Small dams and dikes in treated soils: materials, concepts, behaviour, returns of experience and innovation
Petits barrages et digues en sols traités : matériaux, concepts, comportement, retours d'expérience et innovation
Résumé
Soil treatment with cement or lime is used in hydraulic works since for a few decades. Since 10 years, the feedback from existing structures and in-depth studies of treated soils behaviour make this technique more and more interesting for designers and owners who intend to take advantage of treated soils performance. This paper describes first the treated soil as a material: treatable soils, performance, mixing and compaction. It relates then the benefits of soil treatment for small dams. Current studies about soil treated dams, carried out in the context of the ICOLD Committee P are described. Soil treated dams are for now a concept, not completely validated yet, unlike dikes and low dams in treated soils. Studies include laboratory tests in order to select or develop a proper soil model for treated soil, and also engineering efforts to preliminary design such dams, e.g. dams with upstream watertightness system The paper also addresses the dikes topic, describing the results of the French R&D project DigueELITE about lime treated soils, and the new in-situ overtopping test. Main result of that project is that soil treatment gives to soil good resistance against surface erosion compared to non treated soil. This comes in addition to already demonstrated internal erosion resistance of treated soil. Finally, feedback from existing structures is given, such as canal, zoned dam, dike and temporary cofferdam.
L'utilisation du traitement des sols dans les ouvrages hydrauliques n'est pas nouvelle, mais bénéficie actuellement d'un regain d'intérêt de la part des concepteurs et des gestionnaires. La connaissance fine du comportement des matériaux traités et de leurs applications est en plein développement et profite à la fois d'efforts de recherche récents et en cours, et du retour d'expérience d'un nombre croissant de réalisations. Cet article s'intéresse tout d'abord aux matériaux traités : sols concernés, performance des sols traités à la chaux et au ciment, conditions de préparation et mise en oeuvre de sols traités. Il développe ensuite les applications possibles des sols traités et les innovations envisagées grâce aux performances des sols traités. Le cas des barrages est abordé, dans le contexte du comité technique P de la CIGB (barrages en matériaux cimentés). En effet, au contraire des digues et des petits barrages, les barrages en sols traités ne sont à ce stade qu'un concept. Des études de validation du concept sont en cours en France dans le cadre du Groupe de travail. Elles comprennent des essais de laboratoire en vue de développer une loi de comportement rendant compte du comportement mécanique du sol traité. Par ailleurs, des propositions de conception, en barrage homogène avec masque amont, sont proposées. L'article s'intéresse également au cas des digues, en exposant le projet de recherche DigueELITE, qui a permis d'une part de préciser les fonctions essentielles que peut remplir le sol traité à la chaux, et d'autre part de développer un essai inédit de résistance à l'érosion de surface. Les résultats issus de ces essais sont particulièrement prometteurs, et confirment la tenue à l'érosion de surface du sol traité à la chaux, en plus de la résistance à l'érosion interne (érosion de conduit), déjà démontrée au laboratoire. Enfin, cet article cite quelques réalisations d'ouvrages en sol traité (chaux et ciment), parmi les plus significatives de ces dernières décennies : canaux, barrages zonés, digues, batardeaux provisoires.