Accident de la digue de Charmes

La notice N° 33, extraite des annales des ponts et chaussées vol. V de 1914, parue en 1916, nous renseigne sur le déroulement de cet épisode original. Une synthèse en est dévoilée ci-après.
La digue de Charmes barre la vallée du ruisseau du Poiseul à 8km de Langres. Elle a été construite de 1902 à 1906 en vue de l’alimentation du canal de la Marne à la Saône. Il s’agit d’une digue en terre compactée. Son profil en travers-type, est analogue à presque tous ceux employés jusqu’à présent en France. Il est bien connu en Haute-Marne, reproduisant presque exactement, hauteur mise à part, ceux des digues de la Liez (1880-1886), Wassy (1881-1883) ou Villegusien (1901-1905). Le talus amont de presque toutes les digues en terre corroyée exécutées en France depuis 1840, affecte une forme en escalier, constituée au moyen de gradins inclinés, séparés par des banquettes. Le talus aval est notablement plus doux, mesure de prudence appliquée depuis le milieu du XIXème siècle, époque des glissements du talus aval de la digue de Cercey (Bourgogne). Il offre une forme nettement concave, se composant de 3 plans d’inclinaisons successivement décroissantes à partir du sommet, séparés par des banquettes ; offrant une stabilité sur laquelle aucun doute ne subsiste. La plate-forme de couronnement est à 17 mètres au dessus du thalweg (fond de la vallée), ce qui classe cette digue parmi les plus hautes de France à cette époque (11m.50 à Villegusien).

Le mode de construction consistait à élever le remblai au moyen de minces couches de bonne terre, mélangées d’une faible proportion (5%) de sable de broyeur, et corroyées successivement à l’aide de rouleaux cannelés automoteurs. L’épaisseur des couches au moment du régalage était de 0m.12 à 0m.15 ; le corroyage la réduit à 0m.08 ou 0m.10, communiquant aux terres une dureté et une compacité remarquables. Le remblai étant établi avec une certaine surlargeur, recoupé ensuite au profil définitif pour offrir au revêtement un corroi « frais ». Ce revêtement est constitué par de grandes dalles en mortier de gravier savaté, épaisses de 0m.20, séparées par des joints de dilatation.
Un mur de garde en mortier de gravier savaté règne au pied du talus amont, traversant toutes les couches de terrains perméables sous-sous-jacentes. Les dalles inférieures du revêtement s’appuient sur le mur de garde. Les coteaux de rive contiennent des ancrages, sortes de massifs évidés en béton établis dans le prolongement du mur de garde, pour empêcher les eaux souterraines de contourner l’ouvrage horizontalement.

Les circonstances de l’accident se résument ainsi : le réservoir était en cours de sa première vidange complète. Les deux vidanges partielles des deux années précédentes n’avaient abaissé le niveau que de 5 m en six mois (maximum 15m.13, minimum 10m.21 en 1908). Le 19 octobre 1909, après 8m.93 de baisse, à la cote 6m.18, soit 0m.17 par jour environ, le phénomène de glissement se mit en marche. C’était aussi la première fois que le niveau baissait aussi rapidement.

Dans la journée du 18 octobre 1909, le conducteur subdivisionnaire avait longuement visité la digue sans rien constater d’anormal. Le 20 au matin, le barragiste découvre une longue fissure qui coure longitudinalement, un peu en avant du pied de la banquette de couronnement, suivant le joint des dalles. Cette fissure d’apparence verticale s’étend sur 85 mètres et débute face à la tour de prise d’eau. La largeur augmente au fur et à mesure pour atteindre 2 à 3 cm au plus large et une dénivellation de plusieurs centimètres entre ses deux lèvres. Dès l’après midi, la fissure avait doublé, les premiers travaux de défense et d’observation sont organisés.

Cette crevasse ainsi nommée est située au plus bas dans la zone centrale au niveau du premier parement, là où la poussée sera maximale.
Les sondages montrent qu’elle se prolonge dans le corroi presque verticalement puis s’infléchit dans le sens du talus. A une profondeur moyenne de 3 mètres, une zone de terre effritée épaisse d’un mètre se laisse assez facilement désagréger au contact des outils. Au dessus et en dessous, le corroi est compact et adhère parfaitement aux dalles de béton. Le glissement de talus en cours est établi !

Pour limiter les dégâts, des tranchées suivant la ligne de plus grande pente sont ouvertes aux extrémités de la fissure. Faute de temps pour les pousser en profondeur, leur effet fut nul... La hauteur d’eau au moment de l’accident étant voisine de 6 mètres, la vidange est stoppée, afin de conserver autant que possible la contre-butée qu’exerçait l’eau sur la partie inférieure du talus.
Le mouvement du talus progressait de jour en jour, la présence d’eau noyant le pied de la digue empêchait de se rendre un compte exact de la situation, mais on n’osait l’évacuer de peur d’aggraver l’accident. Chaque jour, la partie supérieure du talus se creusait davantage. Au niveau du plan d’eau, la déformation se faisait surtout dans le sens horizontal, avec les arrêtes des gradins prenant une forme bombée de convexité croissante. Le 25 octobre, au sixième jour de l’accident, on fit visiter le pied de l’ouvrage par un scaphandrier : les dalles des deux gradins inférieurs étaient redressées presque verticalement, leurs joints disloqués et ouverts. La veille, la fissure atteignait 135 mètres et n’arrêta plus de s’étendre. L’observation quotidienne de l’amplitude de déplacement des différents profils s’effectua d’abord avec des témoins de ciment de part et d’autre de la fissure verticale, mais les glissements secondaires les emportèrent rapidement, accompagnés de la banquette de couronnement. Des jalons furent alors plantés sur la quatrième banquette et l’alignement repéré chaque jour. Le mouvement s’arrêta le 11 décembre, après 52 jours.

La seule solution efficace pour combattre le glissement fut adoptée le 4 novembre. Elle consista à commencer de suite, partout où la présence d’eau en laissait la possibilité, les travaux définitifs de consolidation. Il fut admis en principe qu’ils comporteraient l’exécution d’éperons en maçonnerie équidistants s’appuyant inférieurement sur le mur de garde et cloisonnant la partie basse du remblai.
Ils devraient régner dans toute la région affectée par l’avarie et déborderaient par sécurité sur les régions contiguës où sa propagation paraissait encore possible. Seul le numéro 1, au sud, est construit immédiatement, les emplacements des éperons voisins étant encore sous l’eau. La vidange du réservoir reprit avec prudence afin de permettre la continuation du travail. Une seconde mesure, adoptée dès le 11 novembre, consista à délester la partie supérieure du talus. Le déblai fut poussé à l’extrémité d’une part et vers le centre sur le versant. Le travail était assez lent, du fait des difficultés de démolition des dalles de revêtement. Le mouvement du talus ne s’arrêta que vers le 24 novembre, après 2 mètres de déblaiement. Les craintes de l’extension du mal cessèrent, malgré la baisse de 0,15 m par jour. L’éperon numéro 2 était en cours d’exécution, et la présence d’un massif de maçonnerie noyé dans la digue au droit de la tour de la prise d’eau constituait une garantie rassurante. Mais le mouvement de la région médiane mit plus longtemps à ralentir, jusqu’ à la date du 11 décembre. L’amplitude maximale d’affaissement du talus atteignit alors 4 mètres. Des sondages avec de meilleures conditions de sécurité furent effectués, l’avarie avait gagné en profondeur. Les ingénieurs cherchèrent alors à comparer ce problème avec les explications d’accidents similaires (Torcy-vieux en 1831, Cercey en 1866, Wassy en 1883). Mais, les principes établis en début de ce siècle, et le constant souci de perfection, ne permettent pas d’apporter une explication fondée sur les précédents problèmes. La clé de l’énigme de la digue de Charmes se trouvait ailleurs.
La présence de la tour de prise d’eau entièrement maçonnée a limité la propagation du glissement à l’ouest.

Les débris des dalles du parement ont été déposé au plus haut avant d’être évacués par wagonnets vers les extrémités de la digue. Les plaques de glace en ce mois de décembre sont nombreuses au pied d’un talus comprimé par la poussée et fortement craquelé à sa base.
La vue dans l’axe de la tour montre à quel point le glissement est important. Le parement de base est normalement situé en retrait de la tour, sur ce cliché, il est au-delà !
La société de pêche locale, L’épinoche Langroise, a sorti épuisettes et seaux afin de sauver une jeune population de poissons qui s’épanouissait ici bas depuis 3 ans ! Ce sera la dernière pêche avant plusieurs années…De plus, et malheureusement, la crue de janvier va emporter la grille de retenue du bassin des poissons sauvés, ils partiront tous dans la rivière !

L’ingénieur des ponts et chaussées Frontard, chargé des réparations, étudie alors les paramètres de construction employés en les comparants chaque fois que possible aux ouvrages existants.
Il débute par le matériau employé : « les terres naturelles ». Il réunit à Charmes 4 échantillons de terre extraits de divers points de chacune des 10 plus grandes digues similaires en France. Au résultat, la composition en argile n’était pas plus forte que la plupart des autres. Mais la proportion de sable qu’elle contient est supérieure en général, et ce sable est particulièrement fin, presque de la poussière. Des expériences réalisées à Charmes ont montré que la résistance au glissement augmente avec la taille des graviers du sable employé.
La seconde expérience, relative à la résistance relative de ces diverses terres à l’alternance sécheresse/humidité, montra que les terres les plus riches en sable sont les moins sensibles au phénomène physique de gonflement. Les grains de sable ne varient pas en volume, l’argile enfle et se contracte au contact de l’eau. L’ingénieur évoque ensuite les pressions relatives exercées par l’eau et la terre mêlées, en les comparants aux forces qui retiennent l’eau dans une éponge. Il reconnait qu’aucune loi théorique n’existe à cette époque sur ce phénomène de tensions de surfaces. Il avance sans pouvoir le prouver, mis à part quelques recherches personnelles, que les terres qui absorbent le moins d’eau seraient les plus résistantes. Enfin, la perméabilité générale des terres à la pression hydrostatique n’a jamais été étudiée. L’ingénieur suppose que les circulations d’eau dans un massif de terre, en fonction de la pression, varient en fonction de la composition de la terre employée.

La terre employée est ensuite mise en œuvre par corroyage : l’élévation du remblai par couches successives de terre bien émiettée, ni trop sèche ni trop humide, en comprimant et en malaxant chacune de ces couches jusqu’à la tasser au refus avant l’apport de la suivante. La digue de Charmes a bénéficié des derniers progrès techniques : le corroyage par rouleaux automoteurs à jantes cannelées, pour un résultat parfait.
L’ingénieur termine son étude en examinant la protection des corrois et des fondations contre les diverses causes d’affaissement. Le talus amont est défendu par un revêtement en béton à gradins indépendants. Il protège contre les dégradations superficielles, les délavages essentiellement. Il ne défend pas l’ouvrage contre la pénétration des eaux ou les forces de pression. Le talus aval est végétalisé, en prairie ou en taillis ; la plateforme de couronnement ne reçoit, comme ce dernier, que l’action des agents atmosphériques, et ne nécessite pas de protection particulière. Les fondations de Charmes sont particulièrement bien réalisées, tant au niveau de la liaison de l’ouvrage avec le terrain sous- jacent, que par l’exécution d’un mur de garde en béton chargé de couper toutes les couches perméables du sol au dessous du pied du talus amont.

Cependant, la retenue d’eau influe considérablement sur le talus des digues. Les accidents se sont presque toujours déroulés en l’absence de retenue, précédés d’un remplissage et au moins d’une vidange partielle. Une explication évidente à l’observateur, débouche sur une première hypothèse : suite à une vidange rapide, des fissures de dessiccation (dessèchement) affaiblissent le talus superficiellement et peuvent amorcer un glissement. Une autre hypothèse tient à la différence de pression hydrostatique, malgré une vidange apparemment lente, entre le vide laissé par la retenue et les corrois. La poussée du poids du talus sur les « capillaires » du corrois augmente progressivement à la base du talus au fur et à mesure de la vidange… Ainsi, plus les ouvrages sont hauts, plus les risques de glissement s’accroissent lors d’une vidange.
Cette absence de certitudes sur l’accident de Charmes débouche néanmoins sur un constat rassurant de l’ingénieur : il subsiste une et une seule classe d’avaries que les constructeurs n’ont pas su jusqu’à ce jour se préserver ; mais elles ne sont jamais susceptibles de dégénérer en catastrophes pour des ouvrages de bonne construction !
Cette synthèse simple des évènements de Charmes incita les techniciens à durcir les règles d’édification des digues futures, en adoptant un ensemble de mesures reprises par l’ingénieur général Résal. Ces règles furent dénommées « lois empiriques générales de l’équilibre des talus des digues » :
Pour un talus d’inclinaison constante en terre homogène, il existe une hauteur limite que l’on ne peut pas lui faire dépasser sans provoquer son glissement. Cette « hauteur dangereuse » a toujours été constatée dans la région centrale des talus, là où la hauteur est maximale. Les profils concaves doivent être généralisés. Les dimensions des digues (profil, inclinaison du talus, hauteur dangereuse) seront adaptées à la nature de la terre employée (teneur en sable et taille importante des grains de ce dernier).Par ailleurs, des dispositifs de raidissement du talus amont (intérieurs ou extérieurs) couplés à un drainage hydraulique constitueront à l’avenir une réelle amélioration.
Les modifications de l’édifice apparaissent clairement. Les éperons espacés tous les 15 m donnent un appui solide au nouveau remblai. Le couronnement a été modifié sans être tassé mécaniquement.
En août 1910, peut-être le seul cliché des travaux. Le mur de garde est déjà recouvert. Une machine à rouleaux tasse les couches régulières de corroi frais apporté par wagonnets et tirés par des chevaux. Le ciment des éperons dont on perçoit l’espacement régulier est également convoyé par wagonnets et orienté par des rigoles au fur et à mesure de l’élévation de l’ouvrage. On prend conscience du volume qu’il aura fallu enlever.

Il reste à évoquer le projet de réparation de la digue, daté du 24 mars 1910.
Les calculs montrent que 20 000 m3 de terre sont à remanier entièrement. Le talus sera reconstitué par le même procédé, resoudé au massif sain recoupé suivant un profil en escalier. La recoupe sera poussée dans sa partie basse, jusqu’à 2m. 50 au dessous du couronnement du mur de garde pour assurer une bonne fondation au nouveau talus.
Deux dispositions nouvelles sont adoptées : l’amélioration physique des terres par l’incorporation d’une notable proportion de menu gravier (comme à la Liez). Et la construction d’éperons de consolidation.
Seuls, la partie inférieure du talus et la zone superficielle devant résister aux alternatives de sécheresse et d’humidité, seront réalisées par addition de gravier. Le projet provisoire admit un pourcentage de 20% de gravier. Une machine de test de pression du nouveau mélange fut installée dans une des galeries d’ancrage. La puissance des vérins atteignait 50 tonnes. Ses résultats corroborèrent le choix de 20% de gravier, malgré que l’ingénieur avoue par la suite que la méthode offrait des difficultés d’interprétation assez sérieuses…
Les éperons de Charmes constituent une nouveauté en matière de consolidation. Leur sommet est situé à 8m.90 en dessous de la crête de la digue. Plus aucun mouvement ne peut se produire sans les intéresser, la stabilité du talus qui les surmonte est donc largement assurée. Epais d’1m.40 seulement, ils prennent assise sur le mur de garde et adoptent un profil d’escalier. Espacés de 15 m, ils sont en mortier savaté au ciment de laitier avec des saillies de liaison pour le remblai constitué au fur et à mesure. Le drainage du couronnement, peu coûteux, apporta une garantie supplémentaire. Le revêtement amont, réalisé quasiment à l’identique réutilisa les débris de démolition de l’ancien. La banquette de couronnement fut modifiée en constituant une murette en béton armé, fondée sur un patin. Cette modification évita le corroyage final, dangereux pour les engins à cette hauteur.

Le budget prévu de 365000 francs (64 000 francs de démolition, 166 000 francs de reconstruction, 100 000 francs de consolidation et 35 000 francs de marge) sera largement dépassé lors de l’exécution des travaux.
Ils furent en effet extraordinairement difficiles. La malchance avait voulu qu’ils eussent lieu pendant cette lamentable année 1910, chargée de pluies et d’inondations dont la mémoire subsistera longtemps. Le déblai s’effectua au cours du premier semestre sous d’incessantes averses, avec le risque d’insinuations dangereuses dans le corps de la digue par les crevasses supérieures. Fin avril, le mouvement reprit et aggrava l’étendue du dommage. Le programme primitif sera modifié en fractionnant la fouille du nouveau mur de garde par sections de 30m, en boisant par madriers la section en travaux, en ne découvrant que les autres sections au fur et à mesure, et en adoucissant le talus supérieur par écrêtage. Malgré ces nouvelles précautions, un mouvement d’au plus un centimètre reprenait après chaque pluie forte, ralentissant d’autant les travaux. Les difficultés ne cessèrent qu’avec l’arrêt complet des pluies en septembre et octobre 1910 !
Le ralentissement forcé sera accentué par les terres de réemplois déposées sur les coteaux de la digue : l’imprégnation par les pluies des mottes compactes puis le dessèchement partiel de surface n’offrait qu’un rendement médiocre et onéreux par rapport à des terres vierges. Il fallut renoncer presque complètement à en tirer parti. Les mottes compactes employaient énormément de main d’œuvre. Un appareil spécial permit de venir à bout de cette besogne : un désagrégateur à trémie et cylindres entrainé par une machine motrice de 12CV appartenant au canal.
Au final, le surcout s’éleva à 117 000 francs, rançon des pluies de 1910.
La remise en eau d’effectua en trois mois dès l’automne 1911. Hormis quelques fissures liées au tassement général, l’ingénieur annonce que la digue de Charmes parviendra dorénavant sans encombre à l’âge le plus avancé qu’un ouvrage de ce type puisse prétendre !

Mis en ligne par FOURTIER Annita