LES
ESSAIS DE PERMÉABILITÉ
1. LES ESSAIS DE
PERMEABILITE SUR LE CHANTIER
Comme nous venons de le voir, les essais de mesure de la
perméabilité sont le plus souvent réalisés en laboratoire, sur des échantillons
de sol remanié. L'utilisation des perméamètres, conduit parfois à des résultats
plus au moins fiables. On peut remédier à cette situation en effectuant
des essais in situ sur le sol intact. Ces essais requièrent toutefois de
nombreuses pièces d'équipement et prennent beaucoup de temps. On note les 2
essais suivants:
1. 1. L'ESSAI DE
PERMEABILITE PAR POMPAGE
Cet essai de la figure 8 permet de déterminer la perméabilité
globale d'un dépôt de sol. Il consiste à abaisser la surface libre de la nappe
d'eau dans un puit de pompage. En pratique, il consiste à forer jusqu'à la couche
imperméable de sol ou au roc. On effectue un pompage continu et régulier, de
façon à créer un écoulement permanent et ainsi maintenir le niveau d'eau
stationnaire dans les puits de pompage et d'observation.
- Essai de perméabilité des sols
- Essai de perméabilité porchet
- Essai de perméabilité du béton à l'eau
- Essai de perméabilité matsuo
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Essai De Perméabilité Des Sols
Pour chaque essai, la valeur de ksat obtenue à la température ambiante a été corrigée pour obtenir
la valeur normalisée à 20 degrés Celsius selon l'équation ci-après:
ksat (20 °C) =
𝑘𝑠𝑎𝑡 (T) X μT
μ20 °C (3. 6)
ksat (20 °C) est la conductivité hydraulique saturée à 20 °C [LT-1];
ksat (T) est la conductivité hydraulique saturée à la température du test [LT-1];
µT est la viscosité de l'eau à la température du test [Pa·s]; et
µ20 °C est la viscosité de l'eau à 20 °C (=10-3 Pa·s). Pour valider les résultats, on a aussi réalisé des essais de perméabilité dans de petits
perméamètres (Figure 3. 4) à charge constante selon la norme de l'ASTM D 5856 (2007b), avec
un des échantillons de stériles (seulement la tranche 0-20 mm) testés dans les grandes colonnes. Les résultats sont également présentés à la section 3. 2. Figure 3-4: Essai de perméabilité dans le perméamètre pour les stériles
La conductivité hydraulique saturée (ksat) propre à chaque tranche granulométrique étudiée a été
comparée au ksat obtenu par des méthodes prédictives de Shepherd (1989), Taylor (1948) et
Budhu (2011) proposées par Peregoedova (2012) (voir équations 2.
Essai De Perméabilité Porchet
C'est pourquoi
on remplace souvent le terme énergie par charge hydraulique ou charge, que l'on
représente par la lettre h. 2. LES TYPES DE
CHARGES
En examinant l'équation de Bernoulli, on
constate que la charge hydraulique totale est constituée de trois charges
partielles:
La charge de
vitesse (h v = v 2 /2g) correspond à l'énergie
cinétique accumulée par l'eau en un point donné. Dans les sols, on ne tient pas
compte de cette forme d'énergie, car l'écoulement de l'eau est très lent et
produit des charges de vitesse très faibles. pression (h p = p/g w) représente l'énergie
produite par la pression qui s'exerce sur l'eau en un point donné. Cette
pression est engendrée par la quantité d'eau située au-dessus du point
considéré. Quant à la charge d'élévation, elle est associé
à l'énergie potentielle. Elle représente la distance qui sépare le point
considéré d'une surface de référence arbitraire. On peut donc reformuler l'équation: h = h v +
h p + h e
où h = charge hydraulique en un point donné
Quand la charge hydraulique totale varie d'un point à un autre, on
peut dire qu'il y a une perte d'énergie (une perte de charge Dh) causée
par la friction de l'eau s'écoulant à travers le sol.
Essai De Perméabilité Du Béton À L'eau
(1989, 2007) et Peregoedova, (2012). Au total, entre 5 et 10 essais de perméabilité à charge constante ont été réalisés sur les trois
tranches granulométriques testées. Pour chaque essai, la valeur de ksat a été calculée après que les
charges hydrauliques soient stabilisées dans les piézomètres à partir de l'équation:
ksat (cm/s) =
Q. L
A (he−hs) (3. 4)
où:
Q est le débit d'eau [L3T];
A est la surface de la section de la colonne, prise perpendiculairement à l'écoulement [L2];
he est la charge amont donnée par la cellule de Mariotte [L]; et
hs est la charge aval donnée par l'élévation de l'eau dans le tuyau de sortie [L]. Celle-ci est nulle si le niveau de sortie d'eau correspond au niveau de référence. La conductivité hydraulique saturée dans le matériau testé a aussi été déterminée à partir des
mesures de la charge hydraulique (à l'aide de piézomètres) à différentes élévations directement à
l'intérieur de l'échantillon. Le calcul de ksat se fait alors comme suit (McCarthy, 2007;
Peregoedova, 2012):
ksat [LT-1] =
Q. L1−2
A (h1−h2) (3.
Essai De Perméabilité Matsuo
Résidus miniers
Deux principaux types d'essai peuvent être réalisés au laboratoire afin de déterminer la
conductivité hydraulique saturée (ksat) des matériaux: les essais au perméamètre à parois rigides
(ASTM D2434) et les essais au perméamètre à parois flexibles (en cellule triaxiale) suivant la
norme ASTM D5084-03. Dans le cadre de ces travaux, la conductivité hydraulique saturée des
résidus a été réalisée à l'aide de deux méthodes. Les étapes de réalisation de l'essai en cellule triaxiale sont résumées en Annexe 3 et le principe et
la description de cet essai peuvent aussi être trouvés dans la norme ASTM D 5084. Pour cet essai,
nous avons utilisé de l'eau désaérée, car l'utilisation d'une eau non désaérée peut mener à des
degrés de saturation inférieure à 90% (ce qui peut entraîner une erreur de 20 à 30% sur les
mesures de ksat) (Green and Corey, 1971). Les valeurs mesurées de la conductivité hydraulique
saturée sont comparées aux valeurs prédites au moyen du modèle de Kozeny Carman modifie
(KCM; Éq.
75. D. H C
§ Méthode à niveau variable: perméabilité
faible k =
p'. C / 60
Avec: p' est la pente du graphique de ln(H/H i) en
fonction du temps
2. L'ECOULEMENT DE L'EAU
DANS LES SOLS
Cette partie met davantage l'accent sur les
mouvements de l'eau dans les sols. Nous avons vu que la capacité, la gélivité,
le gonflement et le retrait permettent de décrire le comportement des sols en
présence d'eau à l'état stationnaire: ce sont des propriétés de nature
statique. En revanche, seule la perméabilité caractérise
le comportement des sols lorsque l'eau est en mouvement, c'est donc la seule
propriété hydraulique dynamique, et c'est pourquoi nous donnons plus
d'importance. 2. LES CHARGES
HYDRAULIQUES
Par sa position, la pression qu'elle subit et la
vitesse à laquelle elle s'écoule, l'eau en un point donné du sol porte
une quantité d'énergie qu'on évalue à l'aide d'une équation empruntée à la
mécanique des fluides, l'équation de Bernoulli:
Dans cette équation, l'énergie totale est exprimée en unités
d'énergie par poids d'eau ou, plus simplement, en hauteur d'eau.
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