Introduction : Les propriétés dynamiques de l’eau de gravité ou la facilité avec laquelle ce eau est capable de s’infiltrer dans le sol est définie comme étant la perméabilité. Elle a une influence vitale sur les problèmes de fondations et certains ouvrages de mécanique des sols Les écoulements des eaux à travers les interstices d’un système de sol, sont complexes et variés. Ils ne permettent pas de tirer des conclusions et définir par la suite des méthodes de calcul pour résoudre les problèmes pratiques posés
But de l’essai : L’objectif du présent essai est de déterminer le coefficient de perméabilité des sols. C’est un critère de sélection important dans le choix des sols utilisés comme matériaux d’étanchéité, de drainage ou de filtration (…), pour évaluer les débits d’infiltration sous les digues et les barrages en terre et pour choisir un système de pompage chargé de maintenir à sec certaines zones de travaux. La perméabilité : est la mesure de la vitesse de circulation d'un fluide dans un réseau de pores du sol sous un gradient hydraulique donné. Le coefficient de perméabilité d’un sol saturé : est une caractéristique du sol qui dépend essentiellement de sa granularité, de sa nature, de sa structure, de son indice des vides et de la température.
Principe de l’essai : L’essai de perméabilité consiste à mesurer le temps nécessaire à un volume de fluide pour parcourir la longueur de l’échantillon, sous une pression d’injection donnée. Le matériel dépend de la taille de l’échantillon et de la nature de celui-ci. La pression est donnée soit par du gaz sous pression soit par un contrôleur pression-volume. Le coefficient de perméabilité K d’après la loi de DARCY est obtenu par l’expression :
𝑄=
𝐾𝐴ℎ 𝑙
Q = débit d’écoulement (m3/s) K = le coefficient de perméabilité (m/s) A = surface dédiée à d’écoulement (m2) h = hauteur de charge hydraulique (m) l = la langueur de l’échantillon (m)
Méthode au laboratoire (NF X30-441) : L’essai est réalisé sous le norme NF X30-441 : essai au perméamètre a paroi rigide particulièrement adapté à la détermination de la perméabilité d’échantillons compactés en laboratoire ou prélevé en surface. Deux méthodes qui sont des applications directes de la loi de DARCY sont largement utilisées en laboratoire : - Mesure sous charge constante pour les sols très perméables (les graviers et les sables). - Mesure sous charge variable pour les sols peu perméables (les limons et les argiles).
Matériau utilisé : -
Bac d’alimentation du liquide Tige de fixation. Piézomètre (règle graduée + tube) Bac à sol (contenant l’échantillon) Système de fixation (boulons + anneaux). Filtre supérieur Filtre inférieur Robinet 1 (lié avec le tuyau 1) Robinet 2 (lié avec le piézomètre) Tuyau 1 pour l’alimentation de l’échantillon Tuyau 2 pour l’évacuation du surplus su liquide Table à trépieds Robinet purgeur pour chasser l’air et le liquide Tuyau de dépression de l’échantillon contre l’air occupé par le liquide.
Mode opératoire : (avec charge constante) : · Préparation de l’échantillon - En pesant une quantité (de 3 à 4 kg) du sol homogène (sable en général) - Puis on procède à L’humidification de cet échantillon par malaxage en jetant de 1 'eau sur le sol afin d'empêcher l’infiltration des petits éléments à travers le filtre inférieur. · Mise en œuvre de l’essai - Remplir le bac (moule de Proctor) de 1'échantillon préparé précédemment - Régler les positions du bac à sol et du bac d'alimentation - Alimenter le bac d'alimentation à l’aide du liquide (l’eau en général) jusqu'à obtenir un diversement sur ce bac. · Mesures à effectuer : mesurer - La charge (Δh) sur le vol (différence des niveaux du liquide dans les 2 bacs lue au manomètre), cette charge peut être constante ou variable selon qu'on est en présence d'un essai à charge constante ou d'un essai à charge variable. - Le débit d’eau Q donné par le rapport du volume du liquide mesurer à l’aide de l’éprouvette graduée au temps nécessaire à l’accumulation de ce volume.
REGLE A ARASER
HAUSSE
MOULE DU PERMEAMETRE MATERIAU
BASE
Les résultats :
𝑄=
Diamètre de l’echantillon
D
10.2 cm
Hauter de léchantillon
H
11.6 cm
Hauter de charge
h
163 cm
𝐾𝐴ℎ 𝑙
Et 𝑄 =
𝑉 𝑡
=
𝜋𝑟 2 ℎ 𝑙
𝜋𝐷2 𝜋(0.102)2 𝑆= = ⟹ 𝑆 = 0.0081 𝑚2 4 4 𝑄. 𝑙 𝑣. 𝑙 𝑣 𝑙 𝐾= ⟹𝐾= ⟹𝐾= × 𝑠. ℎ 𝑡. 𝑠. ℎ 𝑡 𝑠. ℎ 𝑙 = 0.087 𝑠. ℎ Alors : 𝑣 (𝑚3 ) 𝐾 = 0.087 × 𝑡 (𝑠)
Exemple : 𝑣5 (𝑚3 ) 605×10−6 𝐾5 = 0.087 × = 0.087 × = 1.755 (m/s) 𝑡5 (𝑠) 5×60
Temps (s) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 33 36
60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 720 840 960 1080 1200 1320 1440 1560 1680 1800 1980 2160
Volumes .10-6 (m3)
K .10-7 (m/s)
140 265 382 496 605 715 825 928 1040 1150 1255 1538 1735 1925 2125 2295 2500 2682 2860 3043 3312 3575
2,030 1,921 1,846 1,798 1,755 1,728 1,709 1,682 1,676 1,668 1,516 1,593 1,572 1,551 1,541 1,513 1,510 1,496 1,481 1,471 1,455 1,440
4000 3500
volume 10-6 (m3)
3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0
5
10
15
20
25
30
35
40
temp (min)
On détermine K et Q graphiquement : 𝑣 𝑣 = 𝑎. 𝑡 ⟹ 𝑎 = … … … … … . . (1) 𝑡 382 − 140 𝑎= = 2.01×10−7 180 − 60 La pente représente le débit découlement Q. 𝑙 𝑣. 𝑙 𝑄. 𝑙 𝑎× ⟹ ⟹ =𝐾 𝑠. ℎ 𝑠. ℎ. 𝑡 𝑠. ℎ
K (CM/S)
10
1
TRAVAUX DE GENIE CIVIL
10-2
Bon
DRAINAGE TYPE DE SOL
10-1
Gravillon
Sable
Zones perméables
10-3
10-4
10-5
10-6
Mauvais Silt et mélange – Sable et argile
10-7
10-8
10-9
Pratiquement imperméable Argiles
Zones imperméables
Conclusion : Dans notre travail, nous avons explore la possibilité de mettre en évidence la perméabilité des matériau granulaire et le phénomène d’écrasement des matériaux locaux à savoir les grès concordant parfaitement avec la théorie malgré les difficultés rencontre lors de la réalisations de ces essais .
