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Wikigeotech:Le Perméafor

De Wikibardig
vue de la sonde Perméafor


Diagraphie de perméabilité au Perméafor

Sommaire

1) Principe

L'essai au Perméafor est un essai qui permet une évaluation rapide et quasi-continue des contrastes de perméabilité des sols, d'où le nom de « diagraphie de perméabilité » donné au procédé.


L'essai s'apparente à un essai Lefranc par injection [1,2], la grandeur mesurée est le débit d'injection « Q » passant à travers crépine de la pointe Perméafor (cf. photo ci-dessous) dont la géométrie est spécialement conçue pour isoler la zone d’injection. Ce débit, mesuré tout les 20 cm, est rapporté à la charge effective ou pression d'injection effective « H’ » tenant compte des pertes de charges du système, soit : Q/H' = f(z). La grandeur calculée (Q/H’) est proportionnelle à la perméabilité locale.
Lors de la mise en place de la pointe par fonçage ou battage à l’aide d’une sondeuse géotechnique équipée d’un marteau hydraulique, le temps mis pour descendre de 20 cm est enregistré, donnant ainsi une diagraphie de « résistance à l’avancement » du sol traversé.
L'appareil dispose aujourd'hui d'une pointe de pénétromètre statique CPTu, ce qui permet de mesurer la résistance à l'enfoncement (effort de pointe et frottement latéral) et les surpressions interstitielles.

(a) Photographie de la pointe Perméafor lors de la phase préparatoire de l'essai, (b) schéma de principe de la pointe Perméafor et (c) résultats schématiques attendus de trois sondages Perméafor pour le diagnostic d’une digue en charge à noyau étanche (modifié d’après Ursat [8,9]).

2) Application

La diagraphie de perméabilité au Perméafor est une mesure complémentaire aux essais traditionnels. Elle permet de détecter les hétérogénéités d'un site et de délimiter les couches de perméabilités différentes, ceci pouvant permettre d'optimiser la position des piézomètres et des crépines d'essai, de déterminer les niveaux d'ancrage optimaux des rideaux de palplanches et de détecter des anomalies dans des corps de digues. Le Perméafor trouve également des applications dans les études concernant les tranchées sous nappes et les projets de rabattement, les puisards, l'épuisement de fouilles, la détection de sous-pressions...

Le Perméafor permet de caractériser les sols dont la perméabilité est comprise entre 5 x 10-6 m/s et 5 x 10-3 m/s.

2.1) Avantages

Le coût de mise en œuvre de l'essai est très compétitif car aucun avant trou ni usage de packer n’est nécessaire et son interprétation est immédiate. Le résultat final ne dépend pas de l'opérateur.

2.2) Limitations

L'essai permet seulement d'obtenir des classes de sol et non pas des résultats quantitatifs pour le coefficient de perméabilité. Le coefficient de proportionnalité entre la perméabilité et Q/H devra être obtenu grâce à des essais Lefranc ou des essais de pompage. Pour les très forts débits, H' tend vers 0 donc Q/H' tend vers l'infini avec une marge d'erreur croissante, aussi les mesures sont plafonnées à une valeur de Q/H = 5.10-3 m2/s.

2.3) Précautions d'emploi

L'opérateur doit toujours vérifier le « non colmatage » de la crépine, particulièrement lorsque des couches argileuses et compactes sont traversées.

2.4) Développement et perspectives

Dans le cadre de l’opération de recherche DOFEAS (2010-2013), une nouvelle pointe (perméamètre VH) permettant en plus de l’injection horizontale, d’injecter de manière quasi-verticale dans le sol, a été développée. Le schéma ci-dessous présente deux plans en coupe de cette nouvelle pointe. L’objectif à court terme étant de pouvoir délivrer une diagraphie qualitative de la perméabilité hydraulique verticale du milieu. Pour piloter la double injection, un nouveau module Perméafor a été mis au point et fabriqué avec le concours du CECP d’Angers. Il sera disponible en 2014 et fera l’objet de tests de qualification.

Schémas présentant la nouvelle pointe Perméafor à double injection (perméamètre VH) avec (a) la zone d'injection verticale. La figure (b) ne présente qu'un grossissement du premier schéma [5].

Le Perméafor a montré sa pertinence pour la mesure de la conductivité hydraulique sur les ouvrages hydrauliques en remblai. Les modifications récentes de l’appareil permettent d’envisager :

  • une application pour la caractérisation de l’anisotropie de perméabilité ;
  • une application consistant à déterminer un critère d’érodabilité des matériaux sondés. En effet, lors d’un essai d’eau à une profondeur définie, nous prévoyons d’augmenter par palier la charge hydraulique imposée. A partir d’une certaine charge hydraulique des phénomènes de type colmatage et/ou départ de particules devrait alors se produire modifiant la conductivité hydraulique du matériau à proximité de la crépine. Cette évolution de la perméabilité pouvant être enregistrée par une modification des débits d’entrée nous espérons pouvoir qualifier des matériaux plus ou moins érodables à mettre en lien avec les essais de laboratoire de type « Suffusion test » ou « MoJET » [3,6,8].

3) Mise en œuvre

  • Personnel : connaissance et respect du protocole expérimental. Qualification de sondeur géotechnique « classique ».
  • Terrain : L'outil Perméafor peut être utilisé dans tous types de sols alluvionnaires ou matériaux de remblais susceptibles d'être pénétrés par fonçage ou battage.
  • L'opérateur doit s'assurer que le camion transportant le module est parfaitement stabilisé à l'horizontal pour éviter le débordement de la balance hydraulique qui régule la pression (module 1) ; il doit également vérifier l'étanchéité des joints des flexibles.
  • Rendement : 2 à 3 sondages de 15 m par jour.
vue de l'atelier de sondage et du véhicule abritant le module de mesure
vue du véhicule et du module 1 de mesure

4) Interprétation

Le module Perméafor inclut un ordinateur, ce qui permet de traiter les données et d'obtenir les graphes immédiatement après l'essai. Les variations des valeurs de Q/H sont directement lisibles et permettent de délimiter les couches de sols.

5) Commande

  • Définition de la profondeur de l'essai
  • Contrôle de prestation
  • Terrain : Implantation, profondeur, étalonnage des matériels.
  • Interprétation : Respect du protocole expérimental

6) Référentiel technique

[1] AFNOR, Octobre 2000. NFP94-131 – Sols : Reconnaissance et essais – Essai d’eau Lefranc. Norme Française, 18 p.

[2] Cassan, M. (2005). Les essais de perméabilité sur site dans la reconnaissance des sols. Presses de l’Ecole des Ponts et Chaussées, 568 p.

[3] Chevalier, C., Reiffsteck, P. (2009). Essais à l’érodimètre à jets mobiles sur la levée de l’Authion, Rapport pour le PN ERINOH, 38 p.

[4] Dorbani, B., Haza-Rozier E., & Reiffsteck, P. (2010) Appareillage pour diagraphie de perméabilité incluant un piézocone, JNGG2010, Grenoble 7-9 Juillet 2010.


[5] Fargier Y. ; Durand E ; Rousselet R.. (2013). Le Perméafor, un outil de diagnostic des ouvrages hydrauliques en terre et de leur fondation, Colloque CFBR Modernisation des barrages, Chambery, Thème 2, 133-141.

[6] Fell, R., & Fry, J.-J. (2007). The state of the art of assessing the likehood of internal erosion of embankment dams, water retaining structures and their foundations. Internal Erosion of Dams and their foundation, Editeurs Fell & Fry.

[7] Marot, D., Alexis, A., & Bendahmane, F. (2007). A specific triaxial device for the study of internal erosion in cohesive soils. Internal Erosion of dams and their foundations, Editeurs Fell & Fry, pp. 159-166
[8] Reiffsteck P. (2009). Campagne de validation du Perméafor, application aux graves du Rhin, Rapport de recherche LCPC 11P061.

[9] Ursat, P. (1992). Le Perméafor. Un appareil de diagraphie de perméabilité. Bulletin de liaison des Ponts et Chaussées, 178, pp. 19-26.
[10] Ursat, P. (1995). Le Perméafor, un appareil bien adapté à l’analyse des fuites dans les digues en terre, 2nd European conference on soil mechanics and foundation engineering, 11, Copenhague vol.1, 1297 – 1301.

[11] Ursat P. ; Hervé S. (2002). Guide technique du Perméafor. FAER 2-24-11-9 (LCPC - LRPC Strasbourg), 57 pages

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