-6 m3/s à la sortie du barrage ce qui implique une infiltration à travers la fondation pratiquement négligeable. Sur le profil en rive droite, le débit de fuite à l’entrée du barrage est égal à 1,06.10-5 m3/s et à sa sortie 7,8.10-6 m3/s qui peut être justifié par la topographie et le problème d’infiltration à travers le substratum altéré cités précédement. En rive gauche, le débit de fuite est égal à 1.10-5 m3/s à l’entrée et à 8,8.10-6 m3/s à la sortie du à la présence d’une tranche altérée du substratum dans la fondation de cette rive. A l’issue de cette étude d’infiltration, et vue la présence d’un écoulement à travers la fondation, quoique faible, nous recommandons un traitement systématique de la tranche du substratum rocheux décomprimé et altéré avec raccordement du voile d’étanchéité partout au rocher sain qui est un horizon continu et suffisamment épais pouvant constituer un horizon étanche auquel pourra être rattaché le voile d’étanchéité.

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CHAPITRE VII : ETUDE ECONOMIQUE

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate Introduction L’aspect économique constitue un facteur décisif dans le choix de la variante qui pourra être adoptée finalement pour le barrage Bab Ouender. Dans ce sens, le présent chapitre consiste à évaluer le volume des matériaux utilisés dans le corps du barrage afin d’estimer le coût global nécessaire à sa construction. Cette analyse de coût se veut donc une comparaison d’estimation du coût de chaque variante – digue afin de déterminer la variante la plus économique.

I. DEMARCHE DE L’ANALYSE L’analyse de coût se fera comme suit : D’abord, nous allons établir la coupe rive-rive au droit du site du barrage pour mieux préciser l’emplacement des profils que nous allons adopter dans la présente étude ainsi que les distances séparent ces profils. Ensuite, l’étape suivante consiste à calculer la superficie des matériaux sur chaque profil, ensuite, à l’aide de la formule dite prismoidale (The Prismoidal Formula), nous pourrons calculer le volume de chaque matériau sur l’étendue du barrage. Finalement, une connaissance des prix unitaires pour chaque matériau permettra d’estimer le coût global de la construction du barrage. Le profil rive-rive suivant présente les tronçons considérés pour le calcul des volumes des matériaux utilisés :

Figure 49 : Profil rive-rive du barrage Bab Ouender

Les longueurs de ces tronçons sont présentées dans le tableau 32 : Tronçon

Tronçon 1

Tronçon 2

Tronçon 3

Tronçon 4

Tronçon 5

Longueur (m)

82

76

60

200

80

Tableau 32 : Distances entre les tronçons

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate Sur chacun de ces tronçons, nous allons calculer le volume des matériaux par la formule prismoidale suivante :

V= dj. [Si + Si+1 + √ (Si. Si+1)]/3 Avec :

Si : la superficie du matériau sur la section i Si+1 : la superficie du matériau sur la section i+1 dj : la distance entre les deux sections

Ces paramètres sont présentés plus clairement sur la figure 50 :

Figure 50: Profil rive-rive du barrage Bab Ouender

II. CALCUL DES COUTS GLOBAUX 1. VARIANTE 1: DIGUE EN ENROCHEMENT A MASQUE AMONT Nous présentons dans le tableau 33 les aires correspondantes à chaque matériau sur les extrémités limitant les tronçons, exprimé en m² : Matériaux

Enrochement

Transition

Alluvion

Béton

Extrémité droite

0

0

0

0

Rive droite

205.89

66.15

2369.56

23.98

Fond de vallée côté droit

1475.50

275.97

16878.41

58.42

Fond de vallée côté gauche

1475.50

275.95

16878.41

58.42

Rive gauche

233.88

123.30

3448.77

20.18

Extrémité gauche

0

0

0

0

Tableau 33 : Surfaces des matériaux de construction sur les sections des profils pour la variante digue en enrochement à masque amont

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate La formule citée précédemment permet d’obtenir les volumes des matériaux (exprimés en m3) dans toute l’étendue du barrage. Les résultats sont présentés dans le tableau 34 : Matériaux

Enrochement

Transition

Alluvion

Béton

Tronçon 1

6392.72

3370.2

94266.38

1596.896

Tronçon 2

58186.2121

14787.1365

708236.634

2861.953

Tronçon 3

88530.03

16556.778

1012704.48

3505.381

Tronçon 4

148835.601

31813.436

1704805.41

7988.577

Tronçon 5

5490.072

1763.979

63188.272

639.405

Tableau 34: Volumes des matériaux de construction sur chaque tronçon pour la variante digue en enrochement à masque amont

En faisant la somme les volumes obtenus dans tous les tronçons, nous retrouvons le volume total de chaque matériau nécessaire à la construction de cette digue : Enrochement Volume total (m3)

307434.6351

Transition

Alluvion

68291.5295

3583201.176

Béton 16592.212

Tableau 35 : Volumes totaux des matériaux de construction de la variante digue en enrochement à masque amont

Nous en déduisant le volume total de la digue qui est une somme de ces volumes et qui est égal à : V= 3975519.55 m3

 Estimation du coût: L’estimation du coût des matériaux de construction se fait en fonction de la disponibilité des matériaux à proximité de l’ouvrage incluant des frais de transport et de mise en place. Le tableau 36 présente les prix unitaires de chaque matériau : Matériau

Prix unitaire (DH/m3)

Enrochement

100

Transition

180

Alluvion

70

Béton

1400

Tableau 36 : Prix unitaires correspondant à chaque matériau

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate Le volume des matériaux étant calculé, on retrouve ci-après les coûts globaux correspondant à chaque matériau : Matériau

Volume (m3)

prix unitaire (DH/m3)

Coût global (DHS)

Enrochement

307434.6351

100

30743463.51

Transition

68291.5295

180

12292475.31

Alluvion

3583201.176

70

250824082.3

Béton

16592.212

1400

23229096.8

Tableau 37 : Prix unitaires correspondant à chaque matériau

Nous en déduisant donc que la construction du barrage sous la variante : digue en enrochement à masque amont nécessite des dépenses représentant la somme des coûts de chaque matériau qui s’élève à : Coût global = 317 089 117,9 DHS Il est à noter que la même démarche sera suivie pour l’analyse de coût pour les autres variantes.

2. VARIANTE 2: DIGUE ZONEE Le tableau 38 représente les superficies correspondantes à chaque matériau sur les extrémités limitant les tronçons, exprimé en m² : Matériaux

Recharge

Noyau

Drain

Filtre

Extrémité droite

0

0

0

0

Rive droite

3564.52

349.76

164.85

120.65

Fond de vallée côté droit

22196.33

3084.57

1416.93

271.13

Fond de vallée côté gauche

22196.33

3084.57

1416.93

271.13

Rive gauche

4120.11

643.96

236.61

155.15

Extrémité gauche

0

0

0

0

Tableau 38 : Surfaces des matériaux de construction sur les sections des profils pour la variante digue zonée

Le tableau 39 présente es volumes des matériaux (en m3) sont obtenus par la même méthode citée précédemment en se basant sur les surfaces correspondantes à chaque matériau. et sont présentés en m3 dans le tableau ci-dessous. Mémoire de projet de fin d’étude/ EMI/G.MIN/HGI

Page 113

Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate Matériaux

Recharge

Noyau

Drain

Filtre

Tronçon 1

112616.47

17601.62

6467.50

4240.72

Tronçon 2

1267741.34

181539.49

78884.15

22308.96

Tronçon 3

2656941.88

342932.43

158323.19

43904.24

Tronçon 4

95053.98

9327.14

4396.02

3217.51

Tronçon 5

4132353.67

551400.69

248070.87

73671.43

Tableau 39 : Volumes des matériaux de construction sur chaque tronçon pour la variante digue zonée

La somme des volumes obtenus dans les tronçons pour chaque matériau donne les volumes totaux nécessaires à la construction de cette digue : Matériaux

Recharge

Noyau

Drain

Filtre

Volume total (m3)

4132353.672

551400.693

248070.87

73671.431

Tableau 40 : Volumes totaux des matériaux de construction de la variante digue zonée

Nous en déduisant le volume total de la digue qui est une somme des volumes présentés sur le tableau 40 et qui est égal à : V= 5 005 496.666 m3

Estimation du coût: Le tableau 41 présente les prix unitaires7 de chaque matériau : Matériau

Prix unitaire (DH/m3)

Recharge

70

Noyau

45

Drain

230

Filtre

230

Tableau 41 : Prix unitaires correspondant à chaque matériau

7

Les prix unitaires comprennent des frais de transport et de mise en place

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Page 114

Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate Le tableau 42 présente les coûts globaux correspondant à chaque matériau : Matériau

Volume (m3)

prix unitaire (DH/m3)

Coût global (DHS)

Recharge

4 758 781.27

70

333 114 688.9

Noyau

640 365.51

45

28 816 447.95

Drain

290 110.15

230

66 725 334.5

Filtre

77 899.098

230

17 916 792.54

Tableau 42 : Coût globaux des matériaux de construction de la variante digue zonée

La construction du barrage sous la variante digue zonée nécessite donc des charges estimée à:

Coût global = 446 573 263.9 DHS

3. VARIANTE 3: DIGUE HOMOGENE Le tableau 43 présente les superficies correspondantes à chaque matériau aux limites des tronçons, exprimé en m² : Matériaux

Limon-argileux

Enrochement

Drain

Extrémité droite

0

0

0

Rive droite

5 863.68

94.58

331.71

Fond de vallée côté droit

40 904.43

263.74

1 501.62

Fond de vallée côté gauche

40 904.43

263.74

1 501.62

Rive gauche

16 315.07

193.02

577.48

Extrémité gauche

0

0

0

Tableau 43 : Surfaces des matériaux de construction sur les sections des profils pour la digue homogène

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Page 115

Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate Nous avons calculé de la même manière les volumes des matériaux. Le résultat est donné sur le tableau 44 : Limon-argileux

Enrochement

Drain

Tronçon 1

445945.22

5 275.92

15 784.38

Tronçon 2

2 104 004.00

17 287.69

76 261.33

Tronçon 3

2 454 266.10

15 824.40

90 097.59

Tronçon 4

4 150 347.95

34417.58

169 273.75

Tronçon 5

156 364.75

2522.21

8 845.66

Tableau 44: Volumes des matériaux de construction sur chaque tronçon pour la variante digue homogène

La somme des volumes obtenus dans les tronçons pour chaque matériau donne leurs volumes totaux nécessaires à la construction de cette digue : Matériaux

Limon-argileux

Volume total (m3)

Enrochement

8 960 665.92

75 327.79

Drain 346 426.45

Tableau 45 : Volumes totaux des matériaux de construction de la variante digue homogène

Nous en déduisant le volume total de la digue qui est une somme des volumes présentés sur le tableau 45: V = 9 382 420.16 m3

Estimation du coût: Le tableau 46 présente les prix unitaires8 de chaque matériau :

Matériaux

Prix unitaire (DH/m3)

Limon-argileux

70

Enrochement

45

Drain

230

Tableau 46 : Prix unitaires correspondant à chaque matériau 8

Les prix unitaires comprennent des frais de transport et de mise en place

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Page 116

Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate

Les charges estimées pour chaque matériau sont présentés dans le tableau 47 : Matériaux

Volume (m3)

prix unitaire (DH/m3)

Coût global (DHS)

Limon-argileux

8 960 665.92

45

403 229 966.50

Enrochement

75 327.79

100

7 532 779.30

Drain

346426.45

230

79 678 083.70

Tableau 47: Tableau 16: Coût globaux des matériaux de construction de la variante digue homogène

Les charges globales incluant tous frais nécessaires sont estimés à : Coût global = 490 440 829.60 DHS

4. Synthèse des résultats Cette étude économique nous a permis d’évaluer les dépenses nécessaires vis-à-vis de la construction du barrage Bab Ouender sous différentes variantes. Ce qui est indispensable pour le choix de la variante à retenir. Les résultats sont récapitulés dans le tableau 48 : Variante

Coût global (DHS)

Digue en enrochement à masque amont

317 089 117,9

Digue zonée

446 573 263.9

Digue homogène

490 440 829.6

Tableau 48 : Tableau récapitulatif des coûts globaux pour chaque variante

Nous déduisons de cette étude que la variante digue en enrochement à masque amont est la plus économique. En effet, elle est moins coûteuse de 129 MDH (29%) par rapport à la variante digue zonée et de 173 MDH (35%) par rapport à la variante digue homogène.

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CONCLUSION SYNTHESE GENERALE DES RESULTATS : Le présent projet de fin d’études avait pour objectif de cerner tous les aspects qui concernent l’étude de stabilité du barrage Bab Ouender, situé sur l’Oued Ouergha dans la province de Taounate. Une étude pour trois variantes : digue en enrochement à masque amont, digue zonée et digue homogène, s’avère incontournable avant de trancher sur le choix de type de digue le mieux adapté. La zone d’étude fait partie des régions les plus pluvieuses du Maroc où la pluviométrie annuelle du bassin versant peut atteindre les 2400 mm/an.

Le barrage est alors dédié

principalement à l’Alimentation en Eau Potable ainsi que la protection des zones aval contre les inondations. Les reconnaissances géologiques et géotechniques menées au niveau du site du barrage ont révélé que les terrains du substratum sont constitués pour l’essentiel de calcaire marneux du Cénomanien. Ainsi qu’en rive droite, ces calcaires marneux à joints argileux sont affectés par des remaniements de terrain en engendrant une tranche importante de terrains décomprimés et altérés. Tandis qu’en rive gauche, les calcaires marneux affleurent sous une tranche d’altération réduite par rapport à la rive droite. L’étude de sensibilité sur le coefficient de sécurité menée à l’aide du logiciel SLOPE/W de GeoStudio 2007, sur les fruits des parements amont et aval a révélé que la stabilité de la variante enrochement à masque amont assurée à partir des fruits 1.6H/1V en amont et 1.8H/1V en aval, la digue zonée se stabilise à partir de 2.8H/1V en amont et 2.2H/1V en aval, tandis que la digue homogène la plus étendue n’est stable qu’à partir de 4.5H/1V et 2.9H/1V. La condition de stabilité étant satisfaite pour le profil fond de vallée, qui a été le profil dimensionnant les talus des digues. Le calcul de stabilité a été également mené pour les profils rive gauche et rive droite en considérant les fruits retenus afin de confirmer la stabilité du barrage sur toute son emprise. Par ailleurs, la modélisation par éléments finis de l’écoulement menée à l’aide du logiciel SEEP/W a permis par le calcul de retrouver les équipotentielles et des lignes de courant traversant le corps du barrage et sa fondation. Ensuite, en connaissant les débits de sortie à l’aval pour chacune des variantes, le débit total à la sortie a été évalué à 1.09 l/s pour la Mémoire de projet de fin d’étude/ EMI/G.MIN/HGI

Page 118

Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate digue en enrochement à masque amont, il vaut : 1.353 l/s pour la digue homogène. Alors qu’il atteint 1.934 l/s pour la digue zonée.

Par ailleurs, l’analyse des coûts globaux que nécessitera la construction de chaque variante a révélé que la digue en enrochement à masque amont est la moins disante dans la mesure où elle permettra d’économiser 129 MDH par rapport à la digue zonée et 173 MDH par rapport à la digue homogène. RECOMMANDATIONS : A l’issue de cette étude, nous recommandons de retenir la variante digue en enrochement à masque amont, qui s’est révélé la plus satisfaisante aussi bien du point de vue économique que sécuritaire. Les débits de sorties calculés bien que faibles demeurent non négligeables, raison pour laquelle nous recommandons un traitement systématique de la fondation en procédant par injection de la tranche du substratum rocheux décomprimé et altéré avec raccordement du voile d’étanchéité partout au rocher sain qui est un horizon continu et suffisamment épais pouvant constituer un horizon étanche auquel pourra être rattaché le voile d’étanchéité. Une attention particulière doit être prêté quant au dosage et à la mise en œuvre de dalle en béton constituant le masque amont. Le dosage du ciment doit être strictement contrôlé pour éviter les fissures de retrait et ce afin d’assurer une étanchéité maximale à travers toute la digue.

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BIBLIOGRAPHIE

[1] CID, Etude du Projet Détaillé (APD), Etude technique des ouvrages, Volume D : Etude géologique et géotechnique de synthèse, pp 12-23 (2013). [2] Agence du Bassin Hydraulique de Sebou (ABHS), « Evénements hydropluviométriques dans le bassin du Sebou», (Mars 2010). [3] Comité Français des Barrages et des Réservoirs(CFBR), Recommandations pour la justification de la stabilité des barrages et des digues en remblai, Recommandations provisoires, pp 55-57 (Juin 2010) [4] Ashok Chugh Civil Engineer, Geotechnical Engineering, Embankment Dams, Chapter 4: Static Stability Analysis Phase 4 (Final), pp 4-8 (October 2011). [5] Dr.Safae MAYCHOU :« Étude morphostructurale et cartographie SIG du Rharb Septentrional et du Prérif (Maroc)» (décembre 2009). [6] Giovanni LOMBARDI, Revue française Géotechnique, Perméabilité et l’injectabilité des massifs rocheux fissuré, N°51, pp 5-29 (Avril 1990). [7] H. JOSSEAUME, JELPC, Digue en terre, pp 198 (1968) [8] DURAND DELGA M., HOTTINGER L., MARÇAIS J., MATTAUER M. [MILLIARD Y. & SUTER G. (1960-62) Données actuelles sur la structure du Rif. [9] Manuels d’utilisation des logiciel SLOPE/W et SEEP/W

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ANNEXES

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ANNEXE 1 : Présentation du logiciel de calcul : SLOPE/W de GEOSTUDIO GEOSTUDIO est un logiciel de calcul géotechnique permettant de traiter les différents problèmes du sol comme le glissement des terrains, le tassement, la consolidation, les infiltrations des eaux dans le corps de la digue d'un barrage et d'autres problèmes liés à la géotechnique. Plusieurs programmes sont intégrés dans la fenêtre générale du logiciel:  SLOPE/W: Permet de calculer le coefficient de sécurité d'un talus naturel ou artificiel par les méthodes d'analyses classiques.  SEEP/W: Permet de calculer les infiltrations des eaux (Par la méthode des éléments finis).  SIGMA/W: Permet d'analyser les problèmes de la relation contraintes/ déformations (Par la méthode des éléments finis).  QUAKE/W: Permet de définir le comportement d'un terrain sous l'effet d'un séisme (Par la méthode des éléments finis).  TEMP/W: Permet d'analyser les problèmes Géothermique du sol (Par la méthode des éléments finis)... et autres logiciels.

ANNEXE2 : Méthodes de calcul de stabilité Afin d’évaluer la stabilité d’un barrage en terre, un calcul de stabilité s’impose sur ses deux talus : amont et aval en présence de la fondation de l’ouvrage. Il existe plusieurs méthodes permettant ce calcul en se basant sur des hypothèses. On aboutit alors à un facteur de sécurité qui permet, en comparant aux normes de sécurité requises, d’apprécier la stabilité du talus en étude. Ceci dit, quelques hypothèses sont à respecter : -

Donner la forme de la surface de rupture au contact de laquelle il peut y avoir

glissement. On choisit généralement une surface cylindrique appelée : cercle de glissement.

-

Découper le terrain en tranches verticales de faible épaisseur juxtaposées et en étudier l’équilibre de l’ensemble. Sachant qu’à la limite du glissement le long du cercle, le Mémoire de projet de fin d’étude/ EMI/G.MIN/HGI

Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate barrage et sa fondation sont formés de terre dont la résistance au cisaillement est la T = C + (n-ρ) tg ϕ

suivante : Avec : C : Cohésion ϕ: Angle de frottement n : Contrainte normale ρ : Pression interstitielle

Dans la figure qui suit, on peut visualiser les tranches verticales dont l’équilibre doit être étudié :

Figure 51: cercle de glissement d'un talus

Avec : dl : La portion de cercle de glissement interceptée par la tranche d’ordre « n » ici considérée ; l : la longueur de l’arc du cercle situé dans la partie saturée : sous la ligne phréatique (On admet que la partie non saturée est fissurée et a une cohésion nulle) ; Nn : la composante normale Tn : la composante tangentielle du poids Pn : la composante de la tranche ramené au niveau du cercle de glissement ; Xn et Zn : les composantes de l’action de la tranche de l’ordre n-1 sur la tranche n ; Xn+1 et Zn+1: les composantes de l’action de la tranche de l’ordre n+1 sur la tranche « n » ;

Afin d’entamer le calcul, il est important de choisir la méthode à entreprendre. Ci-après une brève présentation de chaque méthode, puis une comparaison qui permettra de retenir la méthode la plus efficace et qui prend en compte le maximum de paramètres.

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate  Méthode de Fellenius : C’est la méthode la plus simple pour l’analyse de stabilité des talus. Fellenius suppose que le volume de glissement délimité par la surface de glissement et la topographie du talus est subdivisé en n tranches. Chaque tranche est considérée comme un solide indéformable, en équilibre sur la ligne de glissement. Considérons un talus recoupant un certain nombre de couches de sols de caractéristiques différentes. La stabilité est étudiée en considérant le problème 2D, c'est-à-dire en analysant l'équilibre d'une masse de sol d'épaisseur unité dans le sens perpendiculaire à la figure. Considérons un cercle quelconque de centre O, et de rayon R pour lequel on étudie la sécurité vis-à-vis du risque de glissement. On découpe d’abord cette portion de cercle en un certains nombres de tranches limitées par des plans verticaux. Les forces qui agissent sur l’une de ces tranches sont les suivantes : son poids W; la réaction du milieu sous-jacent sur l'arc inferieur de la tranche; les réactions sur les deux faces verticales limitant la tranche décomposées en réactions - horizontales H et en réactions verticales V (Il s'agit de forces internes au massif étudié); les pressions hydrauliques. Définissons par rapport au centre O : -le moment moteur, comme celui du poids des terres W (et des surcharges éventuelles), qui tend à provoquer le glissement ; -les moments résistants, comme ceux des réactions s'opposant globalement au glissement de la tranche.

La surface de rupture étant limitée, le coefficient de sécurité global FS est défini par le quotient: FS = (somme des moments résistants maximaux des tranches) / (somme des moments moteurs des tranches). Considérons la somme des moments pour l'arc de cercle, sachant que la somme des moments des forces est nulle. Fellenius a fait une hypothèse qui simplifie considérablement les calculs, à savoir que la seule force agissant sur l'arc AB est le poids W, à l'exception des forces internes. Dans ces conditions, le moment résistant maximal est fourni par la valeur maximale que peut

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate prendre la composante tangentielle de Rn : (Rn)t qui s’écrit d’après la loi de Coulomb : (Rn)t = ci. AB+Nn.tan i

La somme des moments pour toutes les tranches est :

Avec : m: nombre total de tranches, R

:

rayon

du

cercle

de

glissement.

ci & i : caractéristiques mécaniques de la couche dans laquelle est situé l’arc de la tranche AB. Par ailleurs, le moment moteur est dû à Tn et égal à TnxR, d'où:

 Méthode de Bishop : Données pour la méthode de Bishop : Au niveau de chaque tranche, on a Xn-1 ≠ Xn et Zn+1 – Zn = 0 : Cela signifie qu’il y a interactions tangentielles, mais pas normales, et que la pression interstitielle est systématiquement tenue en compte. Le coefficient de sécurité est alors : FS = (Ʃ (Nn.tanϕi+ci.dl).mx)/ ƩT Mémoire de projet de fin d’étude/ EMI/G.MIN/HGI

Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate Avec mx un coefficient différent pour chaque tranche et lui-même fonction de f. mx =cosɑ.(1+(tgɑ.tgᵩ)/f) Avec ɑ l’angle entre l’élément dl et l’horizontale. Le calcul s’opère alors par itérations successives, la première valeur est donnée par Fellenius puis le résultat est introduit dans le calcul par Bishop ce qui donne une nouvelle valeur plus fine. La méthode de Bishop étant plus rigoureuse que Fellenius nécessite plus de calcul (3 à 4 itérations). Les coefficients de sécurité obtenus sont en général un peu plus élevés. Le plus souvent pour éviter d’alourdir exagérément la masse de calcul, on détermine le cercle critique par la méthode de Fellenius et on vérifie que la valeur du facteur de sécurité calculé par la méthode de Bishop est supérieure à la valeur du coefficient de sécurité calculé par la méthode de Fellenius. Si ce n’est pas le cas, il faut reprendre la recherche du cercle critique par la méthode de Bishop.  Méthode de Morgenstern-Price

Cette méthode consiste à supposer que la direction des forces entre les tranches est définie par une fonction mathématique arbitraire :

T/E= λ*f(X)

Avec : T: composante verticale de la réaction inter-tranche ; E: composante horizontale de la réaction inter-tranche ; f(x) : fonction définissant la forme de la ligne d’action dans la zone de rupture potentielle, x étant la coordonnée horizontale. λ : paramètre déterminant la position de la ligne d’action des forces inter-tranches (varie entre 0 et 1). Dans la première itération, les forces de cisaillement verticales sont égales à 0. Les coefficients de sécurité sont obtenus par la détermination de deux séries de coefficients de sécurité pour divers valeurs de λ. La première série correspond à l’équilibre des moments et la deuxième à l’équilibre des forces. Ces coefficients de sécurité sont mis en graphique en fonction de x par rapport à chaque λ. Le point d’intersection satisfait les deux conditions d’équilibre. Cette méthode est précise, mais demande une certaine pratique pour donner le bon f(x).

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate En général, cette méthode considère les deux forces inter tranches, pose une fonction f (x) et permet la sélection de la fonction. Le coefficient de sécurité est calculé à la fois par les équations d'équilibres des forces et des moments.  Etude comparative entre les différentes méthodes : Méthode

Hypothèse

Fellenius

Elle néglige les forces qui existent entre les tranches, en les considérants parallèles à chaque tranche entre elles et donc le principe d’égalité qui existe entre les actions et les réactions aux frontières entre les tranches n’est pas satisfait.

Bishop

Elle satisfait l’équilibre global des moments et l’équilibre des forces inter-tranches dans la direction verticale pour chaque tranche.

Morgenstern et Price

Elle satisfait toutes les conditions d’équilibre statique pour chaque tranche ainsi que l’équation des moments et l’équation des forces dans la direction horizontale pour l’ensemble de la masse qui glisse.

Morgenstern et Price est une méthode qui satisfait toutes les conditions d’équilibre : forces et moments et donnent des résultats plus satisfaisants que ceux de Fellenius et légèrement précis que ceux de Bishop. Cette méthode est donc celle qui va être adoptée lors du calcul de stabilité par le logiciel GEOSLOPE/W.

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Annexe 3 Résultats du Calcul de stabilité pour la variante digue en enrochement à masque amont

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Profil fond de vallée : Cas de charge 1 : Fin de construction, talus amont, sans séisme

Cas de charge 2 : Fin de construction, talus amont, avec séisme

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate Cas de charge 3 : Fin de construction, talus aval, sans séisme

Cas de charge 4 : Fin de construction, talus aval, avec séisme

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate Cas de charge 5 : Retenue Normale, talus amont, sans séisme

Cas de charge 6 : Retenue Normale, talus amont, avec séisme

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate Cas de charge 7 : Retenue Normale, talus aval, sans séisme

C as de charge 8: Retenue Normale, talus aval, avec séisme

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate Cas de charge 9: Plus Hautes Eaux, talus aval, sans séisme

Cas de charge 10: Plus Hautes Eaux, talus aval, avec séisme

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate Cas de charge 11: Vidange rapide, talus amont, sans séisme

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate Cas de charge 7 : Retenue normale, talus aval, sans séisme

Cas de charge 8 : Retenue normale, talus aval, avec séisme

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate Cas de charge 9 : Plus hautes eaux, talus aval, sans séisme

Cas de charge 10 : Plus hautes eaux, talus aval, avec séisme

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate Cas de charge 11 : Vidange rapide, talus amont, sans séisme

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ANNEXE 4 Résultats du Calcul de stabilité pour la variante Digue zonée

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Profil en fond de vallée : Cas de charge 1 : Fin de construction, talus amont, sans séisme

Cas de charge 2 : Fin de construction, talus amont, avec séisme

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate Cas de charge 3 : Fin de construction, talus aval, sans séisme

Cas de charge 4 : Fin de construction, talus aval, avec séisme

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate Cas de charge 5 : Retenue normale, talus amont, sans séisme

Cas de charge 6 : Retenue normale, talus amont, avec séisme

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate Cas de charge 7 : Retenue normale, talus aval, sans séisme

Cas de charge 8 : Retenue normale, talus aval, avec séisme

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate Cas de charge 9 : Plus hautes eaux, talus aval, sans séisme

Cas de charge 10 : Plus hautes eaux, talus aval, avec séisme

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate Cas de charge 11 : Vidange rapide, talus amont, sans séisme

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate

ANNEXE 5 Résultats du Calcul de stabilité pour la variante Digue homogène

Mémoire de projet de fin d’étude/ EMI/G.MIN/HGI

Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate

Profil en fond de vallée : Cas de charge 1 : Fin de construction, talus amont, sans séisme

Cas de charge 2 : Fin de construction, talus amont, avec séisme

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate Cas de charge 3 : Fin de construction, talus aval, sans séisme

Cas de charge 4 : Fin de construction, talus aval, avec séisme

Mémoire de projet de fin d’étude/ EMI/G.MIN/HGI

Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate Cas de charge 5 : Retenue normale, talus amont, sans séisme

Cas de charge 6 : Retenue normale, talus amont, avec séisme

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate Cas de charge 7 : Retenue normale, talus aval, sans séisme

Cas de charge 8 : Retenue normale, talus aval, avec séisme

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate Cas de charge 9 : Plus hautes eaux, talus aval, sans séisme

Cas de charge 10 : Plus hautes eaux, talus aval, avec séisme

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Etude de stabilité du barrage de Bab Ouender dans la province de Taounate Cas de charge 11 : Vidange rapide, talus amont, sans séisme

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