L’Hydraulique Souterraine Pour l’étude géotechnique

Essais ponctuels

En hydrogéologie, la meilleure manière de déterminer les caractéristiques hydrauliques des sols est évidemment l’utilisation d’essais in situ, car d’une part le remaniement du sol est réduit au maximum, et d’autre part les essais de laboratoire sont influencés par des effets de bord prépondérants. Ces essais d’eau in situ sont de plusieurs sortes, et leur choix dépend du sol autant que de la nature du projet

Différents essais et théories associées

L’essai Porchet

L’essai Porchet est le plus élémentaire des essais d’eau. Il n’est pas normalisé, et nécessite donc une grande retenue dans l’application de ses résultats. Il consiste à creuser une cavité superficielle dans le sol, généralement inférieure au mètre cube, et à étudier la descente du niveau d’eau après remplissage. Il est nécessaire au préalable de saturer les parois de la cavité, afin de respecter au mieux les hypothèses de calcul.

Les hypothèses sont les suivantes : l’infiltration se fait sur toute la surface mouillée, avec un gradient hydraulique égal à 1. La mesure de la section S du trou permet d’assimiler ce dernier à une cavité prismatique de section carrée de côté S L= . Le calcul est alors le suivant : – le débit d’infiltration observé est égal à la baisse dh de hauteur d’eau pendant le temps dt , multiplié par la surface

 Etant donné la rareté et la « simplicité » de ces essais, Fondasol ne dispose pas de logiciel d’analyse propre à l’essai Porchet. J’ai donc mis au point une feuille de calcul sous Excel permettant la saisie et l’analyse très rapide des données d’un essai Porchet. Il consiste en la manipulation du coefficient de perméabilité k (par l’intermédiaire de boutons +/- de différentes précisions) afin d’ajuster sur un graphique la hauteur théorique avec la hauteur réelle :

En l’occurrence, l’essai traité ci-dessus présente une difficulté importante d’ajustement. Cependant, l’encadrement de la courbe donne des valeurs de 1.10-5 à 8.10-5 m/s, c’est-à-dire précision de l’ordre d’une puissance de 10, qui est inférieure à la précision que l’on peut accorder à cet essai. Compte tenu de cette forte imprécision, cet essai ne peut être utilisé que pour des évaluations dans le cadre d’absorption de faibles quantités d’eau. Usuellement les règles de l’Art imposent une utilisation réduite à la définition des systèmes d’infiltration individuels d’eaux usées (<150 l/jour).  

Essai Nasberg

Lorsque l’on souhaite connaître plus précisément la perméabilité d’un sol, et/ou lorsque ce sont les couches profondes qui nous intéressent, l’essai Lefranc et l’essai Nasberg sont utilisés. Ils consistent tous les deux en l’injection (ou le pompage, pour l’essai Lefranc) d’un débit donné au sein d’une cavité réalisée par forage, donc de forme cylindrique, et communiquant avec le sol sur une partie de sa hauteur, au niveau de la couche étudiée.

La communication hydraulique peut se faire, lorsque c’est nécessaire, au moyen d’une crépine, ou bien grâce au remplissage de la cavité par des matériaux très perméables (graviers). L’essai Nasberg correspond à un sol non saturé, contrairement à l’essai Lefranc, où le sol testé est en nappe. En dehors de ce point les principes de réalisation sont les mêmes. Le croquis suivant indique les caractéristiques de l’essai Nasberg : L’injection se fait au débit fixé Q, grâce à l’utilisation d’un bouchon calibré (bouchon dont l’orifice est calculé pour fournir un débit donné) fixé sur un récipient spécial permettant d’imposer une charge d’eau constante au-dessus du bouchon :