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Projet "P. I .S .P ." Pluie, Infiltration et Stabilité de Pentes
rapport final
E. Leroi, C . Azimi, P. Desvarreux, J . M . Grésillon, E. Flavigny, F. Gandola, J.P. Asté, T. Lafforgue
décembre 1995 Rapport du B R G M R 38750
n° de référence R 00500509
B R G M DIRECTION DE LA RECHERCHE
Département Géophysique et imagerie géologique BP 167 - 13276 MARSEILLE CEDEX 09-FRANCE-Tél.: (33) 91 17 74 74 - Fax : (33) 91 17 74 75
Mots clés : Pluie, Infiltration, Nappe-dc-vcrsant, Mécanisme-de-tranfcrt, Instabilité, Méthodologie, Instrumentation, Surveillance
E n bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante :
LEROI E., AZIMI C , DESVARREUX P., GRESILLON J.M., FLA VIGNY E., GANDOLA F., A S T E J.P., L A F F O R G U E T . (1995) - Projet "P.I.S.P." Pluie, Infiltration et Stabilité de pentes : rapport final. Rapport B R G M R 38750.
© B R G M , 1995, ce rapport ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l'autorisation expresse du B R G M .
Projet VISF" Pluie, Infiltration et StabWé de Pentes : rapport final
RESUME
C e rapport présente la synthèse du projet "P.LS.P" pour Pluie, Infiltration et Stabilité de Pente, projet soutenu par une contribution financière du Contrat de Plan Etat-Région Rhône-Alpes pour la recherche sur les risques naturels en montagne. L e projet a été m e n é , sous la coordination du B R G M , et en partenariat avec la Compagnie Nationale du Rhône, par un groupe réunissant l'Association pour le Développement des Recherches sur les Glissements de Terrains de Grenoble, les laboratoires L T H E et 3S de l'Université Joseph Fourier (Institut National Polytechnique de Grenoble) et enfin la société JPAConsultants.
n correspond à une recherche sur les mécanismes fins de transfert de l'eau de pluie vers les horizons plus ou moins saturés présents dans le sous-sol et c o m m u n é m e n t désignés sous le vocable de nappe(s) de versant Si la corrélation entre pluviométrie et stabilité de pente a déjà fait l'objet de nombreuses recherches, les mécanismes de transfert au travers des couches les plus superficielles du sol, généralement non saturées, sont moins bien connus.
L'objectif de ce programme "P-LS-P." soutenu par le Contrat de Plan Etat - Région Rhône-Alpes pour la recherche sur les risques naturels en montagne est donc de tester une méthodologie de mesure (et de surveillance) des principaux paramètres contrôlant l'interaction entre une pente en état d'équilibre précaire et l'eau de pluie. L e site de Léaz a été retenu, en accord avec la C N R pour la mise en oeuvre des travaux.
Le présent rapport correspond à l'ensemble des recherches menées au cours du programme, entre Septembre 93 et Septembre 95. Il présente :
- le site expérimental retenu, - l'instrumentation mise en place, - les essais d'identification effectués,
ainsi que les modélisations réalisées.
L e programme, en son état de développement à la fin de la période contractuelle n'a donné que partiellement satisfaction par rapport aux objectifs envisagés. Mais, en dépit des obstacles difficilement contrôlables, qui en ont freiné le développement, il a permis, au triple plan de la technologie de mesure, de la modélisation et de nouveaux modes d'investigation, de mieux cerner, à défaut de mieux l'expliquer, le mécanisme de génération des pressions interstitielles dans les couches argileuses d'un versant en cours de déformation.
Par ailleurs, le site choisi pour son déroulement, celui de Léaz, sur la retenue de Génissiat, sur le Rhône, est aujourd'hui bien équipé, et, grâce à l'union des efforts des divers partenaires, il devrait, dans les mois à venir permettre la collecte de données très intéressantes que l'on espère trouver les moyens d'exploiter.
Rapport BRGM R 36750
Projet "PISP" Pluie. Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
TABLE DES MATIERES
RESUME
1. PRESENTATION 1
1.1. Les objectifs scientifiques et techniques 1
1.2. Les participants 2
1 3 . L e rôle des différents intervenants 2
2. LES TRAVAUX DE TERRAIN 3
2.1. Présentation du site d'expérimentation 3
2.1.1. Situation géographique 3
2.1.2. Le site S M 9 3
2.2. Les travaux de forages 4
2.3. L'instrumentation du site 5
2.3.1 L a station M A D O T E L 5 2.3.2. Les sondes PIEL 6 2.3.3. Les tensiomètres 7 2.3.4. Les autres appareils de mesure 8 2.3.5. Les "malheurs" de l'opération de télétransmission 9
2.4. Les travaux de prélèvement 10
2.5. Description visuelle du sol à partir du puits 10
3. MESURES EXPERIMENTALES 13
3.1. Introduction 13
3.2. Détermination des paramètres d'identification du sol 13
3.2.1. Les échantillons testés 13 3.2.2. L'analyse granulométrique 14 3.2.3. Les limites d'Atterberg 16 3.2.4. Autres résultats 17
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3.3. Caractéristiques mécaniques et hydrauliques d u sol 18
3.3.1. Le matériau testé 18 3.3.2. Comportement sur chemin triaxial non drainé 18 3.3.3. Les caractéristiques de compressibilité 22 3.3.4. Mesures de perméabilités à saturation 24 3.3.5. Détermination de la courbe de succion 25 3.3.6. Mesures des capteurs in situ 29
3.4. Conclusion 30
4. LES MESURES PERIODIQUES DE RESISTIVITE 33
4.1. Introduction 33
4.2. Dispositif de mesure 33
4.3. Résultats des mesures 35
4.3.1. Zones de résistivité constante, de résistivité variable 35
4.3.2. Relation avec le niveau piézométrique 44
4.4. Conclusions relatives aux mesures de résistivité 45
5. MODELISATION 46
5.1. Introduction 46
5.2. Présentation du logiciel P C S e e p 46
5.3. Modélisation 46
5.3.1. Le maillage 46 5.3.2. Caractéristiques du sol 47 5.3.3. Conditions initiales 50 5.3.4. Conditions aux limites 51 5.3.5. Pas de temps de calcul 51 5.4. Résultats 52
5.4.1. Visualisation de la charge et de la succion 52 5.4.2 Visualisation de l'infiltration de la nappe perchée 52 5.4.3 Calcul des débits d'infiltration 52
5.5. Conclusion et perspectives 57
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6. LES MESURES DE DEPLACEMENT 58
7. CONCLUSION : BILAN ET PERSPECTIVES 61
7.1. Bilan des opérations menées au titre du contrat 61
7.1.1. Bilan relatif au choix du site 61 7.1.2. Bilan relatif à la reconnaissance et l'instrumentation 62 7.1.3. Bilan relatif à la modélisation 63
7.2. Perspectives pour la suite à donner aux recherches sur le rôle de la pluie dans le déclenchement ou l'aggravation des phénomènes d'instabilité de versants 64
BIBLIOGRAPHIE 66
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LISTE DES ILLUSTRATIONS
Figure n°l - Situation géographique 3 Figure n°2 - Plan du réseau de surveillance 4 Figure n°3 - Le puits blindé et ses aménagements 5 Photo n°4 - La boîte d'acquisition du système M A D O T E L 6 Photo n°5 - La sonde PIEL 7 Tableau n°6 - Emplacement des tensiomètres D T P C 1000 8 Photo n°7 - Le tensiomètre D T P C 1 0 0 0 8 Figure n°8 - V u e d'ensemble du site d'expérimentation 9 Figure n°9 - Description des terrains rencontrés dans le puits 10 Figure n°10 - Composition d'un élément de sol 11 Photo n°l 1 - Prise entre 2 m et 3 m de prof. 11 Figure n°12 - Courbes granulométriques des 3 sols étudiés 15 Tableau n°13 - Constitution des échantillons en % d'éléments de sol 15 (les figures 14, 15 et 16 n'existent pas) Tableau n°17 - Valeurs des limites d'Atterberg 16 Tableau n°18 - Classification des échantillons A et B 16 Figure n°19 - Courbe "teneur en eau-profondeur" 17 Tableau n° 20 - Principales caractéristiques du sol argileux 17 Tableau n°21 - Consolidation des échantillons 19 Figures n°22 à 27 - Courbes "effort-déformation" et "pression interstitielle-déformation"... 21 Figure n°28 - Représentation dans le plan de M o h r 22 Figure n°29- Courbe oedométrique du matériau argileux prélevé à 4 ,15m de
profondeur 23 Tableau n°30 - Valeurs de perméabilité obtenues 25 Tableau n°30 bis - Valeurs de perméabilité obtenues 25 Figure n°31 - Perméabilité de la couche argileuse 25 Photo n°32 - Le dispositif expérimental 27
Tableau n°33 - Valeurs de (h,0) 28 Figure n°34 - Courbe de rétention du sol 29 Figure n°35a - Pressions mesurées 31 Figure n°35b - Niveaux piézométriques, pluviométrie et température 31 Figure n°36 - Mesures de succions aux tensiomètres à mercure.à trois profondeurs
différentes 32 Figure n°37 - Evolution de la succion en fonction des précipitations 32 Figure n°38 - Localisation des sondages électriques 34 Figure n°39 - Résultats du sondage électrique SEI 36 Figure n°40 - Résultats du sondage électrique SElb 37 Figure n°41 - Résultats du sondage électrique S E 2 38 Figure n°42 - Résultats du sondage électrique S E 2 b 39 Figure n°43 - Résultats du sondage électrique S E 3 40 Figure n°44 - Résultats du sondage électrique S E 4 41
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Figure n°45 -Figure n°46 -Tableau 47 -Figure n°48 -Tableau n°49 -Figure n°50 -Figure n°51 -Figure n°52 -Figure n°53 -Figures n°54 et 55 -Figures n°56,57,58
Figure n°59 -
Figures n°60 à 62 -Figure n°63 -
Figure n°64 -
Résultats des sondages SEI à S E 4 , moyenne 42 Résultats des sondages électriques SEI , SElb, SE3 et S E 4 43 Mesures piézométriques correspondant aux campagnes de géophysique44 Définition du maillage et des sections 47 Caractéristiques du sol (1 Détermination de la courbe granulométrique analytique 49
Courbes h(8) 49 Courbe K(h) 50 Modélisation de l'infiltration 51 Visualisation de la charge et de la succion 53 Progression de la nappe perchéepour les trois conditions de charges testées 55 Exemples de progression d'un front d'infiltration en fonction de la charge appliquée 55 Evolution des débits par rapport au temps à travers différentes sections 56 Enregistrement au fil Invar des déplacements du point SM9entre 1993 et 1995 59 Enregistrement piézométriques sur le S M 9 entre 1993 et 1995 60
LISTE DES ANNEXES
Annexe A 0 Répartition des tâches entre les divers organismes Annexe A l Résultats des premières études du cas de glissement de Léaz Annexe A 2 L'instrumentation du site Annexe A 3 Répertoire des prélèvements réaliséssur le site S M 9 à partir du puits Annexe A 4 Identification du sol Annexe A 5 Essais consolidés non drainés : représentation des résultats dans le plan
(PW) Annexe A 6 Mesures de perméabilité Annexe A 7 Présentation théorique des phénomènes hydrodynamiques dans le sol Annexe A 8 Tests sur la validité des mesures au T D R Annexe A 9 Simulation numérique Annexe A 1 0 Résultats détaillés des mesures
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1. PRESENTATION
1.1. LES OBJECTIFS SCIENTIFIQUES ET TECHNIQUES
L e projet "P.I.S.P" pour Pluie, Infiltration et Stabilité de Pente correspond à une recherche sur les mécanismes fins de transfert de l'eau de pluie vers les horizons plus ou moins saturés présents dans le sous-sol et c o m m u n é m e n t désignés sous le vocable de nappe(s) de versant. Si la corrélation entre pluviométrie et stabilité de pente a déjà fait l'objet de nombreuses recherches, les mécanismes de transfert au travers des couches les plus superficielles du sol, généralement non saturées, sont moins bien connus.
U n e étude approfondie sur l'influence de l'infiltration de la pluie sur l'équilibre d'une pente a déjà été menée au Bureau de Recherches Géologiques et Minières sous la direction de J.P Asté avec la thèse de C . Laine (1989). Cette étude s'est appuyée sur l'instrumentation du site de la Béline, à Salins les Bains (39) qui a été le siège d'un glissement de terrain.
D e son côté, et pour le compte de la Compagnie nationale du Rhône, l'Association pour le Développement des Recherches sur les Glissements de Terrains surveille depuis une vingtaine d'années le site de Léaz, sur les bords de la retenus de Génissiat, dans l'Ain (Desvarreux et al, 1978).
L'objectif de ce programme "P.I.S.P." soutenu par le Contrat de Plan Etat - Région Rhône-Alpes pour la recherche sur les risques naturels en montagne est donc de tester une méthodologie de mesure (et de surveillance) des principaux paramètres contrôlant l'interaction entre une pente en état d'équilibre précaire et l'eau de pluie. Le site de Léaz a été retenu, en accord avec la C N R pour la mise en oeuvre des travaux.
Le présent rapport correspond à l'ensemble des recherches menées au cours du programme, entre Septembre 93 et Septembre 95. Il présente :
- le site expérimental retenu, - l'instrumentation mise en place, - les essais d'identification effectués,
ainsi que les modélisations réalisées.
Il se termine par un bilan des résultats obtenus et des suggestions pour la poursuite des objectifs scientifiques initiaux.
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1.2. LES PARTICIPANTS
Outre le B R G M , représenté par E . Leroi, le groupement de recherche est constitué par :
- L ' A D R G T : Association pour le Développement des Recherches sur les Glissements de Terrains, représentée par P . Desvarreux,
- Le L T H E : Laboratoire d'Etudes des Transferts en Hydrologie et Environnement de l'Université Joseph Fourier, représenté par J . M . Grésillon
- Le Laboratoire 3S : Laboratoire des Sols, Solides et Structures de l'université Joseph Fourier, représenté par E . Flavigny et F . Gandola.
- L a société JPAConsultants représentée par J.P. Asté.
L a Compagnie Nationale du Rhône s'est associée au groupement de recherches ainsi constitué, en mettant à disposition le site d'étude et en finançant une partie des travaux d'investigation nécessaires.
1.3. LE ROLE DES DIFFERENTS INTERVENANTS
U n programme technique a été mis sur pied avec une répartition précise des tâches entre les divers organismes (voir annexe A O ) .
L e programme précise les différents domaines d'intervention de chaque laboratoire ou intervenant.
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2. LES TRAVAUX DE TERRAIN
2.1. PRESENTATION DU SITE D'EXPERIMENTATION
2.1.1. Situation géographique
Le glissement du site de Léaz a été choisi pour les investigations et le déroulement des expériences in situ. C e glissement naturel domine la retenue de Génissiat sur le Rhône (cf figuren0!).
Figure n°l - Situation géographique
2.1.2. Le site S M 9
Etudié depuis 1964 par l ' A D R G T (Annexe A l ) , le glissement de Léaz bénéficie déjà d'un réseau de surveillance (figure n°2) : décimètres, pluviomètres, piézomètres, enregistreur de déplacement, fil invar...Parmi tous les sites " S M " représentés sur la figure n°2, le site S M 9 a été retenu pour la suite des travaux d'investigations car il offre des facilités d'accès (les sites " S M " sont les emplacements des premiers sondages effectués en 1969).
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Figure n°2 - Plan du réseau de surveillance
2.2. LES TRAVAUX DE FORAGES
La société Hydroforage a réalisé sur le site S M 9 , les 8, 9 et 10 Novembre 1993, les travaux d'investigation suivants :
* un puits blindé
- d'une profondeur de 4,50 m sous la surface et dépassant de 50 c m au dessus du sol - d'un diamètre de lm.
C e puits est fermé par un capot métallique de protection amovible. Son fond n'est pas bétonné mais recouvert d'une vingtaine de centimètres de graviers de classe 20.
6 trous ont été réalisés dans le blindage du puits à des profondeurs de 1, 1,5 et 2 m afin de permettre l'installation de sondes tensiométriques. L'espace en surface entre le blindage et le terrain a été colmaté à l'aide de billes d'argiles gonflantes censées empêcher l'infiltration de l'eau à cet endroit (figure n°3).
• un forage tube d'un tube D U R A L
C e forage, destiné à recevoir une sonde neutronique (pour la mesure de la teneur en eau dans le sol), a été réalisé en diamètre 1 0 0 m m . Malheureusement, il a rencontré un rocher entre 0 .40m et 1.80 m de profondeur, et des terrains saturés. O n a donc dû abandonner le principe de ces mesures.
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• 3 forages tubes en acier
Ils ont un diamètre de 42 m m et de profondeurs respectives: 5.5 m , 11.9 m et 14.8 m , et sontdisposés à un mètre les uns des autres selon une ligne grossièrement parallèle au chemind'accès, cimentés à l'extérieur par un coulis bentonique et recouvert d'un capuchon métallique.O n rappelle que ces forages tubes sont destinés à recevoir les sondes PIEL.
capotbilles d'argile
0 . 5 0 m
6 trous dans le
blindage
sol remanié
sur une tranche de 10
à 20 c m d'épaisseur
blindage
4,00m
Figure n°3 - Le puits blindé et ses aménagements
2.3. L'INSTRUMENTATION DU SITE
L'équipement du site expérimental a été réalisé par le B R G M . L a pose des tensiomètres a étéeffectuée par le laboratoire L T H E .
Dans ce paragraphe, on présente brièvement les différents appareils de mesures installés sur lesite.
A la fin de ce chapitre figure une vue d'ensemble des aménagements du site S M 9 (figure n°4).
2.3.1 La station MADOTEL
L'existence sur le site d'une ligne téléphonique et d'une alimentation électrique a permis demettre en place une centrale M A D O T E L . C e système d'auscultation permet d'interroger àdistance les capteurs qui lui sont connectés, et de transmettre l'information par voietéléphonique.
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Ont été connectés à la station M A D O T E L ;
- 2 tensiomètres D T P C 1 0 0 0- les 3 sondes PIEL (+ une bouteille d'azote destinée au maintien de la pression dans la
membrane des sondes)- un thermomètre- un pluviomètre
La boîte d'acquisition M A D O T E L et la batterie d'alimentation ont été fixées contre les paroisintérieures du puits (photographie, figure n°4).
La fréquence et le stockage des mesures sont gérés par un ordinateur, depuis le B R G Md'Orléans.
La fréquence des mesures est d' une série de mesures toutes les deux heures.
Photo n°4 - La boîte d'acquisition du système M A D O T E L
2.3.2. Les sondes PIEL
La sonde PIEL (photographie, figure n°5 et annexe A 2 ) est un piézomètre fermé qui permet demesurer la pression de l'eau dans un sol saturé.
Trois sondes de ce type ont été installées dans les forages tubes, à 5.5 m , 11.9 m et 14.8 m deprofondeur.
La bonbonne d'azote permettant le maintien de la pression dans les obturateurs des sondesPIEL, a été fixée contre les parois intérieures du puits blindé (photographie, figure n°5).
Rapport BRGM R 38750
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Jupe de protection (rétractée)
Prise de pression
¡£7' Joints assurant l'étanchèitê de la chambre&&•' • de mesure pendant le transport et la mise en place
Photo n°5 - La sonde PIEL
2.3.3. Les tensiomètres
Les tensiomètres sont des appareils destinés à mesurer la pression interstitielle négative de l'eaudans un sol non saturé.
Le laboratoire L T H E a installé, les 13, 14 et 15 Avril 1994 sur le site expérimental, deux sortesde tensiomètres :
- des tensiomètres à mercure- des tensiomètres D T P C 1 0 0 0
Le principe de fonctionnement et autres compléments d'informations de ces appareils de mesuresont détaillés en annexe A 2 .
a) Les tensiomètres à mercure
Trois tensiomètres à mercure ont été disposés à proximité du puits blindé, à 34 c m , 70 c m et 90c m de profondeur.
L'acquisition des mesures se fait par lecture sur règle graduée du niveau de mercure, ce quireprésente un inconvénient majeur de ce dispositif. En effet, la fréquence de mesure estfonction de la fréquence de passage de l'opérateur. Etant relativement éloignés du siteexpérimental de Léaz (distance Léaz-Grenoble : environ 150 k m ) , on n'a pu réaliser un grandnombre de mesures (fréquence de mesures : un relevé par semaine m a x i m u m ) .
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b) Les tensiomètres DTPC1000
Deux tensiomètres D T P C 1000 ont été installés sur le site à partir du puits à 1 et 1,50 m deprofondeurs.(tableau n°6).
tensiomètresD T P C 1000
TlT2
profondeur dans lepuits (m)
11,50
profondeurd'enfoncement dans le
sol (m)0,700,80
inclinaison par rapportà l'horizontale (deg°)
2010
Tableau n°6 - Emplacement des tensiomètres D T P C 1000
Ce type de tensiomètre est muni d'un capteur de pression (photographie, figure n°7), qui,connecté à la station M A D O T E L , donne directement la valeur des pressions négativesmesurées. Il pallie les inconvénients, mentionnés ci-dessus, des tensiomètres à mercure.
2.3.4. Les autres appareils de mesure
Ont également été installés sur le site expérimental et connectés à la station d'acquisition.
- un pluviomètre,- un thermomètre à l'intérieur du puits.
Photo n°7 - Le tensiomètre DTPC1000
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3 Tensiomètres à mercure
pluviomètreprof:
ligne téléphonique
Í sondes PIEL
légende
: fils de connection
à la station MADOTEL
: tubes d'alimentation
en azote des obturateurs
chemin d'accès
prof, (enm): 5.5 11.9 14.8
Figure n°8 - V u e d'ensemble du site d'expérimentation
2.3.5. Les "malheurs" de l'opération de télétransmission
Les partenaires du programme fondaient de gros espoirs sur l'automacité des enregistrementsque devait permettre la station M A D O T E L .
Malheureusement, et en dépit d'un excellent fonctionnement initial qui a prouvé sa fiabilitétechnologique et sa capacité à tester simultanément une série de capteurs émettant des signauxdifférents, la station a connu une série de périodes de non fonctionnement succesifs imputablesà des causes extérieures.
La première de ces causes, mais qui en fait a conditionné toutes les autres a été le foudroiementdu système en Juin 1994, après seulement deux mois de fonctionnement.
La deuxième cause a été la nécessité de faire réaliser une expertise du système de surveillancepour évaluer les dommages réels, et d'attendre les résultats d'une requête auprès des compagniesd'assurance pour trouver le financement nécessaire à son remplacement. Compte tenu desdélais, le B R G M a décidé d'anticiper la réponse des assurances et de financer sur ses fondspropres de Recherche le remplacement de la centrale d'acquisition. Dans le m ê m e temps, leB R G M a installé un parafoudre pour protéger l'ensemble de l'équipement.
Finalement, le système n'a pu être rétabli que fin 1995, à la fin contractuelle du présentprogramme, mais on verra ci-dessous que le B R G M et la C N R ont décidé de poursuivre lascrutation du site avec le système rénové.
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2.4. LES TRAVAUX DE PRELEVEMENT
Le laboratoire 3S a effectué des prises d'échantillon de sol à différentes profondeurs dans lepuits. Cependant, étant donné la nature du sol rencontré lors du forage, il a été prélevé engrande partie des échantillons de sol remanié (16 sacs, un bac de dimensions : 34x50x20 crrP etun bidon de 4 2 c m hauteur, 36 c m de diamètre). Seuls 11 carottages ont pu être réalisés à partirdu puits, à trois profondeurs différentes seulement :
- 2 à 0,20 m de profondeur (carottages (avec des tubes de 35 m m de diamètre)- 4 à 3,80 m de profondeur (carottages avec des tubes de 35 m m de diamètre)- 4 + 1 à 4 m de profondeur (4 carottages avec tubes + 1 avec une boîte d'échantillon de
dimensions:I0xl2xl2 c m ) .
E n annexe A 3 figure un tableau de tous les prélèvements effectués à partir du puits.
2.5. DESCRIPTION VISUELLE DU SOL A PARTIR DU PUITS
A partir aux échantillons prélevés et en s'appuyant sur les observations faites durant le foragedu puits, on a déterminé la composition du sol (voir figure n°9). C e premier travaild'identification sur site a été complété par une analyse plus approfondie des échantillons, menéeau laboratoire 3S et qui figure dans la troisième partie de ce rapport.
terre végétafe
terre végéta fe cafffouteuse
gravferrsabfe et galets de toutes sortes
matrice argiieuse * gafets
V
de pfusen pfusargffeux
4m
5m
sof très arg/feuxavec quefques passagessabfeux
Figure n°9 - Description des terrains rencontrés dans le puits
Rapport BRGM R 38750 10
Projet "PISP" Pluie, Infiltration et Stobiiité de Pentes : rapport final
E n comparant les résultats tirés de cette étude (figure n°9), avec ceux provenant de la coupe deterrain précédemment établie lors des premiers travaux de sondage réalisés sur le site S M 9(coupe figurant dans l'annexe A l ) , on constate quelques différences notables :
- entre 1 m et 1,80 m de profondeur, on ne dénote aucune présence d'argile sableuse brune.Les premières traces d'argiles sont relevées à partir de 1,80 m de profondeur : c'est uneargile gris-beige, apparemment non sableuse.
- puis, entre 2 et 3,70 m de profondeur, le terrain est constitué d'une matrice argileuse et d'unmélange de graviers et galets de toutes natures et de toutes dimensions (voir figure n°10). Ace niveau, le terrain est donc très hétérogène avec une teneur en argile relativement faible(mais qui augmente avec la profondeur).
- par contre, à partir de 4 m de profondeur, on est en présence d'un sol très argileux, plushomogène avec cependant, quelques passages sableux.
Contrairement à ce que laissait envisager la première étude géologique réalisée, il est apparuque le sol contenait peu d'argile jusqu'à une profondeur d'environ 4 m (photo n°l 1).
H motrice argileuse
• graviers
A galets de toute nature
Figure n°10 - Composition d'unélément de sol
Photo n°ll - Prise entre 2 m et 3 m de prof.
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Pourquoi ces différences ?
Trois raisons peuvent être avancées pour expliquer ces différences de résultats :
• la première raison, déjà évoquée précédemment, est que les résultats s'appuient sur une analyse visuelle et donc, peu précise mais qui permet tout de m ê m e de différencier un sol grenu (sable) d'un sol fin (argile), un sol hétérogène d'un sol homogène.
• la deuxième raison est que l'analyse du terrain repose sur des prélèvements réalisés à partir d'un seul puits et donc constitue une étude très locale. Ceci ne permet alors pas d'établir une coupe géologique fidèle et représentative de l'ensemble du site considéré.
• la dernière raison, toute aussi importante que les précédentes, vient du fait que la première étude géologique sur le site S M 9 a été menée à partir d'échantillons de sol provenant de forages réalisés en petits diamètres (inférieurs à 100 m m ) . Ainsi, on peut aisément comprendre que :
- d'une part, il y a eu une sorte de "drainage" de particules et sables fins provoqué par l'eau utilisée pour le carottage.
- d'autre part, de tels forages ne peuvent rendre compte de la teneur en galets et autres blocs étant donné le diamètre des trous de forage et donc, la taille des carottes prélevées (seuls des débris de galets et blocs sont remontés en surface).
Rapport BRGM R 38750 12
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3. MESURES EXPERIMENTALES
3.1. INTRODUCTION
L a compréhension des mécanismes régissant la perte de stabilité, l'infiltration de l'eau de pluie dans le sol, nécessite une bonne connaissance des propriétés mécaniques et hydrauliques du sol. C'est pourquoi, on a mené , au laboratoire 3S , à partir des échantillons de sol provenant du puits
• des essais d'identification de sol :
- granulomere, sédimentométrie, - limites d'Atterberg, - mesures des teneurs en eau, densité, degré de saturation,
• des essais mécaniques standards :
- mesures de perméabilité, - essai oedométrique complet, - essai triaxial,
L'ensemble de ces essais permettant ainsi de connaître d'une part, les conditions initiales du site et d'autre part, les caractéristiques de résistance au cisaillement, de compressibilité et de perméabilité du sol.
D'autres essais, moins classiques, ont été réalisés au sein du laboratoire L T H E afin de déterminer la relation succion-teneur en eau qui tient une place importante dans la compréhension des mécanismes régissant la vitesse d'infiltration de l'eau dans le sol, la réalimentation de la nappe phréatique.... Cette relation sera également utilisée lors de la simulation numérique (traitée dans la quatrième partie de ce rapport).
3.2. D E T E R M I N A T I O N D E S P A R A M E T R E S D'IDENTIFICATION D U S O L
3.2.1. Les échantillons testés
Cette analyse a été réalisée sur les échantillons de sols prélevés dans le puits :
- à 1,80 mètres de profondeur (échantillon de masse totale humide : 42,0 kg) - à 3,70 mètres de profondeur (échantillon de masse totale humide : 26,6 kg) - à 4,00 mètres de profondeur (échantillon de masse totale humide : 1,2 kg)
L a préparation des échantillons et le m o d e opératoire des essais d'identification de sol sont détaillés dans l'annexe A 4 .
Rapport BRGM R 38750 13
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3.2.2. L'analyse granulométrique
Avant de présenter les résultats obtenus, il a semblé important de faire les remarques suivantes concernant la préparation des échantillons :
- on a retiré de l'échantillon de sol prélevé à 1,80 m un gros caillou de dimensions 14,0x8,5x 7,5 cm-*, de masse 3,700 kg.
- une analyse granulométrique doit être réalisée sur une quantité suffisante de sol afin d'obtenir une représentation fidèle de celui-ci. Pour ce faire, cette quantité est fixée selon le critère suivant : la masse de sol à considérer doit être égale à 500 fois la masse du plus gros élément qui le constitue. Dans le cas présent, étant donné la taille des plus gros éléments rencontrés (remarque 1), il était impossible de prendre en compte un tel critère. Il faudra donc rester prudent quant à l'interprétation des résultats de granulométrie des échantillons A etB.
Les résultats
Pour rendre compte des résultats essentiels de l'analyse granulométrique des échantillons de sols, les courbes granulométriques relatives à chaque échantillon (sont tracées en figure n°12).
D'une manière générale, les courbes respectives des échantillons A j g o m et B 3 7 Q m o n t u n
profil étalé. Celui de l'échantillon C 4 o o m e s t a u contraire plus serré.
L a courbe relative à l'échantillon A j g o m montre que les éléments les plus gros et les éléments les plus fins ne sont pas distribués selon la m ê m e loi d'uniformité. E n effet, la distribution des gros éléments (le gravier) est uniforme jusqu'au diamètre D 2 0 % = 6,3 m m . Par contre, la fraction des particules de diamètre inférieur à 5 m m (sable, silts, argiles) est très hétérogène dans sa composition.
L a forme obtenue pour l'échantillon C 4 o o m e s t inversée par rapport au cas précédent.
L a forme de la courbe relative à l'échantillon B 3 7 o m est dite complexe: la distribution semble relativement uniforme en ce qui concerne le gravier et les élément fins tels que les silts et argiles, ce qui n'est pas le cas des éléments de diamètres intermédiaires (le sable).
Rapport BRGM R 38750 14
Projet "PISP" Pluie, Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
100
100 10 1 0.1
diamètre des grains ( m m )
0.01 0.001
Figure n°12 : courbes granulométriques des 3 sols étudiés
Si l'on compare les quantités respectives (en %) des différents éléments des échantillons A , B etC (tableau n°13), on peut en déduire que :
cailloux etgros gravier
graviersablesilts
argile
échantillonA 1.80m
37,5%
43,5%10,3%6,2%2,5%
échantillonB3.7Dm
8%
37,6%21%
26,4%7%
échantillonQ.Oflm
0%
0%1,35%
70,65%28%
critèregranulométrique
({»50mm
5 0 m m > < t » 5 m m5mm><î»74p.m74umxt»2¿im
2(im><}>
Tableau n°13 - Constitution des échantillons en % d'éléments de sol
- la quantité de graviers et cailloux diminue avec la profondeur jusqu'à s'annuler. E n effet,l'échantillon C prélevé à 4 m ne contient plus de gros éléments.
- en revanche, la quantité de fines particules augmente avec la profondeur.
- enfin, la proportion de sable dans le sol varie de façon irrégulière avec la profondeur: elleest très faible à 1,80 et 4,00 m , assez élevée à 3,70 m . L e sol semble être traversé par descouches sableuses d'importance inégale.
Ces résultats confirment la description visuelle effectuée sur le terrain et qui figure dans lapremière partie de ce rapport.
Rapport BRGM R 38750 15
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3.2.3. Les limites d'Atterberg
Les essais de limites d'Atterberg permettent une identification simple de la fraction fine d'un sol.
Les résultats sont reportés dans le tableau n°17.
(les figures n°14, 15 et 16 n'existent pas)
Wen% Wr.en% W p en % IP en %
échantillon
4 33 17 16
échantillon
B3.70in
9,2 23 12 11
échantillon
Q . O O m
21 34 17 17
Tableau n°17 - Valeurs des limites d'Atterberg
Connaissant la granulométrie et les limites d'Atterberg des échantillons A i gom e t ^3 7 0 m » e t e n
se référant à la classification du L C P C (voir tableau en annexe A 4 ) , on trouve les résultats suivants :
échantillon
appellation
Al. 80m
grave propre mal graduée / grave argileuse
(double symbole)
B 3 . 7 0 m
grave argileuse
Tableau n°18 - Classification des échantillons A et B
Rapport BRGM R 38750 16
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3.2.4. Autres résultats
a) Relation teneur en eau-profondeur
O n a tracé la variation de la teneur en eau w en fonction de la profondeur à partir de tous les échantillons de sols remaniés, prélevés à partir du puits en Novembre.
La figure n° 19 montre que la teneur en eau varie de 4 à 10 % entre 0 ,6m et environ 3,70 m de profondeur. A u delà de cette profondeur, la teneur en eau est nettement supérieure à 20%. C e changement brusque de teneur en eau marque le passage entre deux sols de nature différente.
teneur en eau w ( en % ) 0 S 10 15 20 25
0.5-
1
1.5
2
2.5
3
3.5-
4 •
terre végétale
f graviers et galets de 1 toutes sortes
/
• \
\ .
1 matrice argileuse / gravier et sable
\
! 7 profondeur (en m ) argile et sable
Figure n°19 : courbe "teneur en eau-profondeur"
b) Mesures de densité
Les échantillons intacts ont été prélevés en grande majorité dans la couche argileuse située à 4 mètres de profondeur. O n a donc déterminé la densité du sol en place uniquement pour cette couche.
Les résultats figurent dans le tableau suivant :
nature du sol
argile
profondeur (m)
4,15
teneur en eau naturelle
(%) 20,7
teneur en eau de saturation
(%) 22
densité humide (kN/m3)
20,7
densité sèche ( k N / m 3 )
17,1
Tableau n° 20 : principales caractéristiques du sol argileux
Rapport BRGM R 38750 17
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3.3. CARACTERISTIQUES MECANIQUES ET HYDRAULIQUES DU SOL
3.3.1. Le matériau testé
Compte tenu du type de sol rencontré, des résultats de l'étude granulométrique et des prélèvements de sols en majeur partie remaniés, on a adapté le programme envisagé au début des recherches.
Néanmoins, compte tenu du grand nombre d'échantillons intacts prélevés à 4 mètres de profondeur (couche argileuse), tous les essais mécaniques et hydrauliques ont été réalisés à partir de ces échantillons. Les caractéristiques du matériau figurent dans le paragraphe précédent (voir les résultats obtenus pour l'échantillon C 4 oom ) .
Seules des mesures de perméabilité (au perméamètre C B R ) ont été faites à partir des échantillons remaniés A j g Q m et B 3 7 Q m .
3.3.2. Compor tement sur chemin triaxial non drainé
a) But de l'essai
L'échantillon après avoir été consolidé, est soumis à un essai de cisaillement non drainé. A u
cours de cette phase, des pressions interstitielles se développent au sein de l'échantillon. E n
mesurant successivement les variations de la contrainte axiale 0\ appliquée, de la déformation
axiale Z\ et de la pression interstitielle U , on détermine tout d'abord les valeurs maximales
atteintes par celles-ci et par une représentation dans le plan de M o h r , les caractéristiques du
matériau, à savoir : l'angle de frottement 9 ' et la cohésion c'.
b) M o d e opératoire
Les échantillons testés ont un diamètre d de 35 m m et une hauteur h de 8 0 m m , soit un élancement de :
h/d = 2,3
Saturation des argiles
La saturation des argiles est obtenue par circulation ascendante de l'eau en maintenant :
- une différence de pression entre la base et la tête de l'échantillon :
apied = lOOkPa ; atête = 50kPa
- une pression latérale 03 constante plus forte :
a 3 = 1 5 0 k P a
L e matériau étant très compact à l'origine, la saturation de chaque échantillon s'est faite sur
plusieurs jours (2 jours min imum) . Consolidation
Rapport BRGM R 38750 18
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A la fin de la saturation, les pressions ont été portées aux valeurs ci dessous :
échantillon 1
échantillon 2
échantillon 3
pression latérale a-¡
150kPa
200kPa
400kPa
pression interstitielle U
lOOkPa
lOOkPa
lOOkPa
Tableau n°21 - Consolidation des échantillons
Ecrasement triaxial
Pour pouvoir mesurer correctement la pression interstitielle, il est nécessaire de ne pas appliquer trop rapidement le déviateur surtout pour un matériau argileux (ce qui est ici le cas).
Pour chacun des essais, on a écrasé les échantillons à une vitesse de 0,01 m m / m i n . soit 1,6 10"7 m / s .
L a mesure de la pression interstitielle est réalisée à l'aide d'un capteur branché en pied de cellule.
c) Résultats
Sur les figures n°22 à 27 sont illustrées, les courbes "effort-déformation" et "pression interstitielle-déformation axiale". Les représentations dans le plan (p',q') sont reportées en annexe A 5 .
La résistance finale du matériau (exprimée en a¡ - 03) augmente lorsque la contrainte
(J3 augmente.
Pour les échantillons consolidés à c'3 = lOOkPa et a'3 = 300kPa, on observe un pic de rupture
puis une chute de la résistance du matériau au delà du pic. E n revanche, la localisation du seuil
de rupture est moins nette pour a'3 = 50kPa.
La déformation axiale atteinte à la rupture lors des trois essais reste faible. Elle ne dépasse pas 6 %. '
D'autre part, on a tracé dans le plan des contraintes effectives (figure n°28), les trois cercles de
M o h r obtenus pour chacune des pressions de consolidation. O n constate une certaine
dispersion. Ainsi, les valeurs de l'angle de frottement cp' et de la cohésion c' sont comprises
entre :
8,37° < 9 ' <23,5° 14kPa<c '<52kPa
Rapport BRGM R 38750 19
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A u vu de ces résultats, il faut remarquer que :
- lors de la préparation des échantillons, on a pu constater la présence de sables, de quelques petits graviers. Ces hétérogénéités au sein du matériau rendent sa structure plus fragile. Ceci peut être une des raisons expliquant le faible taux de déformation atteint à la rupture.
- de plus, le fait de travailler sur des échantillons de petits diamètres reste une tâche toujours délicate. E n effet, le remaniement des échantillons occasionné lors de l'extraction des carottes, lors de la mise en place des échantillons dans la cellule représente également une source d'erreurs d'autant plus conséquente que le diamètre des échantillons est petit.
Rapport BRGM R 38750 20
Projet "PISP" Pluie, Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
Consolidation : ai, = 150kPa et U = lOOkPa
kPa
200.00 T
150.00
V 100.00
50.00
. • ^ • - • " V
/
0 . 0 0 *—'—'—i—i—'—'—i—'
0 1 2 3 4 5 6 7 8'
el
Figure n°22
Consolidation: c = 200kPa et U = lOOkPa
kPa
2 0 0 . 0 0 T
150.00 CO
? 100.00 p ^ m Ü Í
50.00 J
S
/ T i*-"**
0.00 -H 1 1 1- - t 1 1
0 2 4 6 8 10 12 14 16
el
Figure n°24
Consolidation : c3 = 400kPa et U = lOOkPa
0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.0 0
el
Figure n°23
kPa
110
105 i
Z> 100 £ I
95'
90
A m
t/
H 1 1 1 1 1 I
0 2 4 6 8 10 12 14
el
°Á
Figure n°25
kWc
200 i
150
Z3 100'
50
0 (
/ I
i i i i ' 7 o
) 2 4 6 8 10
el
Figure n°26 Figure n°27
Figures n°22 à 27 - Courbes "effort-déformation" et "pression interstitielle-déformation"
Rapport BRGM R 38750 21
Projet "PISP" Pluie, Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
Figure n°28 - Représentation dans le plan de M o h r
3.3.3. Les caractéristiques de compressibilité
O n a réalisé un essai oedométrique complet, c'est à dire avec mesure de perméabilité au cours du chargement (ces mesures figurent dans le paragraphe 3.3.4). N'atteignant pas la pression de consolidation, on a alors déchargé l'oedomètre puis effectué un essai C R S ( pour constant rate of strain) permettant d'appliquer des pressions plus élevées.
a) M o d e opératoire
Préparation de l'échantillon
L'échantillon de sol a un diamètre de 70 m m et une hauteur de 24 m m .
La saturation de l'échantillon est obtenue par circulation ascendante de l'eau.
L'essai oedométrique classique
- L'opération consiste à doubler la contrainte appliquée à l'échantillon lors de chaque chargement. La fréquence de chargement est de un jour.
- Les masses appliquées successivement sur le plateau sont : . en charge: 0; 1; 2 ; 5; 10; 20; 40; 80 kg (soit de 0 à 1000 kPa) . en décharge: 80; 20; 10; 0 kg
Rapport BRGM R 38750 22
Pcojet "PISP" Pluie, Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
L'essai CRS
- L'oedomètre est placé sous une presse. Puis la contrainte est exercée au moyen d'un anneaudynamométrique. La vitesse d'écrasement de l'échantillon est constante et les orifices dedrainages ouverts durant l'essai. En raison des faibles perméabilités mesurées sur le matériau(ordre de grandeur de K : 1 0 " ^ m/s ) , on a choisi la vitesse d'écrasement la plus petitepossible.
- Vitesse d'écrasement: 4 10"^ m / m i n , soit 6.6 10"** m / s .
- Anneau dynamométrique : 10 kN/div.
b) Résultats
L a figure n°29 représente la variation de l'indice des vides en fonction de la charge appliquéep (représentation en Inp).
Compte tenu du profil obtenu, on n'a pas pu déterminer l'indice de compression C e de cetteargile.
Détermination de <3C ,e0
• L e coude observé sur la figure n°29 marque le passage entre un comportement surconsolidé etun comportement normalement consolidé. Le matériau étudié est donc une argile surconsolidée.L'ordre de grandeur de la pression de consolidation a c obtenue au coude est de:
o c = 5000kPa
•L'indice des vides initial e0 vaut :
e o = 0,63
O n a donc affaire à une argile très compacte présentant une forte pression de consolidation,fortement surconsolidée à 4 .00m. de profondeur.
rides
eind
ice d
es *
i
0.S5 4
0.8 -
0.55 '-
0.5 ,
0.45
0.4 -
10
esul owfemMrlqua
• -— • • n— • — • .
* - — —
100
— • — —
1000
^ ^
~ ^ _
i
10000 100000. . _
Figure n°29 - Courbe oedométrique du matériau argileux prélevé à 4,15m de profondeur
Rapport BRGM R 38750 23
Projet "PISP" Pluie. Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
3.3.4. Mesures de perméabilités à saturation
O n a effectué des mesures de perméabilité :
- au perméamètre C B R , sur des échantillons de sols remaniés A ¡ g ^ et B 3 7om-- à l'oedomètre, sur échantillon intact provenant de la couche argileuse.
a) M o d e opératoire
O n présente ici quelques phases importantes de la préparation du matériau remanié.
Le dispositif de mesure
O n a utilisé un perméamètre C B R de diamètre 152 m m et de hauteur 127 m m .
Préparation du matériau
Sorti de l'étuve, le matériau remanié est passé au tamis de diamètre <j) = 20 m m , puis réhumidifié à la teneur en eau naturelle. Après obtention d'une pâte homogène, on remplit le perméamètre de matériau que l'on compacte par étapes successives.
Energie de compactage
L'échantillon A j gQ m est compacté à une énergie de 60 tm/nv* et l'échantillon B 3 7om . à deux énergies différentes: 60 imlrc? et 12 t m / m ^ .
Saturation de l'échantillon
La saturation des échantillons est obtenue par circulation ascendante de l'eau en appliquant, sur une durée de plusieurs jours, une différence de pression entre le pied et la tête de l'échantillon :
a p i e d = 20kPa
c t ê t e = 1 0 k P a
Méthode de mesure
O n a effectué des mesures du coefficient de perméabilité K :
- à charge variable - à charge constante avec mise en pression de l'eau de percolation par de l'air comprimé
(pression imposée: 40 kPa soit 4 m d'eau).
b) Résultats
Perméabilité sur échantillons remaniés
O n rend compte ici des valeurs moyennes de K obtenues lors des essais. Le détail des mesures est reporté en annexe A 6 .
• Pour une énergie de compactage de 60 t m / m ^ , on obtient les valeurs suivantes : ,
Rapport BRGM R 38750 24
Projet VISP" Pluie. Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
' Pour une énergie de compactage de 60 t m / m 3 , on obtient les valeurs suivantes :
échantillons remaniés
Al ROm
B^70m
w(%) initiale
4,08 9,20
w(%) saturation
11,39 9,50
7 d , (kN/m3)
20,1 20,7
7 h . (kN/m3)
21.1 22,8
K ( m / s ) à charge variable
1,9 10^ 4,3 10-1U
K ( m / s ) à charge constante
-5,1 10-9
Tableau n°30 - Valeurs de perméabilité obtenues
La perméabilité mesurée en appliquant une pression de 40 kPa (4 m ) à la tête de l'échantillon (K= 5,1 10_9 m/s) est supérieure d'un facteur 10 à celle obtenue par la méthode de mesure à charge variable. Ceci est probablement dû au fait que pour un tel matériau (gravier, galets et argile), si la pression appliquée est trop élevée, une partie de l'eau s'écoule le long des parois du perméamètre. Dans ce cas, cette méthode de mesure est incorrecte car elle surestime la valeur du coefficient de perméabilité du matériau.
• Pour une énergie de compactage de 12 t m / m 3 :
échantillons remaniés
Bl7nm
w(%) initiale
9,20
w(%) saturation
10,20
7 d . (g/cm-3)
1,98
7 h . (g/cm-1)
2,18
K ( m / s ) à charge variable
1,8 10"5
Tableau n°30 bis - Valeurs de perméabilité obtenues
Perméabilité de la couche argileuse
La figure n°31 donne les valeurs du coefficient de perméabilité K à saturation de la couche argileuse, mesurées à chaque étape de chargement de l'essai oedométrique.
irV»
1»E-0» -
1.106-0»
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*
4-0
* 200 400 «00
charg«
no
" ' ' m
1000 1200
kPa
Figure n°31 - Perméabilité de la couche argileuse
Rapport BRGM R 38750 25
Projet "PISP" Pluie, Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
3.3.5. Détermination de la courbe de succion
a) Rappel théorique
O n rappelle ici quelques points importants sur les phénomènes hydrodynamiques dans le sol. U n e étude théorique plus concise figure en annexe A 7 .
Dans la zone non saturée d'un sol, deux phases non miscibles (l'eau et l'air) sont en présence. L a capillarité provient de la tension superficielle de l'eau et de son angle de contact avec les grains solides. L'eau se trouve en dépression par rapport à l'air. Cette force de capillarité ainsi créée s'appelle la succion \j/ et le potentiel h qui lui correspond est négatif dans la partie non saturée du sol.
A une profondeur donnée dans le sol (et donc pour une densité donnée), la succion dépend de la teneur en eau: globalement, on peut considérer que plus la teneur en eau est faible, plus la succion est forte.
b) L e T D R (time domain reflectometry)
Il s'agit d'un appareil permettant de mesurer des teneurs en eau. Il repose sur un principe testé par Topp (1980), selon lequel la constante diélectrique de l'eau étant vingt fois supérieure à celle des minéraux, celle d'un sol est presque uniquement fonction de sa teneur en eau. E n fait, cet appareil mesure la vitesse de propagation d'une onde électromagnétique dans le sol. U n e impulsion de tension électrique est propagée le long de baguettes de transmission parallèles enfoncées dans le sol. Les baguettes servent de guides d'ondes. O n mesure l'intervalle de temps séparant l'entrée de l'onde dans le sol de sa réflexion à l'extrémité du guide d'onde dont la longueur est connue. Ainsi on peut en déduire une vitesse de propagation dans le sol, et donc, la constante diélectrique moyenne de ce sol (sur une épaisseur définie par la longueur des guides d'ondes). Topp (1980) fournissent une relation empirique entre la constante diélectrique k mesurée et la teneur en eau volumique du sol 8, applicable à "presque tous les sols".
9 = -0.053 + 0.092k -5.5 Î O " 4 ^ 4.3 10"6k3
Cette relation convient bien pour des milieux usuels sans anisotropic et pour des teneurs en eau pas trop élevées (< 40%), ce qui est le cas des matériaux de cette étude.
E n annexe A 8 , figurent des tests sur la reproductibilité des mesures T D R , ainsi qu'une comparaison menée par Grésillon (1994) entre les mesures T D R et les mesures acquises par méthode pondérale.
c) L e dispositif expérimental
Il n'était pas possible de mesurer in situ (à 4 m de profondeur) les caractéristiques de succion et la teneur en eau du sol. Il a fallu mettre au point un dispositif de mesure au laboratoire L T H E à partir d'échantillons de sols remaniés prélevés à 4 m de profondeur, en essayant de recréer les conditions in situ.
Rapport BRGM R 38750 26
Projet "PISP" Pluie, Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
Le dispositif expérimental (photo n°32) se compose :
- d'un moule cylindrique de 15cm de diamètre et de 23 c m de hauteur- d'un tensiomètre à mercure- d'un appareil de type T D R- d'un ordinateur (logiciel T D R N e w ) assurant l'acquisition et le traitement des données
fournis par le T D R (lecture directe de la valeur de la teneur en eau volumique).
Photo n°32 - Le dispositif expérimental
d) M o d e opératoire
Préparation du matériau
Le matériau utilisé provient de la couche argileuse rencontrée à 4 m de profondeur. C e matériau,passé à l'étuve, est ensuite remouillé et mélangé de manière à obtenir une pâte homogène. Puison remplit le moule de ce matériau que l'on compacte par étapes successives afin d'arriver à ladensité souhaitée. O n enfonce entièrement les baguettes du T D R et le tensiomètre d'uneprofondeur égale à la moitié de la hauteur du moule. Pour une densité donnée, on mesure lasuccion sur une échelle graduée en millibar. La valeur de la teneur en eau est donnée parl'ordinateur connecté au T D R .
Rapport BRGM R 38750 27
Projet "PISP" Pluie, Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
Densité choisie
O n a cherché à se rapprocher le plus possible des conditions rencontrées in situ (à 4 m de profondeur), c'est à dire du poids volumique ?d déterminé à partir des échantillons de sols non remaniés qui vaut : 17.1 k N / n A
Remarques
Il est difficile par cette méthode d'obtenir une grande précision des variations de la succion h en fonction de la teneur en eau 0 pour une m ê m e densité. E n effet, le T D R , de par son principe de fonctionnement, donne une valeur moyenne de 8 alors que le tensiomètre à mercure donne une valeur pondérale de h. Lors des mesures, on a observé que l'évaporation en surface engendrait une baisse de la valeur moyenne de 0, mais pas de variation de h mesuré au milieu de l'échantillon. Il a donc fallu pour chaque mesure du couple (h,0) recommencer la manipulation en modifiant pour chaque essai la teneur en eau. D e telles opérations sont "coûteuses" : perte de matériau, variation de la densité sèche, coût en temps.... Néanmoins, au vu des résultats obtenus, les variations de 7d restent faibles.
e) Résultats
O n a réalisé quatre couples de mesures (h,0). Les résultats figurent dans le tableau n°33 et sont illustrés sur la figure n°34.
mesure n°:
poids volumique yd ( k N / m 3 ) teneur en eau
volumique © T D R
succion 1 h | (en rr.bar)
1 17.1
0.39
0
2 16.9
0.35
392
3 16.8
0.30
624
4 16.8
0.29
854
5 16.8
0.25
-
Tableau n°33 - Valeurs de (h,0)
Pour une teneur en eau O J D R égale à 0.25, le tensiomètre a "décroché". Cela signifie que la succion correspondante était supérieure à 900 mbar en valeur absolue (seuil du tensiomètre à mercure).
Rapport BRGM R 38750 28
Projet "PISP" Pluie, Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
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teneur »n «au (%)
Figure n°34 - Courbe de rétention du sol
3.3.6. Mesures des capteurs in situ
O n a procédé à une première "purge" de la centrale M A D O T E L .
L'acquisition des mesures sur le site S M 9 a débuté le 22 Avril 1994 (excepté pour les tensiomètres D T P C 1 0 0 0 , qui ont été connectés à la station début Juin), avec une fréquence de mesures de 2 heures.
O n rend compte dans ce paragraphe des mesures de pressions, de succions, de pluviométrie et températures collectées sur la station d'acquisition sur une période de deux mois, ainsi que des mesures de succions obtenues à partir des trois tensiomètres à mercure.
a) Les niveaux piézométriques
Les pressions de l'eau (figure n°35) mesurées à 5.5 m (Piel 1) et à 11.9 m (Piel 2) varient peu. Elles se situent respectivement à 0.1 bar (lm d'eau) et 0.08 bar et ne semblent pas subir une forte influence des précipitations. Il en est de m ê m e pour les mesures obtenues par la sonde Piel 3 qui fluctuent de façon irrégulière entre 0.45 et 0.6 bar, avec un saut à la fin Avril.
La pression de l'eau à 11.9 m de profondeur est toujours inférieure à la pression mesurée à 5 . 5 m de profondeur. Il y a donc entre ces deux profondeurs, toute une partie du sol non saturée. Ceci traduit l'existence d'une nappe perchée à 5.5 m de profondeur.
b) Les mesures de succion
Les valeurs de succion obtenues aux tensiomètres à mercure à trois profondeurs de sol différentes, sont représentées sur la figure n°36.
O n a réalisé peu de mesures sur une période trop courte. Il est donc difficile de mettre en évidence une quelconque corrélation entre les mesures de pluviométrie et les variations de succion.
Rapport BRGM R 38750 29
Projet "PISP" Pluie, Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
D e plus, ce type de tensiomètre est sensible au changement de température : on a observé jusqu'à 40 mbar (40 c m ) de différence entre 2 mesures de succion, l'une effectuée à llhOO, l'autre effectuée à 16h00.
Sans aller trop loin dans l'interprétation des résultats, on peut faire les remarques suivantes :
- proche de la surface du sol( à 34 c m de profondeur), la succion fluctue entre -10 (sol saturé) et 90 c m de succion.
- entre 70 et 90 c m de profondeur, elle reste faible (20 c m de succion au m a x i m u m ) , voire nulle. Le sol est donc proche de l'état de saturation à cette profondeur.
Les mesures de succions aux tensiomètres D T P C 1000 sont reportées sur la figure n°37 : on a représenté la courbe de pluviométrie et la courbe de succion obtenues sur une période de 15 jours (avec une fréquence de mesure de 2 h).
- à 1 m de profondeur, la succion fluctue entre 45 et 70 c m .
- à 1.50 m , elle est toujours plus faible , comprise entre 15 et 25 c m .
O n remarque également que l'averse représentée par un "pic" le 09/06/94 entraîne une diminution de la succion mesurée à l m de profondeur avec un retard de 12 heures environ. Toutefois, cette réduction n'est pas durable : 24 heures plus tard, la succion a repris sa valeur d'équilibre. Il y a peut être eu un écoulement privilégié le long du puits.
D e plus, il semble que les précipitations n'influencent pas la succion à 1.50 m de profondeur. Mais pour en être sûr, il faudrait comparer les courbes de pluviométrie et de succion sur de plus longues périodes.
3.4. CONCLUSION
Les essais de laboratoire ont permis de déterminer, avec plus ou moins de précision, les principales caractéristiques mécaniques et hydrodynamiques de la couche argileuse rencontrée à 4 m de profondeur sur le site S M 9 . La connaissance, entre autres, de la conductivité à saturation et de la courbe de rétention de ce sol, va permettre de modéliser l'infiltration de l'eau à partir du logiciel Seep (modélisation développée dans le chapitre 4).
En ce qui concerne la campagne de mesures sur le terrain, réalisée sur une période de deux mois, on a constaté que les succions mesurées entre l m et 1.50m de profondeurs restaient assez faibles. Aussi, on a mis en évidence, à partir des niveaux piézométriques, l'existence d'une nappe perchée.
E n revanche, pour déterminer la réponse hydraulique du sol à une précipitation donnée, il est nécessaire d'exploiter les données des capteurs sur une plus longue période. En effet, les phénomènes hydrodynamiques peuvent évoluer de façon très lente selon la nature du sol rencontrée. Sur la période des mesures, on n'a pu mettre en évidence une influence directe de la pluie sur la succion dans le sol.
Quant aux mesures effectuées aux tensiomètres à mercure, il serait préférable d'augmenter la fréquence de passage afin d'en tirer le m a x i m u m de renseignements.
Rapport BRGM R 38750 30
Pnjet •PISP' Pfute, Infiltration et Stabmé de Pentes : rapport final
0.7
0.6
0 0.5
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Les sondes PIEL
Piel 3 (14.8m)
Piel 1 (5.5m)
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Figure n°35a - Pressions mesurées
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Pluviométrie
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Figure n°35b - Niveaux piézométríques, pluviométrie et température
Rapport BRGM R 38750 31
Prof* "PlSf Pluie. kiHtnäon et StabÊté de Pentes : rapport final
90
80
70
60
50
40 +
30
20
10
0
-10
Les tensiomètres à mercure
date
c n c o c o c n c n C T C o c o c o c o c o O T C D C D C O C D C D C D C O C O C D C D C D C D
t û l D ( D t û ( û ( Û ( 0 [ O U ) U ) ( O U ] o p p o o o o o o o t - c s j n ^ r m t o r ^ o o c n o O O O O O O O O O i -
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(non saturation)
A T3 (34cm de prof.)
• T4 (70cm de prof.)
• T5 (90cm de prof.)
17 m Z. (saturation,
A Figure n°36 - Mesures de succions aux tensiomètres i mercure,
à trois profondeurs différentes
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Les Tensiomètres DTPC1000
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date
Figure n°37 - Evolution de la succion en fonction des précipitations
Rapport BRGMR 36750 32
Projet "PISP" Pluie. Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
4. LES MESURES PERIODIQUES DE RESISTIVITE
4.1. INTRODUCTION
L ' A . D . R . G . T avait en charge la réalisation de mesures périodiques de résistivité des terrains à partir de la surface sur quatre emplacements à proximité du site S M 9 du glissement de L E A Z . Le but de cette opération était de vérifier si, à partir de mesures de surface, il était possible de déceler où se situaient les zones où la résistivité variait dans le temps et le cas échéant, de faire les rapprochements avec les modifications du degré de saturation du sol.
4.2. DISPOSITIF DE MESURE
O n a représenté sur la fig.38 la position des diverses instrumentations du site S M 9 comportant:
- 2 piézomètres S M 9 et S M ' 9 , installés en 1969, respectivement à 29 m et 6 m de profondeur,
- un puits blindé P B installé en novembre 1993 à 4,5 m de profondeur,
- 3 forages PI à P3 de profondeurs respectives 15,2 m , 12, 15 m et 7,20 m . Ils ont été réalisés en novembre 1993 et équipés en avril 1994 de sondes de pressions interstitielles PIEL, respectivement à 14,80 m , 11,9 m et 5,5 m de profondeur,
- 1 forage N 4 de 5 m de profondeur équipé d'un tube durai 40/50 m m , pour mesures à la sonde Troxler (ces mesures n'ont en définitive pas été réalisées).
O n a reporté également sur la fig.38 les emplacements des centres des sondages électriques Se 1 à Se 4. Etant donné que les Se 1 et Se 2 ont été doublés par Se Ibis et Se 2bis (réalisés en tirant les lignes perpendiculairement à la direction originelle), ce sont 6 sondages électriques qui ont été réalisés à chaque campagne. Les mesures ont été effectuées selon la méthode de Wenner au pas de 0,5 m , avec 20 mesures ( A B m a x = 30 m ) . Les campagnes ont été réalisées :
- le 18.02.1994 - le 25.05.1994 - le 07.09.1994 - le 30.11.1994
Rapport BRGM R 38750 33
FIG. 1 E C H . 1/600
Sei — A —
PB ®
Pi O
GUSSEMEMT DE LEAZ Dispositif de mesure au site SM9 LEGENDE Sondage électrique 1994 et sens de la ligne de mesure Pults blindó
F o r a g e PIEU
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Projet "PISP" Pluie, Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
4.3. RESULTATS DES MESURES
O n donne à l'annexe 10 tous les résultats de mesures avec les resistí vites par tranches de 0,5 m d'épaisseur. O n remarque une grande hétérogénéité des résultats.
C'est pourquoi on a réalisé 2 autres interprétations en différenciant par couches de 1 m puis 2 m . A u vu des résultats, on a finalement adopté la représentation par couches de 1 m . Les résultats sont fournis :
- aux fig. 39 à 44 pour chacun des sondages électriques, - à la fig. 45 pour la moyenne de tous les sondages, - à la fig. 46 pour la moyenne des sondages Se 1, Se Ibis, Se 3, Se 4 correspondant à un
ensemble assez homogène (le Se 2 correspondant à un ensemble de nature différente, plus argileuse).
4.3.1. Zones de résistivité constante, de résistivité variable
En principe la résistivité d'un sol dépend de la nature des matériaux et de la teneur en eau. Compte tenu du mode de mesures où on plante à chaque campagne les électrodes dans le sol, et compte tenu de l'influence de la position exacte des électrodes par rapport aux particularités de la surface du terrain, si la lithologie et la teneur en eau étaient strictement les m ê m e s pour 2 mesures différentes, il est normal que les mesures de résistivité aient une fluctuation A p / p de 20 à 30 %.
Compte tenu de cette remarque on note qu'il existe, pour chaque sondage électrique, des zones où les résistivités changent peu, par exemple :
- au Se 1 de 1 à 4 m , de 5 à 6 m et de 8 à 10 m - au Se 1 bis de 1 à 4 m , d e 6 à 9 m .
D e plus, au Se 2 et Se 2bis, si on met à part une mesure au Se 2bis entre 3 et 4 m de profondeur, les résistivités varient peu et ceci sur 10 m d'épaisseur. O n a donc, sur ce point Se 2, des conditions différentes des autres points, avec peu de variation de résistivité. O n remarque que les résistivités au Se 2 sont essentiellement comprises entre 20 et 60 ii.m. Ceci indique que les matériaux sont essentiellement argileux et que dans ces matériaux la résistivité, donc la teneur en eau, varie peu.
D e la m ê m e manière, on fait apparaître des zones où la résistivité varie beaucoup en fonction du temps, ce qui traduit une forte variation de teneur en eau, avec possibilité très vraisemblable de désaturation. D e plus, les valeurs de résistivité de ces zones (100 à 500 Q . m ) indiquent une constitution sableuse ou silteuse. Les zones correspondant à de telles variations de résistivité se situent :
- au Se 1 de 4 à 5 m et de 6 à 7 m - au Se 2 bis de 3 à 4 m -au Se Ibis de 4 à 7 m - a u S e 3 d e 0 à 4 m - au Se 2 de 2 à 3 m et de 5 à 7 m - au Se 4 de 0 à 3 m,de 4 à 5 m et de 6 à 10 m .
Rapport BRGM R 38750 35
Projet "PISP" Pluie, Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
fev137
191
238
116
101
111
82
150
81
28
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
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223
114
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167
52
102
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4
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116
53
183
129
101
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IFigure n°39 - Résultats du sondage électrique SEI
Rapport BRGM R 38750 36
Projet "PISP" Pluie, Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
Leaz SE 1 bfev mai sept nov
123 82 172 115179 154 215 16184 54 51 63
75 106 121 9870 211 177 8846 65 144 415
25 65 27 27
73 41 31 38
81 35 24 9410 84 47 20 190
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900 •
800 •
700 •
600-
500 •
400 •
300 •
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10
Figure n°40 - Résultats du sondage électrique SElb
Rapport BRGM R 38750 37
Projet "PISP" Pluie, Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
Leaz S E 2fev mai sept nov
46 36 75 39
77 66 104 64
64 103 151 53
49 51 80 44
50 51 50 49
50 106 44 4139 109 27 49
46 52 39 38
44 72 17 81
10 92 42 40 50
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10
Figure n°41 - Résultats du sondage électrique S E 2
Rapport BRGM R 38750 38
Projet "PISP" Pluie, Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
1
23
4
5
6
7
8
9
10
fev56
73
76
47
31
32
35
45
67
95
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900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
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43
60
115
249
34
35
59
49
38
24
sept100
84
69
48
46
37
27
34
73
19
nov47
59
91
48
28
28
23
48
54
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1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Figure n°42 - Résultats du sondage électrique SE2b
Rapport BRGM R 38750 39
Projet "PISP" Pluie, Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
1
2
3
4
5
6
78
9
10
fev165
443
670
194
75
38
44
30
33
39
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
o
Leaz SE 3mai
117
336
239
110
54
50
73
34
27
36
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0 1
sept236
297
247
143
62
52
49
40
47
31
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2
nov169
354
376
132
58
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3 4 5
• Sériel
— • — Série2
- - A- - Série3
X Série4
1
X* * * ' " * • . x
X
6 7 8 g 10
Figure n°43 - Résultats du sondage électrique SE3
Rapport BRGM R 38750 40
Projet "PISP" Pluie, Infiltration et Stabilité de Pentes ; rapport final
Leaz S E 4
fev mai sept nov122 104 257 119132 122 221 11469 96 127 8770 75 71 6972 67 173 6663 42 51 53
150 83 35 7439 140 28 62
117 26 41 8610 34 116 25 23
900 -
800
700 -
6 0 0 •
500 •
4 0 0 •
300 •
2 0 0 •
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' '"••• ^ x /
X *
0 1 6 7 8 9 10
Figure n°44 - Résultats du sondage électrique S E 4
Rapport BRGM R 38750 41
Projet "PISP" Pluie, Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
1
2
3
4
CJl
6
78
9
10
fev108
183
204
92
67
57
63
64
74
62
300 -
250 -
200
150 -
100 -
50
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Leaz SE1 a SE4mai
75
161
138
118
14478
74
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sept200
185
140
104
104
64
58
50
51
37
2
Moyennenov
113
159
140
81
88
116
42
57
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3 4 5 6 7
• Sériel
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8 9
i
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I
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i
10
Figure n°45 - Résultats des sondages SEI à SE4, moyenne.
Rapport BRGM R 38750 42
Projet "PISP" Pluie, Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
1
23
4
5
6
7
8
g
10
fev137
236
270
114
80
65
75
75
78
46
300 -
250
200 -J
150 •
100 -
50 -
0
LeazSE1+SE1b+SE3+SE4 Moyenne
mai93
210
153
195
81
81
68
72
42
57
I
A
X
•
À
0 1
sept184
230
156
124
132
75
74
57
53
26
-t
A
/ \
1
1
2
nov148
207
174
98
112
157
45
64
75
74
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3
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— * — Série2
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4 5 6 7 8 9
jI
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i
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10
Figure n°46 - Résultats des sondages électriques SEI, SElb, SE3 et S E 4
Rapport BRGM R 38750 43
Projet "PISP" Pluie, Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
En définitive on constate une grande hétérogénéité dans la constitution des terrains. Ceci est bien confirmé par les différences entre les coupes du sondage S M 9 , du puits P B , des forages PI à P3 . Ainsi la couche superficielle perméable constituée de sables ± argileux contenant des galets et blocs a une épaisseur de :
- 6 m au S M 9 - 2,90 m au sondage P2 - 3,30 m au puits P B - 2,50 m au sondage P3 - 3,50 m au sondage PI - > 5 m au forage N 4
Figure n°39.
D'autre part on trouve au sein de la formation "d'argile grise" des passages sableux ou limoneux.
4.3.2. Relation avec le niveau piézométrique
Il est intéressant de rechercher la liaison pouvant exister entre les variations de résistivité et celles du niveau piézométrique. Pour cela on dispose, en correspondance avec les mesures de résistivité :
- des mesures piézométriques en S M 9 (profond) et S M ' 9 ,
- des mesures aux sondes PIEL, pour la période du 26.04 au 15.06.1994.
O n les a regroupées ci-dessous dans le tableau n°47 avec les indications de profondeur du niveau piézométrique sous la surface du T . N .
Date mesure géophysique 18.02.94 25.05.94 07.09.94 30.11.94
Niveaux piézométriques sous le T . N . (m) SM9
(profond) 3.20 3.30 5.27 3.88
S M ' 9
-
3.07 4.58 3.16
PI (14,9m)
-
9.1 -
-
P2 (11,9m)
-
11.17 -
-
P3 (5,5m)
-
4.20 -
-
Tableau 47 - Mesures piézométriques correspondant aux campagnes de géophysique
Si on associe Se 1 aux mesures en S M 9 et S M ' 9 on peut constater que le niveau piézométrique bas du 7.09 au S M ' 9 correspond à une extension vers le bas des résistivités p > 120 Q . m par rapport aux mesures des 25.05 et 30.11 (voir annexe 1). D'autre part on peut constater que les niveaux piézométriques des cellules PIEL sont très hétérogènes, celui de la sonde à 14,80 m étant plus élevé que celui de la sonde à 11,9 m , alors que le niveau de la sonde à 5,5 m pourrait assez bien correspondre au niveau piézométrique S M 9 ' . Ceci traduit nettement l'existence d'un ou plusieurs niveaux non saturés en-dessous de 5 m de profondeur. Ils pourraient se situer entre 5 et 7 m de profondeur.
Rapport BRGM R 38760 44
Projet "PISP" Pluie, Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
4.4. CONCLUSIONS RELATIVES AUX MESURES DE RESISTIVITE
Les 4 mesures de résistivité réalisées en 1994 autour du sondage S M 9 ont permis de dégager plusieurs conclusions :
• les terrains sont très hétérogènes avec des alternance de zones à résistivités différentes sans liaison latérale évidente (absence de mise en évidence de couches de grande extension),
• au droit de chacun des sondages électriques il existe :
- des zones où la résistivité varie peu et qu'on peut mettre en correspondance, en général avec des terrains contenant une certaine quantité d'argile et avec une modification très modérée de teneur en eau,
- des zones où la résistivité varie de manière sensible, lesquelles doivent correspondre à des terrains où la teneur en eau varie beaucoup. Ces zones sont constituées de matériaux plus perméables.
• on a mis en évidence le rôle important de couches peu épaisses qui peuvent se désaturer et créer ainsi une discontinuité dans la distribution de la pression interstitielle avec la profondeur. L a disparition de ces discontinuités durant de courtes périodes de pluviométrie (ou de fonte des neiges) peut provoquer une remontée forte et brutale de la pression interstitielle, parfois sans liaison directe avec une forte quantité de précipitations. U n e telle hypothèse est difficilement verifiable par les moyens classiques (piézomètres) et peut confirmer l'utilité de mesures géophysiques du type de celles réalisées pour avoir une idée du mécanisme hydraulique d'un glissement.
• il y a donc à un instant donné, une possibilité de non saturation dans certaines zones. Dans ce cas plusieurs cellules à différentes profondeur n'indiquent pas le m ê m e niveau d'eau (ceci est amplement confirmé par la comparaison des mesures dans les piézomètres et dans les cellules T E L E M A C durant 25 ans). E n particulier la pression interstitielle sur la surface de glissement, à cet emplacement particulier S M 9 , n'est pas forcément en correspondance avec le niveau du piézomètre S M ' 9 .
• les mesures réalisées ont montré qu'il était possible, à partir de mesures de surface d'apprécier les variations de résistivité en profondeur et, vraisemblablement, celles de la teneur en eau. Cette dernière vérification n'a pu être confirmée quantitativement à cause du trop petit nombre de mesures.
Pour l'avenir on peut envisager 2 améliorations :
• soit effectuer des mesures périodiques à partir d'électrodes superficielles à poste fixe, et reliées à une centrale d'acquisition : on pourra alors déceler les variations de résistivité dans le temps de manière quasi continue :
• soit effectuer les mesures périodiques à partir de sondes à poste fixe dans un sondage et reliées à une centrale d'acquisition. O n pourra alors analyser mieux le mécanisme hydraulique et en particulier la propagation de fronts de saturation ou désaturation vers la profondeur.
Rapport BRGM R 38750 45
Projet "PISP" Pluie, Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
5. MODELISATION
5.1. INTRODUCTION
L a dernière partie de ce rapport a consisté en une modélisation de l'infiltration par la méthode des éléments finis. L'étude porte sur une tranche de sol du site S M 9 de Léaz. Elle a été menée sur le logiciel P C Seep de Géoslope.
5.2. PRESENTATION DU LOGICIEL PCSEEP
L e logiciel P C S E E P est un modèle numérique qui utilise une méthode aux éléments finis pour simuler les mouvements de l'eau dans les milieux poreux. C e programme permet de modéliser les transferts d'eau pour des configurations simples d'écoulement, en régime permanent, dans un milieu homogène mais aussi pour des cas complexes d'écoulement en régime transitoire dans un milieu bidimensionnel stratifié de degré de saturation variable.
A partir des caractéristiques hydrauliques des milieux étudiés, et en fonction des conditions aux limites et des conditions initiales, le logiciel P C S E E P permet d'obtenir, en tout point du maillage (défini par l'utilisateur c o m m e représentatif de la zone à étudier), et à tout instant d'une simulation, les grandeurs physiques suivantes :
- la charge hydraulique et la pression interstitielle, - le sens et la vitesse d'écoulement de l'eau.
D e plus, les débits de transit peuvent être connus sur les lignes du maillage.
5.3. MODELISATION
5.3.1. Le maillage
Compte tenu de la faible perméabilité du matériau argileux (et de ce fait de la faible vitesse de pénétration de l'eau dans le sol), on modélise l'infiltration de l'eau sur un petit domaine.
O n a représenté une tranche de sol de :
- 5 0 c m de largeur - 4 0 c m de hauteur
L'épaisseur est celle que prend par défaut le logiciel, soit lm .
L a taille du maillage est de 5 c m x 5 c m . L a numérotation des noeuds et des éléments est reportée en Annexe A 9 . Le maillage et les sections définies pour le calcul des débits sont représentés sur la figure n°48.
Rapport BRGM R 38750 46
Projet "PISP" Pluie, Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
sec —
700 j -
« 0 •—
sec'¡on2
sect:c.3
sect:on4
5ec!:on5
\ H
= ÎOC —
200 JOC «00 500 600 700 800 900
liqueur er; m (x 0.001.)
Figure n°48 - Définition du maillage et des sections
5 . 3 . 2 . Caractér ist iques d u sol
O n aurait souhaité simuler l'infiltration de l'eau dans un système à plusieurs couches, chaque couche ayant les caractéristiques hydrodynamiques des différents types de sol rencontrés sur une profondeur de 4 m . La réalité constatée dans le puits a permis de se limiter à un cas simple.
Il s'agit d'un sol monocouche, homogène, ayant les caractéristiques hydrodynamiques du matériau prélevé sur le site S M 9 à Léaz, à 4 m de profondeur à partir du puits blindé.
O n rappelle dans le tableau suivant, quelques caractéristiques de cette couche.
profondeur de
prélèvement
4m
nature du matériau
argileux
Osât
(%)
39
Ksat (m/s)
îo-io
7d ( k N / m 3 )
17.1
7h
(kN/m 3 )
20.7
indice des vides e0
0.63
Tableau n°49 - Caractéristiques du sol
Rapport BRGM R 38750 47
Projet "PiSP" Pluie. Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
a) Courbe h(6)
O n a exploité les valeurs de h(6) déterminées expérimentalement, qui figurent dans le paragraphe 3.2.5 de la troisième partie de ce rapport. O n a utilisé deux méthodes pour tracer la courbe h(0) :
• 1ère méthode
Pour tracer la courbe optimisée à partir de ces points de mesures, on a admis que l'expression fournie par Van Genuchten (1980) était appropriée :
e Osât K ¿ J T H )
0 : teneur en eau
0sat : teneur en eau de saturation h : succion h g et n sont des paramètres qui doivent être optimisés.
O n a trouvé les valeurs suivantes : h g = 342.2cm n = 2.31
• 2ème méthode
Haverkamp et Parlange (1986) ont établi une liaison simple entre l'expression analytique d'une courbe granulométrique d'un sol et celle de sa courbe caractéristique de succion exprimée par la relation de Van Genuchten.
La courbe granulométrique d'un sol étant exprimée sous une forme analytique symétrique de celle qui est proposée :
Fi = Kf N' U)
F¡: pourcentage en poids des grains dont le diamètre est inférieur à d¡. dg et N sont des paramètres qui doivent être optimisés.
Haverkamp et al (1986) relient la valeur du paramètre n de la relation de Van Genuchten (1980) avec celle de N de la courbe granulométrique :
n = (N-2)
1+ ( 28-1 "
,25 (1 -5 ) ,
+ 2
Rapport BRGM R 38750 48
Projet "PISP" Pluie, Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
avec s, paramètre défini par :
(\-QsatY+Qsat2s = l
La valeur de n étant déterminée, il suffit d'un point de mesure de h(9), pour trouver le paramètre h„ à partir de la relation de Van Genuchten.
Par cette méthode (figure n°410), on trouve : s = 0.64 N = 2.5 2n = 2.338 h g = 391.7cm
I0O
<n
80
70
60
50
40
30
20
10
0
< * *
\
\
\ V V
* courbe expérimentale
• courbe optimisée
paramètres de calage:
dg.0.022
N .252
diamètre do« orolnl (mm)
Figure n°50 - détermination de la courbe granulométrique analytique d'après Haverkamp
Les courbes h(9) obtenues par les deux méthodes (figures n°50 et 51) diffèrent peu. O n a alors choisi de tester une seule des deux courbes: celle obtenue par la première méthode, plus proche des mesures réalisées dans le cadre de la présente étude.
1000
900
800
700
600
500
400 --
300 ••
200
100 +
0 -I 1 1 1 1 1 1 1 1 H
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
teneur en eau e/8sat
• courbe optimisée (méthode 2)
courbe optimisée (méthode 1 )
Figure n°51 - Courbes h(9)
Rapport BRGM R 38750 49
Projet "PISP" Pluie, Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
b) Courbes K(h)
O n s'est calé sur la formule de Brooks et Corey
K
Ksat -f—ï lésai;
Le paramètre ß est relié au paramètre n de la relation de Van Genuchten (1980) par l'expression proposée par Haverkamp et al (1986) :
K n-2
Avec la relation de Van Genuchten.on obtient :
O n a pris :
K
Ksat 1 +
'_h_
h„ = 342.2cm n = 2.31 Ksat=10-10m/s
, h « )
O 400 4-U 3 200 1
1E-10 2E-10 3E-10
perméabilité K (m/s)
Figure n°52 - Courbe K(h)
4E-10
5.3.3. Conditions initiales
Pour lancer une simulation numérique en régime transitoire, le logiciel P C Seep a besoin de partir d'un état d'équilibre. Cet état d'équilibre est défini par l'ensemble des valeurs de charge hydraulique H correspondant à l'écoulement en régime permanent d'une nappe "profonde" (à Z = 0.40 m ) .
A la fin du calcul en régime permanent, la charge H est égale à 0.40 m en tous les noeuds du maillage (compte tenu de l'origine des cotes qu'on a choisie). Cela signifie entre autres qu'à la
Rapport BRGM R 38750 50
Projet "PISP" Pluie, Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
A la fin du calcul en régime permanent, la charge H est égale à 0.40 m en tous les noeuds dumaillage (compte tenu de l'origine des cotes qu'on a choisie). Cela signifie entre autres qu'à lacote Z égale à 0.40 m , la pression h de l'eau est nulle (h = H - Z ) . La surface libre se trouve doncà cette cote.
5.3.4. Conditions aux limites
D'après la coupe de terrain établie (figure n°9), on a pu montrer que le sol situé au dessus de lacouche argileuse était hétérogène dans sa composition, constitué d'un mélange de sable, degravier et de galets entre 1 m et 1.80 m de profondeurs, mais aussi d'une matrice argileuse etd'un mélange de graviers et galets entre 1.80 m et 3.70 m de profondeur. D e ce fait, il est fortprobable que la perméabilité de ces différentes couches de sol soit inférieure à celle de lacouche argileuse (ÎO"1^ m/s) . Ainsi, on peut supposer que l'eau de pluie qui parvient jusqu'àcette couche argileuse, s'accumule en partie au dessus de celle-ci, formant alors une lame d'eau.
C'est pourquoi, on a cherché à reproduire l'influence d'une nappe perchée sur la couche de solétudiée (figure n°53). Cette nappe est générée par des conditions de charges constantes.
O n a imposé trois charges différentes, appliquées sur tous les noeuds de la surface à Z = 0.80
m :
- H = 0.81 m ce qui correspond à une nappe d'eau de 1 c m d'épaisseur,- H = 1.80 m ce qui correspond à une nappe d'eau de 100 c m d'épaisseur,.- H = 2.80 m ce qui correspond à une nappe d'eau de 200 c m d'épaisseur.
O n a choisi d'imposer une condition de débit nul (Q = 0) sur les noeuds de la base et des bordsdroits et gauches du maillage.
lame d'eau (charge constante)
sol argileux paroi imperméable
(Q=0)
Figure n 53 - Modélisation de l'infiltration
5.3.5. Pas de temps de calcul
A u départ, on a pris le premier pas de temps égal à 1 heure, multiplié d'un facteur 10 à chaquepas afin de voir à quel moment le calcul divergeait.
A u vu des résultats obtenus, on a finalement choisi un pas de temps de 12 heures.
Rapport BRGM R 38760 51
Projet "PISP" Pluie. Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
5.4. RESULTATS
5.4.1. Visualisation de la charge et de la succion
Le logiciel P C S E E P permet de tracer les lignes de charges et les équipotentielles au terme de chaque pas de temps. Le lecteur trouvera ci-dessous un exemple de ces graphiques (figures n°54 et 55), obtenus au bout de 10 jours avec la première condition aux limites (H = 0.81 m ) .
O n peut entre autre s'apercevoir qu'au bout de 10 jours, toute une tranche de sol n'est pas encore saturée car les valeurs du potentiel sont négatives.
5.4.2 Visualisation de l'infiltration de la nappe perchée
Le logiciel P C S E E P permet également de tracer sur la m ê m e figure, l'équipotentielle nulle (succion nulle) obtenue au terme de chaque pas de temps. Ainsi, on peut évaluer le temps au bout duquel le sol est complètement saturé.
Lorsque la lame d'eau a une épaisseur de 1 c m (H = 0 .81m, voir figure n°56), on constate qu'en surface, l'eau pénètre lentement dans le sol (de 3 c m en 10 jours). E n revanche, le sol à la base (situé 40 c m en dessous) se sature plus rapidement (le niveau d'eau est monté de 8 c m en 10 jours). La tranche de sol est totalement saturée au bout de 16 jours.
Pour une lame d'eau de 1 m et 2 m d'épaisseurs (figuresn°57 et 58), les phénomènes hydrodynamiques évoluent d'une manière générale beaucoup plus rapidement. Mais contrairement au cas précédent, la saturation du sol est plus lente à 4 0 c m de profondeur qu'en surface. A u bout de 3 jours par exemple, le sol est saturé en surface sur une tranche de 16 c m environ pour H = 1.80 m et de 22 c m pour H = 2.80 m , alors qu'à la base, le niveau d'eau est monté seulement de 2 à 3 c m (pour les deux conditions de charge).
E n fait, ces résultats montrent que les conditions limites imposées en surface influent sur la progression du front d'infiltration Z(8) (voir les deux exemples de la figure n°59).
5.4.3 Calcul des débits d'infiltration
Le logiciel donne les débits d'infiltrations calculés à travers les sections définies préalablement (figure n°48).
O n a représenté sur les figures n°60, 61 et 62, la variation des débits à travers cinq sections, en fonction du temps, pour chaque condition aux limites imposée.
Avec les conditions aux limites que l'on a choisies, on devrait entre autre, obtenir, après saturation complète du sol, égalité des charges en tous noeuds du maillage c'est à dire annulation du gradient de pression et donc, annulation des débits à travers les différentes sections. Ceci n'est pas bien vérifié: par exemple, pour H égal à 0.80 m , les débits calculés le Igème j o u r (jour correspondant à la saturation totale du sol) sont faibles mais non nuls. Le calcul manque donc de précision.
Rapport BRGM R 38750 52
Projet "PISP" Pluie, Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
r
sac —
500
5X
20O
valeurs de le c^one (e^ T 'après immersio« sous icrr- ;>aupendón! 10 #C (J 'S
H=0.S1m=0 9-
-0.5--0 7-
-CS5
-ov
3O0 4O0 500 6OO 7O0 80O
longueur en rn (x 0.001)900
voleurs de la succion (en kPo)— après immersion sous 1cm d'eau
pendant 10 jours
non
50C {
H=0.81m
- - Û . 3 -
—c:
o:
--0J-
2 O 0 3 0 O 4 0 O * O 5 0 0 7 0 0 8 0 O 9 0 0
longueur en m (x 0.0Ö1)Figures n°54 et 55 - Visualisation de la charge et de la succion
Rapport BRGM R 38750 63
Projet "PISP" Pluie, Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
r progression de 'o neppe pe'-^éç d e s 'e sol
SflC i- - p Sf-^ioo» ! tOrmt JOUI
H=0.3!rr,
3CC t -
200 300 «M 50C va 700
longueur en m (x 0.001 )
800 900
r
CZ3
X
300 I-
700
600 i—
progression de 'o neppe perchée dons le sel
H=i.30m
If W
Jf>? KM '
OJ «c i
„. be* foi ¡_
CL>
«C • if i*e jot'
:a j-
200 J00 400 500 600 700 800 900
i.-v.r! -'ir -o rr.
Rapport BRGM R 38750 54
Projet VISP" Pluie. Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
procession de lo noppe perchée dons le sol
CD x
dOû l-
700
60G ¡ -
I îît e ¡our I
I I
C D 500
î em« jour
*»<nt jour
C D
O r; 400 -
30C | -
/ N *t<r* fW
• 3f* jour J Itr* jour -
H=2.S0m
C=0
200 30C <00 500 600 700 500 900
lonqueur en m (x 0.001) Figures n°56,57 et 58 - Progression de la nappe perchée
pour les trois conditions de charges testées
Exemples de progression du front d'infiltration à deux instants différents
tl(nh)ett2(c.d)
F.xmA:
>"">•>] : sol saturé
Exm B:
pour une autre condition
le charge H '
t?>."X-< .-soi sature
charge H
NL» V U VL> VL> asat
'>rr^H » N U • > «
^m^«
Z vi
charge H '
^>^>is .N^sy^
• > "
•Tx
L'évolution du front d'infiltration dépend de la charge appliquée en surface.
Dans les cas simulés ici, on s'est aperçu que :
pour une faible charge appliquée, la saturation du sol se faisait
plus rapidement en profondeur qu'à la surface <H<H')
Figure n°59 - Exemples de progression d'un front d'infiltration en fonction de la charge appliquée
Rapport BRGM R 38750 55
Projet "PISP" Pluie, Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
Valeurs des débits avec H - G \ 8 0 m (a Z -0 .80m)
300E-10 -,
2.S0E-10
_ 20OE-1O
**> • Ê 1.SOE-10
.0
• 0 1.00E-10
SOOE-11
O.OOE«00 -|
0
. ~ ~ - ^ = = = = = = =
^-—"""
^ - ~ - " ^ — ^ • — • •
2 4 6 a 10
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1 1 1
12 14 16
»
X
•
MCtlonl
Mdorê
•edcrú
MC«on4
•ectonS
Figure n°60
BOOE-10 1
aooe-10 7.00E-10
. 3 . 6.00E-10
^ 500E-10
« 4 00E-10
^ 3.00E-10
200E-10
1.00E-10
O.OŒ+00
C
Valeurs des debits avec H=1.80m (a Z=0.80m)
x "
1 2 3 4
Jours
X
m
S
X
-
6
X
.
- section3
- S6cbon4
- ftectoon5
Figure n°61
200E-09
180E-09
1.60E-09
1.40E-O9
1.20E-09
• 10OE-O9
aooe-10 600E-10
4 00E-10
200E-10
OOOE+OO
Valeurs des débits avec H = 2 . 8 0 m (à Z = 0 . 8 0 m )
* sectionl
• secrjorâ
- X section3
- * section4
- • section5
Jours
Figure n°62
Figures n°60 à 62 - Evolution des débits par rapport au temps à travers différentes sections
Rapport BRGM R 38750 56
Projet "PISP" Pluie, Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
5.5. CONCLUSION ET PERSPECTIVES
Les calculs menés avec P C S E E P ont permis de montrer que, pour les trois conditions aux limites en surface, la vitesse d'infiltration de l'eau dans la couche argileuse était faible.
Aussi, on a vu que la réalimentation verticale de la nappe dépendait fortement de l'évolution du front d'infiltration dans le sol. E n effet, sous l'action des charges en surface, on a remarqué que le niveau de la nappe située à 40 c m de profondeur montait. O r , le sol en dessus, n'était pas encore complètement saturé.
Qualitativement, les solutions correspondent à celles qui étaient attendues étant donné le caractère très compact et la faible conductivité de cette couche argileuse.
Quantitativement, il est difficile de se prononcer. Seule une exploitation plus approfondie (et sur une plus grande période) des données hydrauliques du site pourra d'une part, justifier ou réfuter un tel choix de conditions aux limites et d'autre part, valider ou non le modèle.
Dans la suite des travaux à venir, il sera intéressant de mener une étude sur un modèle bicouche, voir tricouche qui, au vu de la coupe de terrain, serait plus représentatif de la réalité. Mais pour se faire, il faudra déterminer in situ les caractéristiques hydrodynamiques des couches superficielles (c'est à dire les courbes h(0) et K(h) nécessaires à l'utilisation du logiciel PC SEEP).
Rapport BRGM R 38750 57
Projet "PISP" Pluie, Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
6. LES MESURES DE DEPLACEMENT
E n m ê m e temps que se déroulaient toutes les investigations présentées dans le chapitre précédent, la Compagnie Nationale du Rhône poursuivait avec le concours de l ' A . D . R . G . T ses mesures habituelles de déplacement. Elle les a donc mis à disposition des partenaires et elles sont présentées et illustrées ci-dessous.
O n rappelle (voir annexe A l ) que, depuis 1974 un système complet de surveiullance des mouvements et des pressions interstitielles a été installé par la C N R et interprété par A D R G T .
A u voisinage du site instrumenté dans le cadre de la présente étude, on dispose d'enregistrement continu du déplacement du point S M 9 . p a r rapport à un point fixe ou présumé tel, situé à une distance d'une trentaine de mètres.
L a figure n°63 réunit les mesures enregistrées entre 1993 et 1995.
D e la m ê m e façon, il existe un piézomètre enregistreur sur ce m ê m e S M 9 et les mesures sont réunies sur la figure n°64.
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Projet "PISP" Pluie, Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
7. CONCLUSION : BILAN ET PERSPECTIVES
L'ensemble du programme m e n é à Léaz avec le concours du Contrat de Plan entre l'Etat et la région Rhône-Alpes, d'une part et celui de la Compagnie Nationale du Rhône d'autre part, visait à mieux comprendre les mécanismes fins de transfert de l'eau de pluie vers les horizons plus ou moins saturés présents dans le sous-sol et communément désignés sous le vocable de nappe(s) de versant. II s'agissait de tester une méthodologie de mesure (et de surveillance) des principaux paramètres contrôlant l'interaction entre une pente en état d'équilibre précaire et l'eau de pluie.
A u terme de la période allouée à la réalisation des travaux correspondants, et après avoir rendu compte de façon détaillée de l'ensemble des travaux réalisés, on peut tirer quelques conclusions principales en forme de bilan, et éclairer ce que devrait être le devenir d'un tel programme de recherches.
7.1. BILAN DES OPERATIONS MENEES AU TITRE DU CONTRAT
7.1.1. Bilan relatif au choix du site
Le site de Léaz a été choisi pour la qualité et la durée du suivi qui y a été assuré par la C N R avec le concours de l ' A D R G T , ainsi que pour son intérêt opérationel et enfin, parce que le mouvement , quoique ralenti et contrôlé, continuait d'y être actif.
D e plus, les travaux de l ' A D R G T avaient mis en évidence l'importance sur le déclenchement du glissement, de la surélévation du niveau des nappes dans les sols argileux détectés sur le site. Ils mettaient également en lumière l'effet relativement rapide des pluies sur le niveau des nappes.
U n e des principales questions posées au départ était ainsi exactement conforme aux objectifs généraux du programme et concernait l'alimentation par la pluie, avec des temps de réponse très brefs des nappes situées dans ou sous les argiles.
C'est sur cette hypothèse, conforme aux résultats connus depuis longtemps sur le sondage S M 9 , qu'a été conçu le programme d'investigation et d'auscultation mis en oeuvre.
Malheureusement, le terrain s'est révélé, à l'ouverture du puits, beaucoup plus hétérogène que ce que l'on avait prévu (voir paragraphe 4.3.1). La nature graveleuse et non plus sableuse des terrains rencontrés sur les premiers mètres a diminué l'intérêt direct de l'instrumentation spécifique consentie dans ces premiers mètres. Par ailleurs, les montants des financements disponibles ne permettaient pas de réaliser un autre puits.
L a leçon à tirer de ce semi-échec sont claires : les moyens d'investigation couramment utilisés ne sont pas suffisants pour caractériser de tels terrains. A quelques mètres près les configurations géotechniques peuvent varier très brutalement et il faut être très circonspect lors des reconnaissances de sites glissés sur les pentes. O n n'y retrouve pas l'homogénéité et la continuité qui sont courantes en terrain plat. L a pente est un milieu dont la genèse, la configuration et l'hydraulicité sont très complexes.
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Projet "PISP" Pluie, Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
Dès lors, l'analyse expérimentale des conditions spécifiques de transfert de l'eau dans le sol sur le site de Léaz perdaient de l'utilité par rapport à l'objectif fixé. Il demeurait néammoins possible que la nappe identifiée dans les formations graveleuses ne soit pas permanente, ou bien que dans les zones de glissements actifs, elle se situe effectivement dans les argiles. Le problème des mouvements de nappes dans l'argile subsistait donc. Toutefois, il pouvait se présenter différemment d'un strict mouvement vertical au travers des argiles.
D'autre part, il faut noter le caractère très calcaire des eaux recueillies dans le système de drainage mis en place sur le site de L E A Z pour contrôler les glissements. L a teneur en calcaire de ces eaux est assez remarquable pour qu'après une seule pluie, des dépôts de l'ordre du millimètre d'épaisseur dans l'ensemble des canalisations de drainage puissent être observés (les dépôts peuvent atteindre localement plusieurs centimètres d'épaisseur sur le pourtour des canalisations). Cette observation suggère que les eaux dans les pentes de L E A Z ne proviennent pas directement des pluies mais transitent par le massif calcaire voisin. U n e alimentation prépondérante par infiltration monoaxiale verticale ne parait donc pas la plus probable.
7.1.2. Bilan relatif à la reconnaissance et l'instrumentation
E n dépit de ce qui vient d'être dit, le forage d'un puits d'un mètre de diamètre et de quatre mètres de profondeur, à partir duquel on a pu d'une part prélever bon nombre d'échantillons à différentes profondeurs afin d'établir une coupe de terrain fidèle et, d'autre part, installer des tensiomètres en profondeur a été, en soi, un succès technologique. Grâce à ces prélèvements, on a identifié les différentes couches de sol jusqu'à une profondeur de 4 m , afin notamment de mieux comprendre les phénomènes de transfert dans les couches superficielles. Les essais de laboratoire ont permis de déterminer les principales caractéristiques mécaniques et hydrodynamiques de la couche argileuse rencontrée à 4 m de profondeur. O n a montré qu'il s'agissait d'une argile surconsolidée, très compacte, de faible perméabilité.
L'une des principales innovations apportée lors des travaux d'investigation aurait dû être l'implantation d'une station d'acquisition M A D O T E L . Pendant les mois où le système a fonctionné, on a pu se rendre compte qu'il était très avantageux en ce sens qu'il permettait de mesurer à distance, évitant ainsi toute contrainte de déplacement et donc une perte de temps non négligeable. D e plus, il permettait d'avoir un suivi de mesures en "continu" (choix de la fréquence de mesures dans notre cas: deux heures).
O n a vu au paragraphe 2.3.5 les raisons externes qui ont empêché de tirer parti de ces avantages pendant la durée impartie au programme. Il faut souligner toutefois que le système a été remis en état par le B R G M et que la Compagnie Nationale du Rhône et le B R G M entendent le maintenir et continuer de collecter les données sur le site.
D e leur côté, les mesures de résistivité réalisées autour du sondage S M 9 ont permis de dégager plusieurs conclusions intéressantes rappelées au chapitre 4.3.
O n a mis en évidence, en particulier, le rôle important de couches peu épaisses qui peuvent se désaturer et créer ainsi une discontinuité dans la distribution de la pression interstitielle avec la profondeur. Lorsque de telles discontinuités s'effacent, à la faveur d'épisodes pluvieux, cela peut provoquer une remontée forte et brutale de la pression interstitielle. U n e telle hypothèse est difficilement verifiable par les moyens classiques (piézomètres) et peut confirmer l'utilité de mesures géophysiques du type de celles réalisées pour avoir une idée du mécanisme hydraulique d'un glissement.
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Projet "PISP" Pluie. Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
O n a montré par ailleurs qu'il était possible, à partir de mesures de surface d'apprécier les variations de résistivité en profondeur et, vraisemblablement, celles de la teneur en eau. Cette dernière vérification n'a pu être confirmée quantitativement à cause du trop petit nombre de mesures.
7.1.3. Bilan relatif à la modélisation
L a modélisation visait essentiellement à essayer de comprendre c o m m e n t pouvait se faire la réalimentation d'une nappe à travers une couche d'argile.
Pour tenter de donner réponse à cette question, l'hypothèse suivante avait été émise :
"les argiles, certes peu perméables, sont très humides et un incrément très faible de leurs teneurs en eau peut éventuellement entraîner leur saturation."
Dans le cadre d'une telle hypothèse, la faiblesse des perméabilités peut éventuellement être compensée par l'écart très faible entre la teneur en eau naturelle du sol qui surmonte les nappes et sa teneur en eau de saturation. U n e progression relativement rapide d'un front d'infiltration trouverait ainsi son explication, non pas par le déplacement rapide de l'eau dans le sol mais par le fait qu'une très faible quantité d'eau remplit à elle seule tous les pores restant ouverts, en dépit des faibles conductivités hydrauliques. L a vérification de cette hypothèse exigeait :
- la mesure des caractéristiques hydrodynamiques des argiles de LEAZ (conductivités hydrauliques, courbes de rétention en eau en particulier), afin de vérifier si les argiles restent réellement proches de la saturation m ê m e sous une succion élevée,
Les caractéristiques de succion du sol confirment qu'une faible quantité d'eau peut suffire pour saturer le profil. Il reste à vérifier que la progression de l'eau dans le sol peut se faire à vitesse suffisante pour expliquer un lien rapide entre la pluie et les niveaux de nappe.
- le suivi tensiométrique dans le sol argileux afin d'étudier la progression d'un front humide dans l'argile consécutivement à une pluie.
O n a vu que malheureusement les tensiomètres n'étaient pas dans les sols argileux !.
- la modélisation de l'infiltration dans le sol argileux ayant les caractéristiques hydrodynamiques mesurées.
Les résultats de la modélisation effectuée avec les conditions énumérées ci-dessus, ne confirment pas véritablement les hypothèses avancées. Avec la colonne d'argile de 40 centimètres de hauteur, il faut attendre 100 jours pour voir le niveau de la nappe au bas de la colonne commencer à monter. Avec la colonne de 1 mètre de hauteur, la nappe n'a toujours pas bougé après 150 jours de submersion. L e résultat n'est pas sensiblement modifié si l'on adopte la courbe caractéristique de succion de l'argile prélevée dans le glissement encore actif, sa courbe caractéristique de succion est plus favorable à une réaction rapide, mais en revanche, par le jeu de la relation utilisée pour définir la conductivité hydraulique non saturée, celle-ci est nettement plus faible que pour le matériau prélevé dans le puits (deux ordres de grandeur de différence). C e résultat, fondé sur une relation expérimentale vérifiée dans le cas des sables, serait à contrôler.
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Projet "PISP" Pluie, Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
Dans ces conditions, il ne paraît pas possible d'expliquer une réaction rapide du niveau de la nappe dans les argiles par l'infiltration.
L a prudence s'impose néanmoins pour conclure. E n effet, deux raisons nous empêchent d'accorder à ce résultat un crédit total :
- d'abord, la condition initiale considérée (équilibre hydrostatique) n'est pas bien raisonnable. E n raison de la présence fréquente d'une nappe dans les moraines, le degré de saturation de l'argile est probablement plus élevé que ce que cette condition initiale suppose. Il s'agit d'une limitation imposée par le logiciel S E E P , qui n'autorise pas n'importe quelle condition initiale. U n e condition plus proche de la réalité probable donnerait vraisemblablement une progression plus rapide.
- la conductivité hydraulique de l'argile non saturée n'a pas été mesurée mais estimée à l'aide d'une relation empirique qui ne nous paraît pas très fiable dans les argiles: le degré de saturation de l'argile restant très élevé dans le domaine ou nous travaillons, il semble étrange que cette relation empirique entraîne une réduction aussi rapide de la conductivité (cf. figure 1). Cette faible valeur de la conductivité est probablement en partie responsable du résultat obtenu.
7.2. PERSPECTIVES POUR LA SUITE A DONNER AUX RECHERCHES SUR LE ROLE DE LA PLUIE DANS LE DECLENCHEMENT OU L'AGGRAVATION DES PHENOMENES D'INSTABILITE DE VERSANTS
L e programme présenté ici n'a pas permis de faire le tour de la question. Cela n'est pas une surprise car le problème est vaste et difficile. O n se référera aux conclusions d'un rapport établi dans le cadre du Contrat de Plan précédent et qui avait tracé les grandes voies des recherches nécessaires, celle présentée ici n'en étant qu'une petite partie.
N é a m m o i n s un certain nombre de démarches très intéressantes ont été mises au point, mais qui mériteraient de bénéficier de nouveaux supports pour faire avancer la connaissance.
A u plan de l'instrumentation, on a vu que la Compagnie Nationale du Rhône et le Bureau de Recherches Géologiques et Minières allaient s'efforcer de maintenir l'instrumentation existante sur le site. Il y aura donc vraisemblablement beaucoup à tirer des informations qui vont devenir disponibles et dont on a malheureusement pas pu bénéficier pleinement pendant le temps imparti au programme.
A u plan de l'investigation géophysique, la voie ouverte par les mesures périodiques de résistivité semble très porteuse et on a proposé, pour continuer d'effectuer des mesures périodiques à partir d'électrodes superficielles ou profondes à poste fixe reliées à une centrale d'acquisition. U n tel matériel existe au B R G M (Syscal RI plus) ; il est en cours de test avec des conditions de site difficiles dans le cadre d'un projet de recherche européen, dont le B R G M est coordonnateur (Projet Hycosi - Université d'Utrecht, Delft Geotechnics, Iris Instruments , BRGM).
A u plan de la modélisation, le modèle utilisé a montré ses limites qui n'étaient pas évidentes au départ. Il faudrait donc utiliser un modèle plus souple et plus complet autorisant des conditions initiales plus conformes à la réalité. Le modèle 3 D Marthe, fonctionnant en mileiu saturé et non saturé, développé par le B R G M , pourrait être testé utilement sur le site de Léaz. Il faudrait
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Projet "PISP" Pluie. Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
aussi, à l'appui de ce modèle pouvoir affiner les technologies de mesure de tensiométrie en profondeur dans les couches d'argile. Ceci est un problème très important auquel aucune solution satisfaisante n'a été trouvée jusqu'à présent. U n e solution consistera peut-être à tester une série de capteurs d'humidité, tels que les " H U M I L O G " (capteurs capacitifs développés spécifiquement pour des applications géotechniques).
E n définitive, le présent programme, en son état de développement à la fin de la période contractuelle n'a pas donné complètement satisfaction par rapport aux objectifs envisagés. Mais, en dépit des obstacles dificilement contrôlables qui en ont freiné le développement, il a permis, au triple plan de la technologie de mesure, de la modélisation et de nouveaux modes d'investigation, de mieux cemer, à défaut de mieux l'expliquer, le mécanisme de génération des pressions interstitielles dans les couches argileuses d'un versant en cours de déformation.
Par ailleurs, le site est aujourd'hui bien équipé, et, grâce à l'union des efforts des divers partenaires, il devrait, dans les mois à venir permettre la collecte de données très intéressantes que l'on espère trouver les moyens d'exploiter. Il faut souligner que les sites instrumentés à demeure sont extrêmement rares tant en France que de par le m o n d e , et c'est la raison pour laquelle la C N R , l ' A D R G T et le B R G M , forts de leur expérience c o m m u n e sur le site de Léaz, ont souhaité poursuivre leur collaboration ; compte tenu de l'intérêt thématique de ce projet de recherche, sur lequel de nombreuses équipes françaises et étrangères focalisent leurs efforts, il pourrait s'avérer opportun de fédérer les compétences et les moyens, soit pour poursuivre l'action engagée dans le cadre régional, soit pour l'étendre à un cadre national ou européen.
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Projet "PISP" Pluie. Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
BIBLIOGRAPHIE
ANTOINE P., ASTEJ.P., AZIMIG., GOUDERCY L., DESVARREUX P., GIRAUDA., LEROIE., ROTHEVAL J.P., TERRIER M . (1992) - Commission des Communautés Européennes. Programme EPOCH/Projet RIVET : La prévention des risques générés par l'instabilité des versants. Rapp. C C E , parties 1 et 2 : Présentation-Acquisition des données.
A S T E J . P . , L A F F O R G U E T . , L E R O I E . (1993)- Contrat de plan Etat/Région Rhône-Alpes pour la recherche sur les risques naturels en montagne : étude de faisabilité d'un programme transversal "Eau, facteur de risque" pour le contrat de plan 1994/1999. Rap. B R G M R37905, 58 p.
B R O O K S R . H . , C O R E Y C T . (1964) - Hydraulic properties of porous media. Hydrology paper, n° 3, Colorado State University, Fort Collins.
D E S V A R R E U X P. (1978) - Résultats des premières études du cas de glissement de Léaz
G R E S I L L O N J . M . (1994) - Contribution à l'étude de la formation des écoulements de crue sur les petits bassins versants: approches numériques et expérimentales à différentes échelles. Mémoire d'habilitation.
G A N D O L A F. (1994)- Analyse de la pénétration de la pluie dans un sol argileux : mesures expérimentales et simulation numérique. Rapport de D E A .
G A R D N E R W . R . (1958) - Some steady state solutions of saturated moisture flow equations with application to evaporation from water table.
H A V E R K A M P R. , P A R L A N G E J.Y. (1986) -Predicting the water retention curve from particle size distribution. Soil Science, vol 142, n° 6, p. 325-339.
H A V E R K A M P R , P A R L A N G E J.Y. - Comment on a phisico-empirical model to predict the soil moisture characteristic from particule size distribution and bulk density data. Soil Sei. Soc. Am. Journal, 46.
L A I N E C . (1989)- Etude de l'influence de la zone non saturée sur l'équilibre des pentes instables. Thèse.
L E R O I E . (1995) - H Y C O S I - Impact of Hydrometeorologic Changes on Slope Instability : rapport d'avancement 1ère année (1994). Rap. B R G M R38389.
M A L H E R B E B . , P E R R I E R P. (1995)- Infiltration d'eau dans un sol argileux: mesures expérimentales et modélisation. Rapport de stage de Maîtrise de Mécanique,
M U A L E M Y . (1976) - A new model for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated porous media.
T H I E R Y D . (1990) - M E R I N O S : modélisation de l'évapotranspiration du ruissellement et de l'infiltration dans la zone non saturée. Rap. B R G M .
Rapport BRGM R 38750 66
Projet "PISP" Pluie, Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
T H I E R Y D . (1994) - Logiciel M A R T H E (Modélisation d'Aquifère par un maillage Rectangulaire en régime Transitoire pour le calcul Hydrodynamique des Ecoulements) : notice d'utilisation. Rap. B R G M .
T H I E R Y D . , S E G U I N J . J . (1990) - I N G R I D logiciel d'interpolation et de visualisation. Rap. B R G M .
T O P P G . C , DAVIS J.L., A N N A N A.P. (1980)- Electromagnetic determination of soil water content : measurement in coaxial transmission lines. Water ressource research, 16, n° 3.
V A N G E N U C H T E N M . T . (1980)- A closed-form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils. Soil Sei. Soc. Am. Journal, vol. 44, p. 892-898.
Rapport BRGM R 38750 67
Projet VtSf Pluie, Infiltration et Stoofité de Pentes : rapport tinat
ANNEXES
Rapport BRGM R 3B750 68
Projet "PISP" Pluie. Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
ANNEXE AO
REPARTITION DES TACHES ENTRE LES DIVERS ORGANISMES
Rapport BRGM R 38750
A N N E X E A O : Répartition des tâches entre les divers organismes
Responsable: R Participant: *
Phasnee
Phase préparatoire
Préparation convention de groupement Définition travaux C N R Consultation entreprises Préparation convention C N R
Phase travaux sondages
Visite préliminaire
Implantation
Travaux puits
Tensiomèires puits sondes Piel sondes Durai
sondes tensio
autres sondes Géophv surface
Contrôle des travaux sondages suivi peophv surface
suivi liene tel
suivi puits
Phase trava wcspéciaux
écbantillonnaee puits suivi soodaees
echan ti w / p a m m a fourniture pose Piel
fourniture et pose tensio
fourniture et pose Durai
fourniture et pose M a d o
mesures débit
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Phase labo
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Projet "PISP" Pluie, Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
ANNEXE A1
RESULTATS DES PREMIERES ETUDES DU CAS DE GLISSEMENT DE LEAZ
Rapport BRGM R 38750
A N N E X E A I : Résultats des premières études du cas de glissement de Léaz
M e l a n o m e des glissements de terrains argileux - Bilan de surveillance sur plusieurs années. «
(.. Azimi, J. Biarez, P. Desvarreux, Association pour le Développement des Recherches sur les Glissements de Terrains, Gieres, France.
Y . Giuliani, C . Ricard, Compagnie Nationale du Rhone , Lyon, France.
A B S T R A C T : The authors describe the monitoring of the Leaz landslide which develops in silty clays in the french Alps. The continuous displacement and piezometric measurements since 1977 allowed the establishment of relations between rainfall and water level, and between water level and ground movements. The mechanism is that of the Bingham's solid with a critical piezometric level. Such relations are extended to other landslides in silty clays and seem to be representative for a certain type of landslide. Conclusions are drawn about the w a y to realize a good monitoring of such landslides.
1. I N T R O D U C T I O N
La ' plupart des glissements de terrains naturels (particulièrement ceux affectant les matériaux, argileux) sont des phénomènes géomécaniques qui évoluent dans le temps avec des phases d'arrêt, des phases a vitesse moyenne faible, des phases d'accélérations dont certaines peuvent mener A des catastrophes.
La surveillance de tels glissements lents a pour objectif de répondre aux questions suivantes : - le glissement peut-il accélérer et passer A une phase catastrophique, et ceci dans quelles conditions - ces conditions peuvent elles se produire ? - connaissant les mécanismes du glissement,-comment en déduire les moyens de stabilisation les plus efficaces ?
L'objet de l'article est de réaliser le bilan de plusieurs surveillances de glissements en matériaux argileux, parmi lesquelles figure le site de Leaz et de montrer comment utiliser les mesures continues de pluviométrie, de piézométrie et de déplacements pour déterminer les mécanismes et élaborer un critère de danger.
2. CAS DU GLISSEMENT DE LEAZ
2.1. Description du glissement
C e glissement de terrain naturel domine la retenue de Genissiat sur le Rhône. Il était connu dès 1934 avant établissement de la retenue, mais n'avait pas fait l'objet d'études particulières. A partir de 1964, suite à une réactivation des mouvements, une surveillance a été progressivement mise en place, parallèlement avec des. reconnaissances géologiques classiques. Le but de ces études était de préciser le volume en mouvement , le rôle éventuel de la
SUISSE
F I G . ! Implantation des cas présentés.
retenue dans ces mouvements, de prévoir dans quelles conditions des masses importantes de matériaux pourraient arriver dans la retenue et a quelles vitesses (ceci dans le but d'apprécier les conséquences du phénomène et en particulier les caractéristiques de l'onde engendrée).
La synthèse des reconnaissances géologiques est présentée en Fig.2 et on peut retenir les points suivants :
I r 600m
FIG. 2 Coupe géologique schématique du glissement de Léaz.
- le substratum de marnes situé à 30-40 m de profondeur est stable, de m ê m e qu'une terrasse d'alluvions anciennes (aucun mouvement entre 1964 et 1990). La retenue n'a donc aucune influence sur le glissement. - le glissement s'effectue au sein d'une formation d'argiles Iitées d'origine glacio-lacustre, très répandue dans la région et caractérisée par : W l - 35 - 50% Ip - 20 - 30% 0 ' - 19,5* c' - 0 (cisaillement à l / z / m m ) - le volume total des matériaux en mouvement est de 1,4.10o m , caractérisés en 1969 par des vitesses de 5 - 10 c m / a n et de 10-30 c m / a n dans la zone la plus active représentant 100 000 ra3 (fig. 3).
2.2. Principe de ¡a surveillance
Celle ci comporte des mesures de déplacements, des mesures de niveaux piézométriques et des mesures de pluviométrie locale.
Les mesures de déplacements ont commencé en 1964 avec la mise en place de 44 témoins mesurés en triangulation et par alignements. Les mesures, de fréquence mensuelle à trimestrielle, ont permis de préciser les vitesses moyennes et l'existence de la zone plus active. Elles ont permis de montrer que l'activité du glissement était saisonnière mais pas de préciser le mécanisme exact.
Cest pourquoi depuis 1974 on a adopté le système de surveillance suivant (fig. 3). - mesures en triangulation sur 25 térrioins a partir des bornes fixes A , C . . . M 2 . La fréquence est annuelle et permet de vérifier l'activité moyenne des diverses 2ones en mouvement , - mesures au distancemètre entre le point fixe M 2 et 11 témoins du glissement, avec une fréquence mensuelle qui peut être resserrée en cas d'accélération des mouvements. Le but est de vérifier qu'aucune zone du glissement ne dépasse en
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F1G. 3 Plan du réseau de surveillance.
vitesse la zone la plus active, - enregistrement en continu des déplacements d'à* point de la zone la plus active avec, depuis 1971, transmission automatique des.mesures a la centrât de Génissiat par ligne téléphonique. Le système enregistreur est constitué d'un fil invar de 30 m de long tendu entre une pilier fixe en béton et l'enregistreur proprement dit. Le mouvement de translation de l'enregistreur est transformé es mouvement de rotation, lui m ê m e transmis a u» codeur numérique angulaire. Le pas de mesure est de 1 m m . Le fil invar est protégé par un tube métallique de 800 m m de diamètre posé sur k terrain.
Les mesures piézométriques qui sont conservés actuellement sont effectuées mensuellement dans S piézomètres et 4 cellules de pression interstitielle D e plus dans 4 piézomètres on dispose depuis 19(7 d'enregistrements en continu du niveau d'eau.
C o m m e on avait, entre 1977 et 1987, réalisé des
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F I G . 4 Corrélation pluviométrie journalière P ( m m ) , niveau piézométrique N (m) au FP 13 et FIG. 5 Corrélation / vitesse instantanée niveau déplacements à l'enregistreur. piézométrique au FP 13.
mesures 3 fois par semaine dans ces 4 piézomètres, on peut considérer qu'on dispose de mesures piézométriques continues depuis 1987.
La pluviométrie a été enregistrée sur le site de 1970 à 1978, puis a partir de 1988.
23. Principaux résultats comportement.
Modèles de
Sur la fig. 4 on a représenté un exemple de 10 mois d'enregistrements. D e ces données on a pu tirer une modèle incluant - d'une part la réponse hydraulique du sol à une précipitation donnée, - d'autre part la réponse cinématique du glissement i un niveau piézométrique donné.
Pour déterminer le modèle hydraulique, on a cherché & déterminer quelle était la part d'alimentation en eau par la surface du glissement lui-même, par la surface du bassin versant hydrographique et "éventuellement par d'autres bassins versants plus lointains. Dans le cas présent, la réponse piézométrique est très rapide et on a admis que l'alimentation locale était prépondérante. Le modèle hydraulique formalisé sur la fig.4 prend donc en compte une influence de la pluviométrie limitée à quelques jours, un tarissement naturel avec un niveau de .base constant et l'évapotranspiration. Le tarissement naturel a été approximé par une fonction du type dN - - ao + ai (N-Ni)+a2 (N-Nl) 2 + a3 ( N - N l ) \ dt où N I est le niveau de base. Le calage est effectué sur les couches piézométriques réelles.
Le modèle mécanique prend en compte les observations fondamentales suivantes qu'on peut faire sur les fig 4 et 5. - les périodes d'activé sont réduites dans le temps alors qu'on a plusieurs mois par an d'arrêt des mouvements - les mouvements ont lieu lorsque le niveau piézométrique dépasse un seuil critique No au
NIVEAU PEZOMETRIQUE fPU (al POINT DE CALAGE f>/\^CAl.CUl _ j p _ ¿H; /
DEC. 1777 /AN. 1Î7I fEV. MARS AV*.
DEPLACEMENTS A ITNRECUSIREUR (aaj
C A I C W -«¿hESURES
FIG. 6 Comparaison des niveaux piézométriques et des déplacements calculés avec les mesures en 1977-78.
sondage FP13. O n a vérifié par la suite que ce niveau pouvait varier légèrement autour de 369.20-369.40 N G F , - au cours d'une phase d'activité la vitesse instantanée des mouvements est : V - k (N-No) si N > N O V - 0 . s i N < N o Ceci montre que, dans le domaine des niveaux piézométriques mesurés, le matériau argileux se, comporte c o m m e le corps viscoplastique de Bingham avec seuil.
2.4. Conséquences pour l'exploitation de la retenue.
Les 2 modèles ci dessus ont été déterminés en 1978. O n a d'abord constaté qu'à partir de la pluviométrie journalière locale on pouvait reconstituer avec une bonne approximation le niveau piézométrique au FP 13, puis, par intégration, les déplacements a l'enregistreur. Ceci est illustré sur la fig. 6 où le calage est simplement effectué au départ sur le niveau piézométrique au F P 13 en date du 9.12.1977.
O n a ensuite effectué des calculs de simulation en utilisant des séquences pluviométriques enregistrées à Génissiat (8 k m de distance) entre 1965 etl979. O n a constaté que, si le comportement du glissement restait identique, les vitesses passaient par un m a x i m u m de 10 m m / j o u r puis diminuaient. Il n'y aurait donc pas de risque d'atteindre de très grandes
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F I G . 7 . Enregistrements d u niveau piézométrique au F P 13 et des déplacements en 1 9 8 2 - 8 3 .
vitesses tant q u e la vitesse resterait liée au niveau piézométrique par les lois établies ( c o m p o r t e m e n t considéré ' n o r m a l ' ) . C e s t pourquoi la consigne de sécurité prend c o m m e référence la vitesse de 10 m m / j A partir de laquelle le niveau d e la retenue sera abaissé préventivement. Cette consigne a été appliquée u n e seule fois en m a i 1983 lors d ' u n e période active où les vitesses ont' atteint 10 m m / j durant 2 jours. Lorsque la vitesse a d i m i n u é e la consigne a été levée.
O n indique en fig. 7 les déplacements es 1 9 8 2 - 8 3 et o n note d e u x particularités : - au cours des phases d'activité successives et rapprochées, le niveau critique N o A tendance A diminuer, - entre le 15 m a n et le 17 juin 1983, le niveau piézométrique est resté relativement constant à 10 c m plus phaut que le niveau critique. Durant cette période, la vitesse a augmenté, ce qui constitue déjà un comportement "anormal".
Ces deux remarques suggèrent que la résistance du matériau peut diminer lorsque les mouvements ont une durée importante.
Le détail sur les études hydrauliques et la détermination des effets de l'onde sont indiqués dans l'article de Selmi et Fruchart (1990).
2-5. Critique de ces modèles
L e m o d è l e hydraulique prend en c o m p t e l'évapotranspiration de manière simplifiée. D'autre part il ne prend pas en c o m p t e le stockage des précipitations sous forme d e neige. N é a n m o i n s , dans le cas d e L é a z , il nous a paru acceptable. L e m o d è l e m é c a n i q u e est simplifié car il prend en c o m p t e le niveau d ' u n seul piézomètre situé en partie basse de la zone active (fig. 2 ) . Pour affiner le m o d è l e o n a pris en c o m p t e u n niveau piézométrique déterminé A partir des enregistrements dans les 2 piézomètres S M 12 et F P 13.
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F I G . 8 . Corrélations vitesse instantanée / coefficient d e sécurité F d e la z o n e la plus active.
O n a calculé, p o u r la zone la plus active, k coefficient d e sécurité F par la m é t h o d e des perturbations et o n a examiné c o m m e n t il ¿tan coirélé avec les vitesses. Sur la figure 8 les résultats sont d o n n é s p o u r 3 périodes : 1 9 7 7 - 7 8 , 1982-83 1 9 9 0 . O n peut faire plusieurs remarques : - p o u r F > 1,015 les vitesses sont pratiquement nulles, - pour des diminutions du coefficient de sécurité de 2 A 3 % au dessous d'un seuil correspondant A F - 1 les vitesses augmentent de 1 à 20 et passent de 0,5 A 10 m m / j , - o n est actuellement dans l'ignorance, faute d'essais d e fiuage spéciaux, sur le c o m p o r t e m e n t d o matériau A des coefficients de sécurité F < 0 , 9 7 , - p o u r u n m ê m e coefficient de sécurité, la réponse d u glissement n'est pas univoque. Si o n prend en c o m p t e les déplacements (non enregistrés) de la partie haute d e la zone active, o n constate qu'en 1 9 8 2 - 8 3 ils ont été plus importants q u e ceux de l'enregistreur. A u contraire en 1 9 7 7 - 7 8 ils ont été équivalents A ceux d e l'enregistreur.
Ceci m o n t r e q u e la réponse cinématique au niveau d e l'enregistreur est n o n seulement fonction d i niveau piézométrique mais aussi des poussées exercées par la partie a m o n t , car le glissement ne se déplace pas en bloc. L e modè le m é c a n i q u e devrait d o n c pouvoir intégrer cette redistribution des masses a u cours d u glissement.
3. AUTRES CAS DE SURVEILLES.
GLISSEMENTS
3.1. Description
Ces 3 cas sont situés dans le Trièves, au S u d de G r e n o b l e et intéressent une formation d'argiles litées, déposées dans u n lac A u n e époque interglaciaire. Les caractéristiques de ces glissements sont indiquées au tableau 1 en comparaison avec celles d u glissement d e Leaz .
O n peut ajouter q u e sur ces glissements o u l proximité i m m é d i a t e se trouvent des villages
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F I G . 9. Glissement de St Guillaume. Application de modèles hydraulique et mécanique de type Leax.
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F 1 G . 11. Glissement de St Martin de Gelles. Application du modèle hydraulique de type Léaz.
habités. Cts 3 glissements ont fait l'objet entre 1985 et 1990 d'une surveillance. Cette dernière i comporté, après une reconnaissance géologique, des mesures piézométriques hebdomadaires, des mesures inclinométriques trimestrielles ( à Ponsonnas), des mesures topographiques semestrielles sur 5 a 10 repères.
Tableau 1. Principales glissements étudiés.
caractéristiques des
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VOLUMES (•')
VITESSES MOYENNES (ca/inl
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3.2. Résultais
Etant donné qu'il n'y a pas d'enregistremen» en continu des déplacements, on ne peut établir de corrélation vitesse-niveau ' piézométrique. A u contraire, c o m m e on dispose de la pluvionárie journalière i proximité on peut comparer les niveaux piézométriques calculés à l'aide £ u n modèle hydraulique analogue à celui de Leaz » e c les niveaux mesurés. Les résultats sont donnés aux fig. 9, 10 et 11.
Dans le cas de St Guillaume (fig.9) le moièle donne de bons résultats. Il permet m è n e , moyennant une estimation du niveau critique (Ll m de profondeur), de reconstituer les ordres de grandeur des déplacements annuels.
Dans le cas de Ponsonnas (fig. 10) on 'ot-jeut reconstituer les variations réelles de nircau piézométrique par ce type de modèle. Ceci martre qu'il existe, en plus de l'alimentation directe pz la surface, une alimentation latérale provoquant une variation du niveau de base, de période annuels et d'amplitude 2 m dans le cas présent.
Dans le cas de St Martin de Celles (fig. 9) as ne peut pas reconstituer le niveau piézométriqte à partir de la pluviométrie journalière. Ceci confinte l'existence d'une alimentation profonde p » le substratum rocheux sous jacent.
II est évident que dans les 2 derniers cas l'établissement du modèle hydraulique est glus délicat et demande un temps d'observation xssez long pour intégrer les composantes de variait« de niveau d'eau de longue période.
I N C L U S I O N S
La mise en place d'une surveillance de mouvement de terrain lent en matériaux argileux doit être associée a une étude géotechnique destinée & préciser la nature des matériaux, la position du substratum subie, celle de la surface de glissement et les caractéristiques générales du mouvement. O n pourra ainsi fixer la position des points d'enregistrement pour qu'ils soient significatifs. E n effet les mesures discontinues présentent un intérêt limité et toute surveillance devrait comporter au moins 1 point d'enregistrement quasi continu de la pluviométrie, du niveau piézométrique et des déplacements.
O n cherchera ensuite à établir un modèle hydraulique prenant en compte les caractéristiques locales, et l'origine des alimentations en eau. Pour cela il faut disposer de mesures sur une période comportant au moins 1 étiage et 1 niveau de hautes eaux. L'établissement du modèle mécanique nécessitera des enregistrements de déplacements en surface ou en profondeur. O n cherchera s'il existe un seuil piézométrique critique et comment se font les déplacements au dessus de ce seuil.
L'ensemble du modèles hydraulique et mécanique .permettra de réaliser des simulations de comportement au cours d'épisodes de précipitations importantes. Ils permettront également de préciser les types de travaux de stabilisation appropriés. Dans des cas c o m m e Leaz ou St Guillaume, un réseau de drainage superficiel peut-être très efficace car il intercepte les eaux avant qu'elles ne s'infiltrent plus en profondeur. Le réseau de drainage superficiel de Leaz, réalisé en 1969 et complété en 1987, a permis de ramener l'ensemble des mouvements i 1 c m / a n depuis 1988.
Enfin l'ensemble de ces 2 modèles permettra de définir un comportement 'normal* du glissement. Le critère de danger pourra être défini c o m m e la réalisation d'une des conditions suivantes : - des vitesses supérieures A ce qui a pu être déterminé par des simulations reposant sur des données pluviométriques réelles antérieures, - une modification défavorable dans la loi de comportement sans explication valable (par exemple une accélération des vitesses pour un niveau piézométrique constant).
Nous remercions :
- la Compagnie Nationale du Rhône pour la réalisation de l'ensemble des mesures sur le glissement de L E A Z depuis 1964,
- le Service de Restauration des Terrains en Montagne de risère pour les mesures sur les sites du Trièves,
- le Pôle Grenoblois d'Etudes et de Recherches pour la Prévention des Risques Naturels pour la subvention i la recherche sur les loa de comportement des glissements en terrains argûtux.
R E F E R E N C E S .
Azimi C . et P. Desvarreux 1972-Í99I. Rapports annuels de surveillance du glissement de Leaz (archives A . D . R . G . T . ) .
Comité Français des Grands Barrages 1982. Etudes et travaux réalisés en France en raisoa de l'instabilité du versants de retenue - H e Congrès des Grands Barrages, Rio de Janeiro, 563-589.
Selmi J. et F. Fruchart 1990 - Etude sur modèle réduit du glissement de Leaz dans la retenue de Génissiat. La Houille Blanche 1-1990 : 61-71.
Projet "PISP" Piula Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
ANNEXE A2
L'INSTRUMENTATION DU SITE
Rapport BRGM R 38750
A N N E X E A 2 : L'instrumentation du site
I Les piézomètres fermés: la sonde Piel
Les piézomètres permettent de mesurer la pression interstitielle dans la zone saturée du sol.
a) Principe de fonctionnement de la sonde Piel
La sonde Piel est un piézomètre à volume constant (ou piezomètre fermé), équipé d'un capteur électrique dont la membrane sensible est en contact avec la phase liquide du sol mais isolée de sa phase solide grâce à un filtre poreux (figure 1).
D u fait de la continuité entre l'eau interstitielle et la chambre de mesure où se trouve la partie sensible du capteur, un accroissement de la pression de la phase liquide va engendrer une déformation de la membrane du capteur.
Cette déformation de la membrane entraîne une variation de la résistance de quatre jauges (montées en pont de wheastone et collées à cette membrane) qui -sous réserve d'alimentation-se traduit par une variation de signal de sortie (obtenu en volts) que l'on récupère sur un poste de lecture ou un enregistreur.
b) Mise en place
L e B R G M d'Orléans a installé trois sondes PIEL sur le site S M 9 , à 5 . 5 m , 1 1 . 9 m et 14.8m de profondeur, en alignement avec le chemin d'accès. Ces sondes sont connectées à la station d'acquisition M A D O T E L .
Remarque:
Le maintien de la pression dans les obturateurs est assurée par une bonbonne d'azote connectée à la station M A D O T E L . La bonbonne a été fixée à l'intérieur du puits blindé.
Alimentation Tension de sortie
\\ n //
Pression •
Membrane sensible du capteur
Chambre de mesure de volume limité
Jeu de pierres poreuses modulob/e en fonction de /a no ture des terrains
0 28 mm
figurel: principe de fonctionnement de ia sonde P T E L
II Les tensiomètres
L e tensiomètre sert à mesurer la pression interstitielle négative de la zone non saturée du sol.
a) Principe
E n milieu non saturé, il existe trois phases: la phase gazeuse, la phase liquide et la phase solide. L'eau est en dépression par rapport à l'atmosphère. Pour mesurer la pression de l'eau, il est alors nécessaire de séparer les deux phases air et eau; c'est ce que fait le tensiomètre grâce à sa membrane poreuse qui sert de filtre vis-à-vis de l'air.
L a membrane poreuse est de nature variable. Elle peut être constituée d'une céramique poreuse, un verre ou un métal fritte.
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wmmwmr™ figure 2: Principe d'un tensiomètre
L e principe de fonctionnement d'un tensiomètre est le suivant: la partie tubullaire de la sonde est remplie d'eau; la face interne de la pierre poreuse est en contact aveccette eau, et l'autre face en contact avec le sol. L'eau de la sonde est connectée à l'eau du sol par certains pores (pore A ) et en contact avec l'air du sol par d'autres pores (pore B ) . Par l'intermédiaire de A , l'eau du tensiomètre subit la dépression existant dans le sol. Ainsi, la succion peut être mesurer, en plaçant à l'extrémité du tensiomètre, un capteur de pression qui enregistre "le vide" produit dans le réservoir d'eau.
b) Limitations techniques
N o u s avons vu précédemment que certains pores de la pierre poreuse sont en contact avec l'air du sol (pore B ) . Il y a donc apparition d'un ménisque de rayon de courbure:
r = ' 2 - T
Pc (en supposant le ménisque sphérique)
avec T : tension superficielle
Pc: Pression capillaire
Tant que r est supérieur au rayon rc des capillaires, l'air ne pénètre pas dans les pores.
Dès que r est égale à rc ,l'air entre dans le tensiomètre, rendant la mesure de pression interstitielle impossible.
E n utilisant de l'eau désaérée et une cellule poreuse en céramique, on peut obtenir des mesures jusqu'à 800 mbar.
c) Mise en place
Le laboratoire L T H E a installé deux types de tensiomètres à Léaz sur le site S M 9 :
- 3 tensiomètres équipés d'un système manométrique à mercure (figure3)
- 2 tensiomètres équipés de capteurs D T P C 1000 (figure 4)
Ils ont été réalisés par la société N A R D E U X H U M I S O L .
La pose des tensiomètres est assez délicate car le problème majeur est d'assurer un bon contact entre la cellule poreuse et le sol, afin que la connection entre l'eau du sol et l'eau du tensiomètre ne soit pas réduite par des vides ou des mauvais contacts.
A l'aide d'une tarière de diamètre 2cm( égale au diamètre des sondes), nous avons creusé les trous prévus pour chaque sonde tensiométrique, puis la pose terminée, nous avons recomprimé le sol en surface afin d'éviter toute infiltration d'eau le long de la canne.
Les 3 tensiomètres à mercure ont été disposés depuis la surface du sol en ligne, à 34, 70 et 90 centimètres de profondeurs et espacés de 40 centimètres .
Les 2 tensiomètres équipées de capteurs D T P C 1000 ont été placés depuis le puits blindé, respectivement à 1, 1,5 mètres par rapport à la surface du sol, enfoncés respectivement de 70 et 80cm et légèrement inclinés vers le bas par rapport à l'horizontale afin que les pierres poreuses restent en contact permanent avec l'eau contenue dans les cannes tensiométriques.
d) Précision de la mesure
Pour les tensiomètres à mercure, la principale source d'erreur observée est l'influence de « la température sur la valeur lue sur la colonne de mercure. Il apparaît qu'une élévation de température engendre une dilatation du mercure et donc une augmentation de la succion mesurée.
©/WKUNFä ®Tß© D®@®
CARACTERISTIQUES GENERALES
ALIMENTATION : Variable entre 12 et 24 volts
SORTIE . : Sortie courant 4 - 20 mA
pour I = 4 m A P = 0
pour I = 20 m A P = -1 bars
LIMITES THERMIQUES :
En utilisation : -10°c à + 70 °c
En stockage : - 40°c à +125°c
P O U R D E S T E M P E R A T U R E S INFERIEURES
A 0°c L E S CARACTERISTIQUES S O N T E N FONCTION D U LIQUIDE D E R E M P L I S S A G E (ANTIGEL IMPERATIF).
R A C C O R D E M E N T : Câble 2 conducteurs
fil bleu : + fil blanc : -
Pour raccordement sur la centrale axone mettre' le + sur le + de la centrale et le - sur l'entrée analogique.
SCHEMA DE MONTAGE 4 " 2jP mA
—0— bleu
?•>• 24 Y
blanc
D T P C
figure 4: tensiomètre équipé d'un capteur D T P C 1000
Projet "PISP" Pluie. Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
ANNEXE A3
REPERTOIRE DES PRELEVEMENTS REALISES SUR LE SITE SM9 A PARTIR DU PUITS
Rapport BRGM R 38750
A N N E X E A 3 : Répertoires des prélèvements réalisés sur le site S M 9 à partir du puits
L e laboratoire 3S a effectué des prises d'échantillon de sol à différentes
profondeurs dans le puits. Cependant, étant donné la nature du sol rencontré lors du forage.il a
été prélevé en grande partie des échantillons de sol remanié (16 sacs, un bac de dimensions:34x
50x20 c m ^ et un bidon de 4 2 c m hauteur, 3 6 c m de diamètre). Seuls 11 carottages ont pu être
réalisés à partir du puits, à trois profondeurs différentes seulement:
- 2 à 0 ,20m de profondeur (carottages avec des tubes de 3 5 m m de diamètre)
- 4 à 3 ,80m de profondeur (carottages avec des tubes de 3 5 m m de diamètre)
- 4 + 1 à 4 m de profondeur (4 carottages avec tubes + 1 avec une boite
d'échantillon de dimensions:10xl2xl2 c m ) .
N o u s reportons dans le tableau-1 ci-joint tous les prélèvements effectués à partir du puits:
profondeur
(en m )
0.20
0.50
0.60
numéro de l'échantillon
prélevé
tube n°l et n°2
-
sacn°l
sol prélevé
sol intact
(carottage)
-
sol remanié
observations
terre végétale
brune
-
terre et cailloux:
sol hétérogène
photo
-
photo n°8
-
1.00
1.10
1.30
1.80
2.00
-2 .20
-2 .50
-2 .80
3.05
sac n°2
sac n°3
-
sac n°4
et bac vert
-
sac n°5 et n°6
sac n°7 et n°8
sac n°9
sacn°10etn°ll
sol remanié
sol remanié
-
sol remanié
-
sol remanié
sol remanié
sol remanié
sol remanié
graviers, sable
et cailloux
»
-
présence d'argile
et galets de toutes
sortes
-
matrice argileuse
et cailloux de tailles variables
»
gravier et argile
très mouillée
cailloux et matrice argileuse
-
-
photo n°9
photo n°10
et diapositive n°17
diapositive n°18
-
M
-
photos n°16
jusqu'à 19
- 3 . 3 0
- 3 . 5 0
- 3 . 7 0
3.80
4.00
4.15
-
sacn°18
bidon métallique
sacs n°13,14,15
et
tubes n°3,4,5,6
sacn°16
tubes n°7,8,9,10
et boite d'échantillon
(12*12*10cm 3 )
-
sol remanié
sol remanié
sol remanié
et
sol intact
(carottage)
sol remanié
sol intact
(carottage),
gros blocs de calcaire
argile mouillée
et cailloux
présence de sable
très mouillé
peu de cailloux,
sol très argileux
sol très argileux
un peu sableux
»
-
-
-
-
-
tableau-1 :répertoire des échantillons prélevés à partir du puits
Projet "PISP" Pluie, Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
ANNEXE A4
IDENTIFICATION DU SOL
Rapport BRGM R 38750
A N N E X E A 4 : Identification du sol
I L'analyse granulométrique
a) Les échantillons
Cette analyse a été réalisée sur les échantillons de sols prélevés dans le puits:
- à 1,80 mètres de profondeur (échantillon de masse totale humide: 42,0 kg)
- à 3,70 mètres de profondeur (échantillon de masse totale humide: 26,6 kg)
- à 4,00 mètres de profondeur (échantillon de masse totale humide: 1,2 kg)
b) la préparation des échantillons
N o u s avons effectué un quartage (voir tableau 1) sur chaque échantillon après les avoir passés à l'étuve Les différents tamis utilisés sont précisés sur les feuilles d'analyses granulométriques.
échantillon n° échantillon A \ g o m échantillon B 3 7 o m échantillon C 4 rjOm
masse totale humide en kg
7,805 kg 9,435 kg 0,360 kg
tableau 1 : masse des échantillons après quartage
E n ce qui concerne l'analyse, granulométrique par sédimentation, nous l'avons réalisée en prenant 20 grammes de particules fines (passées au tamis <J) = 74 u m ) .
Dans la préparation, nous avons utilisé 20 c m ^ de défloculants . Puis le mélange " particules + défloculant " a été porté à la température de 40°c
Remarques:
1) N o u s avons retiré de l'échantillon de sol prélevé à 1,80 m un gros cailloux de dimensions" 140x85x75 cm-*, de masse 3,700 kg afin de réaliser le quartage de la façon la plus équitable possible.
2) U n e analyse granulométrique doit être réalisée sur une quantité suffisante de sol afin d'obtenir une représentation fidèle de celui-ci. Pour se faire, cette quantité est fixée selon le critère suivant: la masse de sol à considérer doit être égale à 500 fois la masse du plus gros élément qui le constitue. Dans notre cas, étant donné la taille des plus gros éléments rencontrés ( voir remarque 1 ), il était impossible de prendre en compte un tel critère. Il faudra donc rester prudent quant à Interpretation des résultats de granulométrie des échantillons A et B .
II les limites d'Atterberg
Préparation des échantillons:
N o u s avons prélevé environ 300 grammes de particules fines (passées au tamis 0 = 0,5 m m ) sur chaque échantillon A , B et C . N o u s avons laissé imbiber le matériau dans l'eau pendant 24 heures avant de commencer les essais.
Ces essais d'identification de matériau cohérent ont un caractère très empirique. Ainsi, les résultats peuvent être fortement influencés par le facteur personnel de l'opérateur, la qualité et l'usure du matériel, le m o d e de préparation de l'échantillon soumis aux essais. C'est pourquoi, nous avons essayé d'être très rigoureux dans l'application du m o d e opératoire. Ces essais ont été réalisés avec l'aide de Monsieur Eldberg, technicien du laboratoire 3 S.
Ill Classification L C P C
1
DéffnitloAS
VI
VI
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Ah Si c
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liait« d'AtterMrj «u-dessus d« A (voir p. I)
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Un« d«S condition! d« Sb
non Jltisflit«
Liait« d'Atterben iu-dcssouS d« A (voir p. t)
Unit* d'AtUrbero, «u-dessvs d« A (voir D. Í)
,08 m-cl? S—on utilise un dovb
Appellations
grive proprt
bim ondule
onvf propre
M l grldut«
«rlvt
liaonevse
grive
•rgiltuse
Sibil proprt
bien jridué
Stbl« propre
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5 v ^
Projet "PISP" Pluie, Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
ANNEXE A5
ESSAIS CONSOLIDES NON DRAINES : REPRESENTATION DES RESULTATS DANS LE PLAN (P1, Q')
Rapport BRGM R 38750
A N N E X E A 5 : Essais consolidés non drainés: Représentation des résultats dans le plan (pf,q!)
Consolidation: G-, = 150kPa et A U = lOOkPa
p kPa
80 •
70 -
60
50 •
"cr 40 •
30 •
20 •
10 •
0 20 40 ¿0
P"
80 100 120 kPa
Consolidation: o^ = 200kPa et A U = lOOkPa
Consolidât ioju a-? = 400kPa et A U = 1 OOkPa ' kPa
180 -r
160 -
140 -
120 -
100 • "a-
80 -
60 •
40 -
20 •
0 SO 100 ISO 200
P'
250
h S \
/ ;
/
•V 300
4
2&F-*
350
i
400 kPa
Représentations dans le plan Cp'.q')
Projet "PISP" Pluie, Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
ANNEXE A6
MESURES DE PERMEABILITE
Rapport BRGM R 38750
A N N E X E A6: Mesures de perméabilité
I Méthode de mesure à charge constante
O n mesure la masse m d'eau qui a percolé pendant un certain temps t.
K m-l
y-t-S-H
O n utilise parfois, pour réaliser une charge élevée, la mise en pression de l'eau de percolation par de l'air comprimé
II Méthode de mesure à charge variable
L'eau de l'éprouvette est contenue dans une éprouvette graduée. Durant l'essai, le niveau d'eau baisse et la charge H diminue.
O n mesure le temps nécessaire à l'abaissement d'une quantité A H du niveau libre, entre le niveau initial H ^ au temps t et le niveau H ^ > au temps t >.
E n écrivant l'égalité des débits et la formule de Darcy, on a:
1 j
Ill Résultats
Essais à énergie de compactage de 60kj/m3
Essais de perméabilité à charge variable sur l'échantillon A ¡ go m
S = 181,45 c m 2
• 1 = 1 2 , 5 c m
essais à
charge variable
l(lerjour)
2( 1 e r jour)
3 (2 e jour)
At
(s)
138
136 ..
154
H A
(cm)
72
72
72
Veau
(cm )
220
217
218
H A '
(cm)
44.50
44.88
44.75
K
(cm/s)
1.9 10"3
1.9 10- 3
1.7 10- 3
Essaisde perméabilité à charge variable sur l'échantillon B 3 7 0 m
K=^r-|n(f:) avec S=8OT2
S = 181,45 c m 2
1=12,5 cm
essais à
charge variable
1 (lerjour)
2 (jours 2,3,4)
3 (5e jour)
4 (6e jour)
5 (7e jour)
. At
(s)
18000
239400
86400
86400
259200
H A
(cm)
159
159
159
159
159
Veau
(cm3)
2.76
32.60
5.63
5.51
15.10
H A '
(cm)
158.6
155.0
158.3
158.3
157.2
K
(cm/s)
7.7 lu"8
5.9 10"8
2.8 10-8
2.8 10-8
2.4 10-8
Essais sur le m ê m e échantillon avec mise en pression de l'eau de percolation par de l'air comprimé
K= m'1
Pression imposée: P = 0 , 4 bar équivalent à H = 4 0 0 c m
essais
1
2
At
(s)
2700
11100
H
(cm)
400
400
^eau
(s)
8.62
30.88
K
(cm/s)
5.5 10- 7
4.8 10- 7
Evaluation de la densité humide, de la densité sèche et de la teneur en eau de saturation après la réalisation des essais de perméabilité
échantillon
Al,80m
B3,70m
teneur en eau de saturation w
(%)
11.39
9.5
densité sèche
(g/cm3)
2.01
2.07
densité humide
(g/cm3)
2.11
2.28
Essai à énergie de compactage de 12kj7m3
(Energie 5 fois plus faible que précédemment)
Essaisde perméabilité à charge variable sur l'échantillon B 3 7 0 m
essais à
charge variable
1 (1er jour)
2 ( 1 e r jour)
3 (2« jour)
4 (3 e jour)
At
(s)
108
113
130
118
H A
(cm)
82
83
83
83
"eau
(cm )
200
213
210
211
H A .
(cm)
57.00
56.40
56.75
56.62
K
(cm/s)
1.8 10-3
1.9 1 0 ' 3
1.60 10- 3
1.8 10- 3
Evaluation de la densité humide et de la teneur en eau de saturation après la réalisation des essais de perméabilité
échantillon
B3,70m
teneur en eau de saturation
(%)
10.2
densité sèche
( g / c m 3 )
2 .18
Projet "PISP" Pluie, Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
ANNEXE A7
PRESENTATION THEORIQUE DES PHENOMENES HYDRODYNAMIQUES DANS LE SOL
Rapport BRGM R 38750
A N N E X E A 7 : Présentation théorique des phénomènes hydrodynamiques dans le sol
I L e sol en tant q u e milieu n o n saturé
L e sol est constitué de trois phases:
- la phase solide, composé de grains dont l'ensemble forme le squelette solide
- la phase liquide (l'eau)
- la phase gazeuse (l'air)
II L 'eau dans le sol
L a phase liquide est constituée par:
- l'eau libre qui provient des pores et qui participe à l'écoulement (eau gravitaire)
- l'eau capillaire. Cette eau est maintenue au dessus de la nappe phréatique par l'existence de forces capillaires. O n distingue deux zones: la frange capillaire fermée où tous les pores sont remplies d'eau et la frange capillaire ouverte où seules les pores de petites tailles sont remplies d'eau.
- l'eau immobile, qui reste fixée aux grains, suite à des phénomènes d'attraction électrique et à la tension superficielle.
- G
Cou eopillairt > lutptndut ¿s
Eau capillair«
touftnut
Eau liit
Eau librt
Air
Îi5< 'j^ f9v' ,:*"..
c i = ^ ^ ( yp¡¡^¡^
—-^ -f^H. Jj?K
Z O N E
N O N SATUREE
NAPPE ZONE SATUREE
figure 1: l'eau dans le sol
III R a p p e l des principales caractéristiques d u sol
Le degré de saturation (Sr), est défini comme le rapport du volume qu'occupe un fluide (Ve), rapporté au volume des videsVv
Sr = V e / V v
La porosité n: est le volume des pores (Vv) rapporté au volume de l'échantillon
n = V v / V
La teneur en eau volumique 8 ; est liée au degré de saturation et à la porosité du milieu par:
G = n x Sr = V e / V
La conductivitè hydraulique K: elle caractérise l'aptitude d'un sol à se laisser traverser par l'eau sous l'effet d'un gradient de potentiel. Cette caractéristique varie avec la teneur en eau du sol c o m m e le montre les trois exemples de courbes sur la figure 2.
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figure 2: exemples de courbe K(Q)
IV Le potentiel de l'eau
Le potentiel capillaire
Dans la zone non saturée, deux phases non miscibles (l'eau et l'air) sont en présence; il y a donc apparition d'une interface de part et d'autre de laquelle les pressions sont différentes.
Cette différence de pression définit la pression capillaire.
Pc = Pair - Peau
Avec l'hypothèse que l'air contenu dans le sol est à la pression atmosphérique (Po = 0 par convention), on a
Pc = -Peau
L a capillarité provient de la tension superficielle de l'eau et de son angle de contact avec les grains solides. Dans un sol non saturé (triphasique), il se forme des ménisques incurvés qui obéissent à l'équation de capillarité:
Pc = 7(1/R1 + 1/R2) = -Peau
où:
7 est la tension superficielle de l'eau
R I et R 2 , les rayons de courbures principaux en un point du ménisque.
L'eau se trouve donc, du fait de ces forces de tensions superficielles en dépression par rapport à l'air. La force de capillarité ainsi créée s'appelle la succion \[/- L e potentiel qui lui correspond est donc négatif dans la partie non saturée du sol et s'écrit:
h = P c / Y w = - \ | / / 7 w
avec 7W: poids volumique de l'eau
A une profondeur donnée dans le sol, la pression capillaire dépend de la teneur en eau du sol: globalement, on peut considérer que plus la teneur en eau est faible, plus la succion est forte.
L a figure 3 présente les courbes de rétention (représentation graphique de h(8)) de trois sols:
80
70
60
<* SO VC
CI
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10
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" •-»J 1 0 0.1 o.t as Q V oj
Teneur en eou volumique
•
1 1 • 1 • I
• 1 1
1 1
\ • \
0.6 0.7
figure 3: exemples de courbes h(Q)
Le potentiel gravi taire
Il exprime l'action du champ de pesanteur sur l'eau. E n prenant pour référence le potentiel à la surface du sol en orientant l'axe des profondeurs positivement vers le haut, le potentiel gravitaire est égale à Z .
Le potentiel osmotique
Il est du aux phénomènes d'osmoses liés à la présence du sel dissous dans l'eau. Dans notre étude, nous ne tiendrons pas compte de ce potentiel.
L e potentiel total H s'écrit donc:
H = h + Z
Projet "PISP" Pluie, Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
ANNEXE A8
TESTS SUR LA VALIDITE DES MESURES AU TDR
Rapport BRGM R 38750
A N N E X E A 8 : Tests sur la validité des mesures au TDR
Dans cette annexe figurent des tests sur la reproductibilité des mesures au T D R ainsi qu'une comparaison entre les mesures T D R et celles obtenues par la méthode pondérale.
0.3S
Reproductibilité des mesures TDR. Comparaison des mesures pour un utilisateur et comparaison des utilisateurs, (chaque groupe de mesures représente un sol à teneur en eau constante).
Projet "PISP" Pluie, Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
ANNEXE A9
SIMULATION NUMERIQUE
Rapport BRGM R 38750
A N N E X E A9: Simulation numérique
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figure 1 : numérotation des noeuds
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figure 2: numérotation des éléments
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Projet "PISP" Pluie, Infiltration et Stabilité de Pentes : rapport final
ANNEXE A10
RESULTATS DETAILLES DES MESURES
Rapport BRGM R 38750
LEAZ ECHELLES: Vert. J: JOO
Noriz. 1: JOO
SE S SE Ibis SE 2 SE 2 bis 9E 3 SE 4 ÎO
91
183
224
158
170
307
119
114
99
104
68
132
90
7B
194
107
117
43
29
27
87
160
188
171
09
69
46
10S
88
B2
44
47
31
19
21
129
24
138
B7
81
49
44
70
89
60
68
48
SO
49
91
44
97
36
42
49
48
42
46
23
162
94
59
93
93
79
73
52
42
34
29
27
37
26
40
41
49
78
97
31
199
93
238
490
377
348
992
277
111
87
63
39
38
39
' 49
27
33
29
37
92
26
99
149
149
IIB
99
84
68
79
72
72
42
89
38
262
31
47
63
172
29
44
18.02.1994
LEAZ ECHELLES: Vert. J: 100
tíorJz. I: JOO
SE 1 SE 1 b SE a se 2 b SE 3 SE 4
0 _
36
na
130
307
S M ' 9 331
_2_ 123 79
149
53
B35
44
291
45
60*
89
115
84
79
23
29
48
117
192
117
79
29
113
68
374
48
48
83
104
an
67
16
an
43
62
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4a
30
3?.
80
133
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57
43
66
37
183
28
80
139
83
ai
33
110
33
33
39
47
34
67
36
173
43
487
33
43
20
51
43
74
67
31
40
31
34
14
P3 _2_
B3
180
408
263
224
254
153
66
sa 37
33
68
B2
94
aa 46
30
24
36
36
74
134
14a
102
93
98
85
65
67
67
43
41
91
7B
68
242
29
23
197
33
25.05.1994
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80
640
132
243
219
173
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S M ' 9 133
\7 176
B7
68
38
341
26
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B3
33
167
17
42
SE Ibis
89
233
243
183
72
30
40
202
332
23
241
48
32
23
19
44
26
23
22
18
BE S
B9
91
137
72
43
237
34
127
BB
43
33
B4
32
23
SI
B7
10
24
22
68
SE 2.bis
103
98
109
60
74
64
BB
38
42
B0
33
42
13
39
16
B2
33
114
19
20
LEAZ
SE 3
133
337
302
292
249
246
160
127
81
43
60
43
36
62
39
41
19
76
16
46
8E 4
134
380
220
223
137
98
101
42
183
1B2
34
69
B2
18
28
28
61
21
21
29
ECHELLES: Vert.J: 100
Horiz. J: JOO
07.09.1994
LEAZ ECHELLES: Vert. J: JOO
Hopiz. I: JOO
SE 1 SE lb SE a SE 2 b SE 3 SE 4
324
B6
184
226
SM'9 20B
J7= 131 117
69
441
34
92
76
48
68
74
Bl
85
63
21
17
68
162
16S
137
77
BO
35
161
117
B9
39
44
29
29
IB
61
116
73
134
247
BO
28
63
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B2
ES
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B9
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30.11.1994