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ESSAIS DE PERMEABILITE SUR CHANTIER in situ essais en laboratoire perméabilité à base dun tubage de forage 2 essais Perméabilité par pompage résultats.

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1 ESSAIS DE PERMEABILITE SUR CHANTIER in situ essais en laboratoire perméabilité à base dun tubage de forage 2 essais Perméabilité par pompage résultats plus au moins fiables (sols remaniés) 3) résultats plus proches de la réalité (sol intact) 4) plus fiables 2) de nombreuses pièces déquipement (cher) 1) prennent beaucoup de temps mais

2 Essai de perméabilité par pompage consiste à forer jusquà la couche imperméable de sol rayon dinfluence (R) = La distance de non effet sur la nappe mesure de k à laide de léquation (Dupuit 1863) : pompage continu et régulier écoulement permanent niveau stationnaire dans les puits de pompage et dobservation mesurer le rabattement dans les puits dobservations

3 1) circuler leau à travers le sol en contact avec la base du tubage k = q / 2,75. D. H C Essai à base dun tubage de forage k = p.C / 60 2 méthodes sont utilisées : 2) essai ponctuel 3) on verse le sable lavé 4) on relève le tubage par paliers 5) on mesure q (niveau deau dans le tubage constant) p est la pente de ln (H/Hi) = f (temps) * à niveau variable : k faible * à niveau constant : k moyen

4 mouvements de leau dans les sols ECOULEMENT DE LEAU capacité = f(gonflement, retrait) état stationnaire : ppté statique perméabilité la seule propriété dynamique

5 Par sa pression terme énergie charge hydraulique ou charge (h) charges hydrauliques Énergie totale (m deau) leau en un point donné porte quantité dénergie par sa position, et par sa vitesse équation de Bernoulli (énergie totale - MDF)

6 1. charge de vitesse : Charges 2. charge de pression : ou piézomètrique 3.charge délévation : ou de position Charge hydraulique totale : Perte de charge associée à lénergie potentielle la distance de la surface de référence arbitraire énergie produite par la pression qui sexerce sur leau pression engendrée par la quantité deau située au-dessus du point énergie cinétique dans les sols h V 0 écoulement très lent h v = v 2 /2g h p = p/ h e = z h = h v + h p + h e h = h A – h B = 3 charges partielles (Équation de Bernoulli)

7 Diagramme des charges Charge d'élévation (he) h

8 Calcul h et h 1/ calcul h e 2/ calcul h p 3/ calcul h 4/ calcul h piézomètre

9 LES FORCES DINFILTRATION ET LA BOULANCE eau exerce une pression sur les particules : force dinfiltration proportionnelle à h et i force dinfiltration : agit sur la contrainte effective ( ) = la pression qui sexerce entre les particules de sol écoulement descendant : contrainte effective augmente écoulement ascendant : contrainte effective diminue risque = 0 état de boulance · les particules flottent et ne supportent aucune charge · survient dans les sables et les sables silteux · sables boulants ou mouvants Poids du sol : Poussée dArchimède : Forces découlement Poids du sol : Poussée dArchimède : Forces découlement

10 Détermination du gradient hydraulique critique i c provoque létat de boulance Liquéfaction du sol F sol + eau h C = perte de charge critique Létat critique : En égalisant, on obtient : Et on peut avoir aussi : où = sat - (déjaugée) force ascendante F eau = F eau force descendante P.Réf. F sol + eau Sachant S r = 100 % = / = G.

11 DETERMINATION DE LA PROFONDEUR CRITIQUE Si on creuse à une profondeur critique P c Comme : h = h C + L Sachant que : Donc : P c = H – ( h c / i c ) et L = H - P C. g. L = le fond de lexcavation commencera à se soulever sous leffet des forces dinfiltration dues à la perte de charge h c profondeur critique équilibre des pressions P sol P eau =. g. h Sens écoulement

12 FACTEUR DE SECURITE Pour éviter létat de boulance (rupture) i < i c un facteur de sécurité : F S = i C / i pour augmenter F s, il faut : soit augmenter la longueur de lécoulement (enfoncement de la palplanche) soit diminuer la perte de charge (rabattement de la nappe) h sol

13 RESEAUX DECOULEMENT 1/ Écoulement unidimensionnel Une méthode graphique loi de Darcy, pour le calcul du débit : est le plus simple 3/ Écoulement bidimensionnel 2/ En réalité, l'écoulement est tridimensionnel Schématiser lécoulement de lignes (réseau découlement) Evaluer débit (Q) et charges (h) et les zones critiques (boulance) (difficultés)

14 CALCUL DU DEBIT DINFILTRATION (Unidimensionnel) Q = q t. N t Perte de charge pour chaque tube h = h / N p L =. N p débit total Par unité de largeur q t = débit à travers un tube Q = k. h. P. N t / N p Q = k. h. N t /N p A =. P = N t = nombre de tubes N P = nombre de chutes q t = v.A = k. i. A Débit total : A= section dun tube

15 réseaux découlement bidimensionnel (à main levée) H tubes de courant Conditions limites Après dessin à main levée 10 chutes de charge tube de courant Chute de charge h' = h/10 Phénomène de Renard lignes de courant lignes équipotentielles piézomètre Plan de référence

16 réseaux découlement bidimensionnel k = cm/s ; h = 4,8 m; e = 0,82 G s = 2,0 ; P = 30 m (largeur) N t = 5 tubes N p = 10 chutes h Déterminer : h A, h H, Q et F s 3,3 cm 7 cm 3,2cm 1,1cm AM = 3,3 cm M FA = 7 cm = (4,8 / 3,3) x 7 h totale = 4,8 m BE = 3,2 cm = (4,8 / 3,3) x 3,2 chute 10 e = 1,1 cm = (4,8/3,3)x1,1 h' = h totale / N p = 4,8 / 10 = 0,48 m = 10,18 m = 4,65 m = 1,6 m = h totale = 4,8 m

17 réseaux découlement bidimensionnel x nx n h eA = 10,18 m h N = h eN + h pN Calcul de h A ? Sachant que : h A = M Plan de référence Calcul de h N ? Charge totale au point A h A = 14,98 m h pA h eA + et h pA = 4,80 m h eN = h pN = h PN – (4,8 / 3,3) x 2,8 = 4,07m h' 7 cm 3,3 cm 2,8 cm = 4,80 – (7 x 0,48) = 1,44 m Charge totale en N h N = 5,51 m

18 Q total = 7,2 x m 3 /s x 30 m = 2,16 x m 3 /s par mètre de largeur h = 4,8 /10 chutes = 0,48 m = 1.60 m longueur (maille de sortie) et k = cm/s ; h = 4,8 m; e = 0,82 G s = 2,0 ; P = 30 m (largeur) de préférence quand F s 3 il faut enfoncer les palplanches F s = i c /i = 0,93 / 0,30 = 3,1 Débit d'infiltration ? Coefficient de sécurité ? i = 0,48 / 1,60 = 0,30 i = h/ Q = k. h.Nt / Np N t = 5 tubes ; N p = 10 chutes Q = ,8. 5 / 10 = 7, m 3 /s F s = i c / i 1 pas de risque

19 Vitesse découlement A = aire totale du tube au dessus du sol v = vitesse de descente de leau du point (1) au point (2) = k. i vitesse moyenne découlement v o à travers le sol vitesse dapproche : ou la vitesse superficielle v o = v app / n = k. i / n Vitesse dinfiltration : v app = k. i


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