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Article

1 - SUCCION DANS LES SOLS

2 - TECHNIQUES DE CONTRÔLE ET DE MESURE DE LA SUCCION

3 - PROPRIÉTÉS DE RÉTENTION D’EAU

4 - TRANSFERTS D’EAU DANS LES SOLS NON SATURÉS

  • 4.1 - Équations de transfert en phase liquide
  • 4.2 - Équations de transfert en phase gazeuse

5 - TECHNIQUES DE MESURE DE PERMÉABILITÉ

6 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : C301 v1

Techniques de mesure de perméabilité
L’eau dans les sols non saturés

Auteur(s) : Pierre DELAGE, Yu-Jun CUI

Relu et validé le 20 juil. 2020

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Auteur(s)

  • Pierre DELAGE : Professeur à l’École nationale des ponts et chaussées (ENPC) - Directeur de recherche au Centre d’enseignement et de recherche en mécanique des sols (CERMES)

  • Yu-Jun CUI : Directeur de recherche au Centre d’enseignement et de recherche en mécanique des sols (CERMES)

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INTRODUCTION

L’eau joue un rôle majeur dans le comportement des sols non saturés. Sa cohabitation avec l’air dans les pores prend des formes variées, selon que l’eau domine et l’air ne peut se déplacer librement, ou au contraire que l’air occupe l’essentiel des pores et l’eau est bloquée aux contacts des particules, ou encore que l’eau et l’air peuvent se déplacer tous les deux. Outre les phénomènes de capillarité, qui se développent aux contacts des deux fluides, l’eau peut interagir avec les minéraux des particules du sol : ces interactions physico-chimiques sont particulièrement importantes dans les argiles. Enfin, la concentration des sels dissous dans l’eau est à l’origine de phénomènes osmotiques, qui influencent la migration des molécules d’eau dans les pores du sol.

Cet article décrit les différents états de l’eau dans les sols non saturés, les phénomènes physiques qui déterminent l’interaction de l’eau et des minéraux et les lois de déplacement de l’eau dans les sols non saturés. Il présente, en particulier, les techniques expérimentales permettant de mesurer ou imposer la succion, et de caractériser les capacités de rétention et de transfert de l’eau dans ces sols.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-c301


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5. Techniques de mesure de perméabilité

5.1 Généralités

Les mesures de la perméabilité des sols non saturés sont délicates et assez peu répandues actuellement. Comme à l’état saturé, elles peuvent s’effectuer en régime transitoire ou permanent. Des techniques basées sur l’analyse inverse, en utilisant l’équation de Richards, de cinétiques d’infiltration au sein de colonnes se sont également révélées pertinentes pour déboucher sur des valeurs de perméabilités.

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5.2 Méthode de Gardner pour la perméabilité à l’eau

Gardner [28] a proposé une technique basée sur l’utilisation de la cellule de Richards (figure 12), qui consiste à suivre au cours du temps la quantité d’eau sortant d’un échantillon soumis à partir de l’instant t = 0 à un incrément positif de pression d’air qui correspond à une augmentation de succion. La perméabilité est déduite de l’application simplifiée de l’équation de Richards à cet écoulement, de la façon suivante : on suppose que l’incrément de pression est suffisamment faible pour permettre de considérer que la diffusivité :

varie peu et puisse être considérée comme constante pendant l’expulsion de l’eau ; on suppose également que k (θ) ne varie pas significativement avec z, ce qui permet d’obtenir la forme suivante simplifiée de l’équation de Richards :

On retrouve une équation similaire à celle de la consolidation unidimensionnelle de Terzaghi, et la détermination de la diffusivité D est...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - AHMED (S.), LOVELL (C.W.), DIAMOND (S.) -   Pore sizes and strenght of compacted clay  -  . J. of the Geotechnical Engineering Division, ASCE, vol. 100 (GT4), p. 407-425 (1974).

  • (2) - ASSOULINE (S.), TESSIER (D.), BRUAND (A.) -   A conceptual model of the water retention curve  -  . Water Ressources Research 34 (2), p. 223-231 (1998).

  • (3) - BEAR (J.) -   Dynamics of fluids in porous media  -  . Elsevier, Amsterdam (1969).

  • (4) - BIAREZ (J.), FLEUREAU (J.M.), ZERHOUNI (M.I.), SOEPANDJI (B.S.) -   Variations de volume des sols argileux lors de cycles drainage-humidification  -  . Revue française de Géotechnique 41, p. 63-71 (1987).

  • (5) - BLACK (W.P.M.) -   A method for estimating the California Bearing Ratio of cohesive soils from plasticity data  -  . Géotechnique 12, p. 271-282 (1962).

  • (6) - CHANDLER (R.J.), GUTIERREZ (C.I.) -   The...

DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES

  • L’eau dans les sols non saturés

  • Compressibilité. Consolidation. Tassement

  • Résistance au cisaillement

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