CHAPITRE 9 : PIÉZOMÈTRE 9 1)Introduction9.1) Introduction Les problèmes créés par l'eau dans la construction sont quelquefois négligés ousouvent mal posés quand ils ne sont pas complètement ignorés Et pourtantsouvent mal posés, quand ils ne sont pas complètement ignorés. Et pourtant,ils sont fondamentaux tant en ce qui concerne les conditions d'exécution des chantiers que la stabilité des ouvrages et les problèmes hydrogéologiques. Il importe donc, tout d'abord, dans une étude des sols, de préciser le niveau dela nappe et d'indiquer l'influence de ce niveau sur le déroulement des futurs travaux Le niveau d'eau ou la pression interstitielle mesurés dans un sol sonttravaux. Le niveau d eau ou la pression interstitielle mesurés dans un sol sontrarement constants sur une longue période; ils subissent des variations à causede: 1) la précipitation, de l'infiltration et de l'évaporation; 2) la variation duniveau de contrainte (charges); 3) l'écoulement saisonnier alimenté par laniveau de contrainte (charges); 3) l écoulement saisonnier alimenté par lavariation saisonnière des niveaux de rivières ou de lacs avoisinants; 4) lestravaux de construction qui modifient les contraintes au sein des sols ou quimodifient les conditions aux limites, exemples une excavation; 5) le pompage

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od e es co d o s au es, e e p es u e e cava o ; 5) e po pageou recharge en eau; 5) les effets du gel et de dégel; 6) la variation de lapression atmosphérique et de l'humidité.

La détermination précise du niveau de la nappe phréatique et des pressionsinterstitielles est importante pour la conception la construction desinterstitielles est importante pour la conception, la construction desfondations et des ouvrages souterrains. La profondeur de la nappephréatique est un facteur pouvant influencer le choix du type de fondation.La variation saisonnière du niveau de la nappe peut occasionner desLa variation saisonnière du niveau de la nappe peut occasionner desmouvements (gonflement ou de retrait)des sols de fondation. La présenced’une nappe artésienne peut grandement affecter la stabilité d’uneexcavation réalisée dans l’argile Le contrôle des pressions interstitiellesexcavation réalisée dans l argile. Le contrôle des pressions interstitiellespermet de suivre la consolidation ou la dissipation des pressionsinterstitielles développées dans une couche d’argile suite à des travaux deconstruction ou de chargement. La pression interstitielle élevée constitueconstruction ou de chargement. La pression interstitielle élevée constitue souvent la cause des problèmes d’instabilité; il est donc important depouvoir mesurer ces pressions et leur dissipation. Dans le cas des problèmes de pollution, le piézomètre est utilisé pourpermettre des prélèvements pour analyses chimiques et aussi pour étudehydrogéologique de la nappe phréatique et le risque de contamination.

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y g g q pp p q q

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4

Un niveau de la nappe phréatique libre (free ground-water table) est défini comme la surface de contact entre la nappe phréatique libre et la zone

ill i H l (1949) ' t l i tt i t l' d fcapillaire, Hvorslev (1949), c'est le niveau atteint par l'eau dans un forage.La nappe phréatique peut être régulière s'il existe une seule nappe libre;quand la pression hydrostatique augmente linairement avec la profondeur( ) d l d' é i d' C i i ifi l h(p=z), comme dans le cas d'un réservoir d'eau. Ceci signifie que la chargepiézométrique, h=z+p/, est la même quelle que soit la profondeur, figure9.1. Il faut remarquer que dans la nature, des nappes régulières sont rares et onrencontre plutôt des nappes irrégulières, figure 9.2. Un piézomètre est un dispositif qui permet de mesurer la chargehydraulique en un point du sol. Il est constitué, d'une façon générale, par unélément perméable (élément de tube crépiné pierre poreuse etc ) relié à laélément perméable (élément de tube crépiné, pierre poreuse, etc.) relié à lasurface par un tube rigide ou une tubulure souple et mis en place dans unforage (figures 9.3, 9.4 et 9.5). Un bouchon étanche est réalisé au-dessus de la crépine afin d'éviter les communications au moyen du trou de forages

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de la crépine afin d éviter les communications au moyen du trou de foragesavec les autres nappes supérieures ou d'éviter des infiltrations d'eau.

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Par suite d'une confusion regrettable, on étend souvent le nom piézomètre à toutautre dispositif destiné à mesurer le niveau de l'eau dans le sol, par exemple un tubetroué placé dans le trou d'un forage. Cette erreur d'utilisation peut dans certains cas p g papporter des confusions et peut se traduire par des accidents de chantier qui aurait puêtre évités si des piézomètres, au sens propre du mot, avait étaient installés etinterprétés correctement. Sous l'effet de la pression qui règne au niveau de la crépine, l'eau va s'élever dans le tube supérieur. La mesure de cette pression se fait alors soit par repérage du niveaud'eau dans le tube à l'aide d'une sonde soit par un dispositif manométriqued eau dans le tube à l aide d une sonde, soit par un dispositif manométrique. 9.2 Définitions Le document d’Hydro-Québec et SEBJ (1990) définit les termes suivants : Piézomètre Il désigne le capteur de pression d’eau, et la lanterne s’il y a lieu; il inclut aussi let b d l d ié èt à t b t t h d litube dans le cas des piézomètres à tube ouvert et hydraulique Piézomètre à tube ouvert

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Il s’agit d’un piézomètre avec un tube ouvert à la pression atmosphérique et posédans le prolongement du capteur. Ce terme est préférable à piézomètre hydraulique (SEBJ, 1990).

.Piézomètre Casagrande C’est un piézomètre à tube ouvert avec un élément filtrant inséré dans une lanterne de sable etdes bouchons de part et d’autre de la lanterne. Tube perforé Il s’agit d’un tube plastique perforé à plusieurs endroits et entouré d’un tissu résistant et perméable; il sert à déterminer la profondeur de la nappe d’eau (SEBJ, 1990). Il ne doit êtreutilisé que dans le cas d’une nappe régulière dans un dépôt homogène. Piézomètre hydraulique (avec manomètre)y q ( ) Son installation est semblable à celle d’un tube ouvert, mais dont le niveau d’eau dépassel’extrémité supérieure du tube à laquelle est fixé un manomètre; la pression au niveau ducapteur est égale à la différence de niveau entre le sommet du tube et le niveau du capteur pluscapteur est égale à la différence de niveau entre le sommet du tube et le niveau du capteur plusla pression enregistrée par le manomètre. Pour éliminer l’air qui s’accumule à l’intérieur du tube à cause de l’absence de circulation d’eauet qui fausse les résultats les piézomètres hydrauliques doivent avoir une tubulure doubleet qui fausse les résultats, les piézomètres hydrauliques doivent avoir une tubulure double.Cette tubulure permet une circulation d’eau désaérée à partir de la surface, circulation qui doitse faire périodiquement. L t ié èt h d li t f é t tili é dé i ié èt à t b

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Le terme piézomètre hydraulique est fréquemment utilisé pour désigner un piézomètre à tubeouvert; il est recommandé d’ajouter avec manomètre s’il s’agit d’un piézomètre hydraulique comme tel.

Piézomètre scellé Il s’agit d’un capteur de pression à corde vibrante ou pneumatique nécessitant un très faibleécoulement par l’élément poreux.p p Élément filtrant Ce terme désigne strictement l’élément poreux fixé à l’extrémité inférieure d’un tube; il peutCe terme désigne strictement l élément poreux fixé à l extrémité inférieure d un tube; il peut être en plastique, en métal ou en pierre poreuse. Lanterne Ce terme désigne la cavité de forme cylindrique, pratiquée sous l’extrémité du tubage, combléed’un matériau plus perméable que le sol en place, qui supporte les parois de la cavité. Tube de mesure C’est un tube métallique ou plastique, flexible ou rigide, qui relie l’élément filtrant à la surfacepour mesurer le niveau piézomètrique à la pression atmosphériquepour mesurer le niveau piézomètrique à la pression atmosphérique. Bouchons Ce sont des zones imperméables qui scellent le trou de forage de part et d’autre de la lanterne; l b h i é d b i

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les bouchons sont constitués de bentonite.

Navfac définit les trois principales composantes d’un piézomètre : a) Pointe (tip)

i d ié è d l i f é l bLa pointe du piézomètre comprend la section perforée, weel screen, tube poreux, ou toute autre élément similaire et la zone de filtre de sableentourant le tube poreux. b) Tube (Standpipe) Il ’ it d’ t b ét h d di èt l l tit ibl i t dIl s’agit d’un tube étanche de diamètre le plus petit possible au point de vuepratique fixé à la partie supérieure de la pointe et qui continue jusqu’à lasurface du terrain. c) Scellements (Seals) Le scellement est composé d’un coulis de ciment de boue de bentonite ou

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Le scellement est composé d’un coulis de ciment, de boue de bentonite ou toute autre matériau imperméable similaire placé entre le tube et les parois du trou du forage afin d’isoler la section de mesure souhaitée.

La figure 9.6 montre l’utilisation de piézomètres pour étudier la direction d’écoulement d’eausouterraine. Définitions hydrogéologiques Aquifère q C’est une formation rocheuse ou de sol à l’intérieur de laquelle l’eau souterraine peut circuleret qui peut donner un débit suffisant pour une utilisation économique. Des mots commewater-bearing formations et groundwater reservoirs sont également utilisés en anglais commewater bearing formations et groundwater reservoirs sont également utilisés en anglais commesynonyme d’aquifère, Driscoll (1989). Aquitard : C’est une formation imperméable. Nappe perchée : C’est une nappe d’eau très localisée dans une formation perméable où

l’écoulement gravitaire descendant de l’eau est bloqué par la présence d’une coucheimperméable d’étendue limité, figure 9.7.

Nappe confinée, captive ou en charge C’est un aquifère contenu dans une couche perméable saturée à 100 % limité entre deux

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C est un aquifère contenu dans une couche perméable saturée à 100 % limité entre deuxcouches imperméables, aquitard, (argile, silt ou d’autres matériaux imperméables), et dont lapression, en tout point, est supérieure à la pression atmosphérique.

Dans un aquifère confinée, le niveau d’eau dans un piézomètre dépasse celui du niveau de lapartie supérieure de l’aquifère confiné. La pression de confinement est égale à la différenced i d’ d l’ ifè t l i d l ti é i d l’ ifè i édu niveau d’eau dans l’aquifère et celui de la partie supérieure de l’aquifère exprimée en unité de pression (multiplié par le poids volumique de l’eau). Nappe semi-captive pp p C’est un aquifère confiné dont l’une ou les deux couches qui la limitent sont semi-perméables. Nappe libre C’est une nappe contenue dans une couche perméable partiellement saturée et reposant sur

h i é bl i i é bl L f lib ét t t j à l iune couche imperméable ou semi-imperméable. La surface libre étant toujours à la pressionatmosphérique.

Transmissivité T d’une nappe C’est le produit du coefficient de perméabilité k par l’épaisseur de la couche aquifère H :

T =kH. Coefficient d’emmagasinement S

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C’est le volume d’eau libéré ou emmagasiné par un prisme vertical de la couche aquifèred’une section droite égale à l’unité et pour une variation unitaire du rabattement ou de lacharge.

Nappe artésienne C’est n aq ifère où le ni ea pié ométriq e dépasse cel i de la s rface d terrainC’est un aquifère où le niveau piézométrique dépasse celui de la surface du terrain à l’endroit du sondage, du piézomètre ou du puits réalisé. L’eau souterraine est donc capable de jaillir en surface du terrain si on réalise un puits.

Charge hydraulique La charge hydraulique en un point d’un aquifère est définie par l’équation suivante,La charge hydraulique en un point d un aquifère est définie par l équation suivante,figure 9.8 :

H = V2/2g + u/w + z Avec H la charge hydraulique, V la vitesse d’écoulement d’eau, u la pression d’eaupour le point considéré, z la côte du point par rapport à un niveau de référence et wl id l i d’le poids volumique d’eau.

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Gradient hydraulique Le gradient hydraulique, i, entre deux points d’un milieu est défini par la relation suivante :

i = H/L = (H2 – H1)/L = -h/l

avec H, la différence des charges hydrauliques entre deux points et L la distance entre cesdeux points Hauteur piézométrique Pour un point M situé au sein d’un milieu aquifère avec la côte z, si on mesure le niveau d’eauau moyen d’un piézomètre à la côte z’, la pression d’eau sera donc :

u = (z’ – z) w et la charge hydraulique sera :

H = (z’ – z) + z = z’ La charge hydraulique au point M sera donc égale à la hauteur d’eau dans le piézomètre par

t i t M l h t ’ t lé é l t l h t ié ét i

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rapport au point M; la hauteur z’ est appelée également la hauteur piézométrique.

Le lieu de l’ensemble des hauteurs piézométriques d’une nappe est appelé la surfacepiézométrique. Sur une surface piézométrique, la pression est égale à la pressionatmosphérique. Ligne isopièze Une ligne isopièze, ou isopièze, est le lieu des points d’un aquifère ayant même niveaupiézométrique (même charge hydraulique). On l’apelle égalemment une ligne d’isocharge hydraulique ou équi-potentielle. La connaissance des isopièzes permet de déterminer le sens des écoulements dans unaquifère. Lignes de courants Une ligne de courant est une ligne tangente au vecteur vitesse en chacun de ces points autemps considéré.temps considéré. Si le milieu est homogène et isotrope les lignes de courant sont perpendiculaires auxéquipotentielles. Le tracé des lignes de courant et des équipotentielles est appelé réseau d’écoulement

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d écoulement.

9.3 Installation correcte d’un piézomètre C d (1949) é di itif lé Pié è C d lCasagrande (1949) a proposé un dispositif appelé Piézomètre Casagarnde pour mesurer les pressions interstitielles dans l’argile. La figure 9.9 montre les dimensions du piézomètreCasagrande en pouces. L’élément poreux a une longueur de 0,6 m (2 pieds) composé d’untube poreux de Norton. Son diamètre intérieur est de 25 mm (1 pouce) tandis que celuiextérieur est de 38 mm (1,5 pouces). La partie inférieure de l’élément poreux est scelléparun bouchon de caoutchouc, tandis que la partie supérieure est reliée à un tube Saran de diamètre extérieur de 12 mm.

9.4 Vérification d’un piézomètre Les erreurs piézométriques sont fréquentes. Il est donc important de vérifier le bonf ti t d’ ié èt i t llé ’ d l é t ti ité d ifonctionnement d’un piézomètre installé pour s’assurer de la représentativité des niveauxpiézométriques observés. En parique, il faut vérifier périodiquement le bonfonctionnement des piézomètres après leur installation. Les résultats d’un essai de perméabilité à niveau variable peuvent utiliser à vérifier si unpiézomètre installé a été correctement scellé dans le sol, et à détecter des courts-circuits hydrauliques.

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9.5 Temps de réponse d’un piézomètre I édi t t è l’i t ll ti d’ ié èt d t d f l iImmédiatement après l’installation d’un piézomètre dans un trou de forage, la pressionhydrostatique mesurée par l’instrument est rarement identique à la pression réelle existantesur place. Durant les travaux d'installation d'un piézomètre, le niveau d'eau à l'intérieur duforage est rarement au même niveau que celui des sols environnants. Afin de mesurercorrectement les pressions interstitielles (niveau d'eau), il faut que la pression dans lepiézomètre et les sols soit égale. Compte tenu de la différence de la pression existante, aprèsl'installation, un certain temps est nécessaire pour que la pression s'équilibre. Ce temps serad'autant plus long que le sol est moins perméable et que le diamètre (le volume) du tubed autant plus long que le sol est moins perméable et que le diamètre (le volume) du tube piézométrique sera plus important. On est donc conduit à définir le "temps de réponse" "time-lag" d'un piézomètre qui est le temps au bout duquel le piézomètre indique une valeurde pression égale à la pression réelle qui existe dans l'eau interstitielle au niveau de la crépine Le temps nécessaire pour égalisation complète des pressions est théoriquementcrépine. Le temps nécessaire pour égalisation complète des pressions est théoriquementinfini, mais du point de vue pratique, on peut supposer que les pressions sont égaliséesquand 90-99% de la pression originale a été dissipée.

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9.6 Développement théorique du calcul du temps de réponse (retard) Les équations mathématiques à la base du calcul du temps de réponse de piézomètre ont étéq q p p pprésentés par Hvorslev (1951). Ces calculs supposent que le temps de réponse est la seulesource d’erreur et que les autres causes sont négligeables. De plus, ils supposent que la loide Darcy est valable, que le sol et l’eau restent incompressibles. La charge hydraulique active, H, au temps t est égale à H = (z – y), avec z constant ou une fonction du temps, figure 9.10. Le débit d’écoulement, q, peut être exprimé par l’équationsimplifiée suivante, Hvorslev (1951) : q = F k H = F k (z-y) (1) avec F un facteur de forme dépendant de la forme et des dimensions de la cavitépiézométrique et k le coefficient de perméabilité. Pour un temps dt, on peut écrire : q dt = A dy avec A la section du tube du piézomètre. En combinant les deux équations précédentes, onobtient : dy/(z-y) = (Fk/A) dt (2)

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Le temps de réponse de base, T (basic time lag) est défini comme le temps nécessaire pourégaliser les pressions à l’intérieur du piézomètre et celle dans le sol.

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La figure 9.12 de Hvorslev (1951) schématise plusieurs cas d’installation depiézomètre avec l’équation de débit correspondant à chaque cas. Ces équationssont valables uniquement pour un milieu semi infini isotrope et qu’il existe unsont valables uniquement pour un milieu semi-infini, isotrope et qu il existe unniveau artésien ou que le changement du niveau piézométrique initial est faible.

La figure 9.13, Hvorslev (1951), montre les exemples de calcul de temps deé d b d t é l fi 9 12 O t t l t T tréponse de base des cas montrés sur la figure 9.12. On constate que le temps T est

inversement proportionnel au coefficient de perméabilité du milieu. Quand lerapport L/D reste constant, T est inversement proportionnel au diamètre de la prisedu piézomètre (D) et inversement proportionnel au carré du diamètre du tube dup ( ) p ppiézomètre (d2).

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T a b l e a u 9 .1 : T e m p s d e r é p o n s e p o u r 9 0 % d 'é g a l i s a t i o n , H v o r s l e v ( 1 9 4 9 ) N a t u r e d u s o l

S a b l e

S i l t

A r g i l e

k ( c m / s )

0 1

1 0 - 2

1 0 - 3

1 0 - 4

1 0 - 5

1 0 - 6

1 0 - 7

1 0 - 8

1 0 - 9

1k ( c m / s ) 0 .1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 10 -

1 0 1 ) S o i l i n c a s i n g *

6 m

1 h

1 0 h

4 j

2 ) C a s i n g , s o i l f l u s h

.6 m

6 m

1 h

1 0 h

4 j

2 ) C a s i n g , s o i l f l u s h b o t t o m

.6 m 6 m 1 h 1 0 h 4 j

3 ) C a s i n g , h o l e e x t e n d e d

1 .5m

1 5m

2 .5h

2 5 h

1 0 j

4 ) C a s i n g , h o l e

6 m

1 h

1 0 h

4 j

4 2 j

) g

e x t e n d e d j j

5 ) P i e z o . W i t h w e l l p o i n t

3 m

3 0m

5 h

5 0 h

2 1 j

6 ) p i e z o . W i t h w e l l

1 2

2 h

2 0 h

8 .3 j

8 3 j

p o i n t m 7 ) M e r c u r y m a n o m e t e r

2 m

2 0m

3 .3h

3 3 h

14 j

8 ) M e r c u r y m a n o m e t e r

6 m

1 h

1 0 h

4 .2 j2 j

9 ) W .E .S H y d r . C e l l p r e s s .

1 6m

2 .6h

26h

1 0 ) W E S H y d r o c e l l

1 4

2

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1 0 ) W .E .S . H y d r o . c e l l p r e s s u r e , s a n d f i l t e r

1 4m

24h

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9.7 Irrégularités et variations piézométriques Plusieurs sources d’erreur peuvent survenir lors des mesures piézométriques quandPlusieurs sources d erreur peuvent survenir lors des mesures piézométriques quanddes irrégularités ou des changements rapides des pressions interstitielles peuvent seproduire. Les conditions régulières, avec une mesure piézométrique identique à lapression de la nappe libre à toute profondeur sous la nappe, constituent des casp pp p pp ,isolés. En réalité, on observe des conditions irrégulières ou des niveauxpiézométriques changeant avec la profondeur. Ces conditions irrégulières peuvent être causées par Hvorslev (1951): 1)U hé l d’ i lé h i é bl1) Une nappe perchée ou un volume d’eau isolé par une couche imperméable;2) Un écoulement descendant vers les couches plus perméables en profondeur; 3) Un écoulement ascendant à partir d’une couche soumise à une pression artésienne

ou produit par évapotranspiration;ou produit par évapotranspiration;4) Une consolidation ou un gonflement incomplet causé par un changement das les

charges ou les contraintes appliquées.

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Sur une longue période de temps, la nappe phréatique ou les pressions interstitiellessont rarement constantes. Elles subissent des variations par : )P é i it ti i filt ti é ti t d ia) Précipitation, infiltration, évaporation et drainage;

b) Changements des charges ou des contraintes et/ou écoulement dû à une variation saisonnière du niveau d’eau dans les rivières, lacs, canaux, etc. voisins existants;

c)Pompage;c) Pompage; d) Variation de température et spécialement gel-dégel de la couche supérieure de

sol; e) Variation de la pression atmosphérique et de l’humidité.

Les principales sources d’erreurs de la détermination du niveau de la nappephréatique sont schématisées sur la figure 9.15, Hvorslev (1951).p q g , ( )

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9.8 Différents types de piézomètres Navfac (1986) distingue les types de piézomètres suivants :( ) g yp p a) Puits ouvert (Open well) La technique la plus commune à enregistrer le niveau de l’eau consiste à mesurer ce dernierLa technique la plus commune à enregistrer le niveau de l eau consiste à mesurer ce dernierdans le trou du forage tel que montre sur la figure 9.16a (Navfac, 1986). Un desinconvénients de cette technique est que les différentes couches de sol peuvent avoirdifférentes pressions hydrostatiques et par conséquent le niveau mesuré sera inexacte et non

é t tif d it C tt t h i t til i t l dé ôt h èreprésentatif du site. Cette technique est utile uniquement pour les dépôts homogènes. La plupart des inconvénients de la technique précédente peut être éliminée en installant unpiézomètre tel qu’indiqué sur la figure 9.16b (Navfac, 1986). Ce système permet à isoler unesection bien limitée des sols. b) Piézomètre à élément poreux (Porous Element Piezometer) Tel que montré sur la figure 9.17 (Navfac, 1986), un élément poreux est connecté à un tubede mesure de faible diamètre afin de diminuer le temps de réponse de l’instrument. En fait, il s’agit du piézomètre Casagrande dont l’élément poreux est une pierre en céramique ou toutautre matériau de mêmes dimensions Les pores de l’élément ont une dimension de 0 050

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autre matériau de mêmes dimensions. Les pores de l élément ont une dimension de 0,050mm de telle sorte que l’on peut l’utiliser en contacte direct avec les sols fins.

Figure 9.16

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41

c) Autres types

Les autres types de piézomètres utilisés sont pneumatiques à air, pneumatique à l’huile ouhydrauliques. Gé é l t di ti d t d ié ètGénéralement, on distingue deux types de piézomètres: 1) les piézomètres ouverts; 2) les piézomètres fermés ou à volume constant. A) Piézomètres ouverts Les piézomètres ouverts peuvent être réalisés soit par forage, soit par battage.p p p g , p g- Installation par forage

Si le terrain est instable, le forage sera tubé car l'emploi de la bentonite (pour la stabilitédes parois) doit être absolument prohibé pour éviter le colmatage du terrain Une foisdes parois) doit être absolument prohibé pour éviter le colmatage du terrain. Une foisatteinte la profondeur désirée, on introduit dans le forage un tube piézométrique crépinéà sa base.

L ' t éd à d t ll il t é id t l é i d êt

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Lorsqu'on veut procéder à des mesures ponctuelles, il est évident que la crépine devra être très courte (L/d =3). Si par contre, il ne s'agit que de mesurer un niveau d'eau, on pourra adopter une valeur beaucoup plus importante, mais sans dépasser 2.0 m de lo

En ce qui concerne la densité des vides de la crépine, il faut qu'elle soit telle que saperméabilité soit très élevée. Une fois le piézomètre placé dans le forage tubé, on introduitd l' l i t t t t l t b d f filt d t l l ét idans l'espace annulaire, tout en remontant le tube de forage, un filtre dont la granulométrie doit être compatible avec celle du terrain environnant. On confectionne ensuite au-dessus du filtre, un bouchon étanche sur une hauteur d'environ 1m. La réalisation du bouchon est une opération très délicate qui demande beaucoupd'expérience. Enfin on finalise les travaux en remblayant toujours dans l'espace annulaire.

Avantages des piézomètres ouverts: Simplicité, fiabilité, pas d'appareillage et composantes compliquées. Désavantages des piézomètres ouverts:g p1) Temps de réponse long; 2) tubulure doit être verticale ; 3) sujet au gel; 4) ils peuvent être endommagés par l'équipement de construction en surface et4) ils peuvent être endommagés par l équipement de construction en surface et 5) possibilité de bulles d'air emprisonnées dans la colonne d'eau.

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B) Piézomètre à volume constant Comme on a souligné plus haut, le temps de réponse des piézomètres ouverts dans les solsargileux est très long. On a donc cherché à diminuer le volume d'eau nécessaire pourl'équilibre des pressions et l'on a conçu des piézomètres dits à volume constant. Il existedifférents types de ce genre de piézomètres: Piézomètre hydraulique, pneumatique, à cordedifférents types de ce genre de piézomètres: Piézomètre hydraulique, pneumatique, à cordevibrante, etc. B1) Piézomètres Hydrauliques Ce sont des piézomètres du type ouvert dans lesquels on a place un manomètre à l'extrémité des tubulures. Les tubulures sont remplies d'un liquide incompressible. La pressioninterstitielle au niveau de la crépine, u, s'obtient en mesurant la pression au niveau dumanomètre (p) selon l'équation: u = p + h

Avantages: Simple, fiable, temps de réponse plus rapide, et moins sujet à être

endommagé. Inconvénients: Sujet au gel, les tubulures doivent être désaéréespériodiquement

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périodiquement.

B2) Piézomètres pneumatiques Ces piézomètres sont constitués d'un élément déformable (membrane flexible) La pressionCes piézomètres sont constitués d un élément déformable (membrane flexible). La pressionde l'eau contenue dans le sol applique la membrane sur les deux orifices de la chambre depression. Par l'un de ces orifices, on envoie un gaz comprimé (air, azote ou CO2). Lorsque la pression du gaz est égale à la pression interstitielle du sol, u, la membrane se trouve ené ilib i diffé t t l 'é l d iè t b l fi 9 19équilibre indifférent, et le gaz s'évacue par la deuxième tubulure, figure 9.19.

A t P d i h d i é id ê b héAvantages: Pas de correction hydrostatique, réponse rapide, peut être branché unsystème d'acquisition de données, n'est pas limité par la profondeur de la nappe. Inconvénients: Problèmes de condensation période d'utilisation limitée àInconvénients: Problèmes de condensation, période d utilisation limitée àquelques années.

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B3) Piézomètres à corde vibrante Il t b é l déf ti d' b lid i d' fil t d ( dIls sont basés sur la déformation d'une membrane solidaire d'un fil tendu (cordevibrante). La pression interstitielle agissant sur la membrane fait varier la tensiondans le corde. La fréquence de vibration est fonction de la tension de la corde, figure 9.20. En mesurant la fréquence de vibration, on peut calculer la tension etfigure 9.20. En mesurant la fréquence de vibration, on peut calculer la tension etensuite la pression interstitielle. la pression interstitielle s'obtient par l'équation: p= k (f2-f2

0). où f0 est la fréquence d'étalonnage à u=0. Avantages: Possibilité d'enregistrement continu, grande sensibilité, réponse

rapide non sujet au gel peut être ré étalonné poste de lecture peut êtrerapide, non sujet au gel, peut être ré-étalonné, poste de lecture peut êtretrès éloigné du site, peut mesurer des pressions négatives.

Inconvénients: Sensible à la température, dérive dans le temps, sensible àp , p ,

l'humidité et aux orages électriques, action galvanique et le prix estélevé.

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Études de cas: Niveau de la nappe phréatique.

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• Étude de cas infiltration d’eau et niveau de laÉtude de cas, infiltration d eau et niveau de la nappe phréatique

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• Résidence dans l’eau (secteur Tracy)• Sondage avec installation d’un piézomètreg p• Les sols de fondation sont constitués du sable (sol perméable)• Présence d’un ruisseau à proximité;• Relevé de niveau pour relier le niveau de la dalle de plancher au• Relevé de niveau pour relier le niveau de la dalle de plancher au

niveau de l’eau du ruisseau

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Infiltration d’eau observée dans le sous‐sol d’un immeuble 

i l t ticommercial en construction avec un rapport géotechnique pp g q

établissant la nappe à 6 m de f dprofondeur

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