Evaluation des Sols de Fondation de l’évacuateur de Crue du Petit Barrage de Youmban (Tillabéry-Niger)

Harouna Souley, Boureima Ousmane, Frédéric Collin

Abstract


Le barrage de Youmban se situe dans le canton de Gorouol, département de Téra (Région de Tillabéry, Niger). Il appartient à la zone semiaride du Liptako-Gourma. Ses coordonnées géographiques sont : 14°48’7.80’’ de latitude N et 00°22’4.14’’ de longitude E. Les apports d’eau à ce barrage, proviennent des deux grandes rivières temporaires localement connues sous les noms du Béli et du Gorouol. Depuis sa construction en 2004 ce barrage a connu une répétition de ruptures à l’emplacement de son organe d’évacuation de crue, dont la plus importante est celle intervenue au cours de la saison hivernale de 2011.Une réhabilitation proposée par le programme d’appui à la sécurité alimentaire (PASA) au courant de l’année 2012 a conduit à la construction d’un grand déversoir rigide en béton. La largeur déversante s’étend sur 250m déduite de la crue centennale estimée à 287m3 /s (AC3E et al., 2012). Le béton étant un matériau qui ne supporte pas des efforts de traction, son choix en substitution aux ouvrages souples en gabions doit être justifié vis à vis des déformations du sol de fondation. C’est pourquoi la présente étude est initiée. Elle a pour objectif principal l’évaluation des caractéristiques géotechnique du sol de fondation. L’approche méthodologique est basée sur la réalisation des essais en place (essais au pénétromètre léger) et des essais au laboratoire (granulométrie, limites d’Atterberg, Proctor, cisaillement et œdométrie). Des échantillons sont prélevés au moyen des puits manuels suivant l’axe de l’évacuateur. Ils sont numérotés P1, P2 et P3. Ainsi des résultats très intéressants ont été obtenus. Les sondages pénétrometriques montrent que les sols de fondation ont un taux de travail minimal de 2,8bars à partir de la profondeur de 2m. Ces sols sont soit des sols argileux sensibles à l’eau soit des sols alluvionnaires. L’analyse granulométrique corrobore ce résultat. En effet les échantillons P1, P2 et P3 testés, présentent plus de 35% de passants à 80µm avec un indice de plasticité supérieur à 11%. Le poids volumique sec (essai Proctor) est sensiblement identique pour les échantillons P1 et P2 pour une valeur moyenne de 1,6t/m3 . L’échantillon P3 est beaucoup plus lourd avec une valeur de 1,88t/m3 de poids volumique sec. Il est représentatif des dépôts alluvionnaires rencontrés au point de passage du cours d’eau Beli vers l’aval de la mare. Les essais de cisaillement direct ont donné une cohésion variant de 25kPa à 72kPa et un angle de frottement interne compris entre 9° et 31°. Le calcul de stabilité intégrant ces valeurs montre que l’ouvrage est mécaniquement stable. Les essais de compressibilité réalisés, ont permis de calculer le tassement de la couche d’argile sous le poids du massif, une valeur de 6 à 21 cm a été trouvée. Les déformations obtenues sont relativement importantes, en effet il a été déduit une distorsion de l’ordre de 0,02 entre les panneaux de l’ouvrage en béton. Cette valeur est inadmissible pour un ouvrage qui régule la fonction de stockage d’eau (Skempton, 1952). En dépit de la solution qui consiste à construire un grand évacuateur en béton, il subsiste un risque d’exploitation de l’ouvrage lié au tassement de la fondation, ce qui peut compromettre sa sureté. Le barrage de Youmban impose donc un suivi et un entretien régulier de sa structure et de ses ouvrages annexes.

The Youmban dam is located in Gorouol canton, Téra department (Tillabéry region, Niger). It belongs to the semi-arid zone of LiptakoGourma. Its geographical coordinates are: 14°48'7.80'' N latitude and 00°22'4.14'' E longitude. The water supply to this dam comes from the two large temporary rivers known locally as the Beli and Gorouol. Since its construction in 2004, this dam has experienced a repetition of ruptures at the site of its flood evacuation system, the most significant of which occurred during the 2011 winter season. a rehabilitation proposed by the food security support programme (PASA) in 2012 led to the construction of a large rigid concrete weir. The overhanging width extends over 250m deducted from the 100-year flood estimated at 287m3/s (AC3E et al., 2012). Concrete being a material that does not support tensile forces, its choice as a substitute for flexible gabion structures must be justified with regard to deformations of the foundation ground. This is why this study is being initiated. Its main objective is to evaluate the geotechnical characteristics of the foundation soil. The methodological approach is based on the performance of existing tests (light penetrometer tests) and laboratory tests (particle size, Atterberg limits, Proctor, shear and oedometry). Samples are taken by means of manual wells along the axis of the spillway. They are numbered P1, P2 and P3. As a result, very interesting results have been obtained. Penetrometric surveys show that the foundation soils have a minimum working rate of 2.8 bar from a depth of 2m. These soils are either clayey soils sensitive to water or alluvial soils. The granulometric analysis corroborates this result. Indeed, the samples P1, P2 and P3 tested, have more than 35% of passers-by at 80µm with a plasticity index higher than 11%. The dry bulk density (Proctor test) is essentially identical for samples P1 and P2 with an average value of 1.6t/m3. The P3 sample is much heavier with a value of 1.88t/m3 dry bulk density. It is representative of the alluvial deposits encountered at the crossing point of the Beli river downstream of the pond. Direct shear tests gave a cohesion ranging from 25kPa to 72kPa and an internal friction angle between 9° and 31°. The stability calculation incorporating these values shows that the structure is mechanically stable. The compressibility tests carried out made it possible to calculate the settlement of the clay layer under the weight of the massif, a value of 6 to 21 cm was found. The deformations obtained are relatively significant, in fact a distortion of about 0.02 has been deduced between the panels of the concrete structure. This value is not acceptable for a structure that regulates the water storage function (Skempton, 1952). Despite the solution of building a large concrete spillway, there is still a risk of operating the structure due to the settlement of the foundation, which can compromise its safety. The Youmban dam therefore requires regular monitoring and maintenance of its structure and associated structures.

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DOI: http://dx.doi.org/10.19044/esj.2019.v15n6p434

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