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Modélisation physique du blocage d’un écoulement d’eau dans un sol par injection
d’un produit de colmatage
Physical modelling of blocking phenomenon, by injection of a clogging product, of water flow
through soils
Truong Q.Q., Dupla J.-C., Canou J.
Université Paris-Est, ENPC, Laboratoire Navier, Marne-la-Vallée, France
Chevalier C.
Université Paris-Est, IFSTTAR, Marne-la-Vallée, France
Chopin M.
Geomechanical Consult. Intern., Lausanne, Suisse
Fry J.J.
EDF-CIH, Savoie Technolac, Le Bourget-du-Lac, France
RESUME : On présente la problématique du blocage d’un écoulement d’eau dans un sol à partir d’un produit de colmatage. Celle-ci
est abordée à partir d’une modélisation physique unidimensionnelle du phénomène, basée sur des essais d’injection localisée, en
conduite d’écoulement. Les essais sont réalisés à partir d’un dispositif prototype développé dans le cadre du projet national ERINOH
consacré à l’étude des phénomènes d’érosion interne dans les sols. La problématique concerne la possibilité de blocage d’un
écoulement d’eau parasite sous une digue ou un barrage, pouvant évoluer vers la rupture de l’ouvrage par érosion interne et renard
hydraulique. Après une présentation du dispositif d’essai et du protocole expérimental associé, on présente un résultat typique obtenu
sur un gravier de référence à partir de l’injection d’un produit composé d’un mélange binaire de bentonite et d’un filler spécifique,
caractérisé par une viscosité et un seuil d’écoulement. On décrit en particulier le mécanisme de blocage complet de l’écoulement et on
donne finalement des éléments relatifs aux conditions de blocage en termes des paramètres pression d’eau et pression d’injection.
ABSTRACT : This communication is related to the issue of permanent water flow blocking process by injection of specific clogging
products. The latter is tackled through a physical modelling of the blocking phenomenon, based on localized injection tests in a flow
pipe. The tests have been carried out on a prototype experiment developed within the framework of the ERINOH French national
project, devoted to research on the internal erosion phenomena in soils. The problematic here concerns the possibility of blocking a
parasite flow of water under a dike or a dam, which may lead toward the failure of the structure by internal erosion and piping. After
presenting the experimental setup and testing procedure, a typical test is presented and analysed, obtained for injection of a clogging
product composed of a blend of bentonite and filler, characterized by a given viscosity and yield stress. In particular, the blocking
mechanism observed is described and elements are finally given on the blocking conditions in terms of the parameters water pressure
and injection pressure.
MOTS-CLÉS : blocage d’écoulement d’eau, érosion interne, coulis d’injection, renard hydraulique
KEYWORDS : water flow blocking, internal erosion, injection grout, piping
1
INTRODUCTION
Le développement d’écoulements d’eau parasites à travers ou
sous les digues et les barrages constitue un problème très
important associé aux ouvrages hydrauliques, car ceux-ci
peuvent entraîner, par érosion interne et développement de
renards hydrauliques, des ruptures parfois catastrophiques de ces
ouvrages (voir, en particulier, Fry et al. 1997, Monnet 1998,
Lautrin 2002, Bendahmane 2005, Fell et al. 2005). Dans le cas
où l’écoulement a déjà pris une ampleur significative en terme
de débit, il est donc intéressant d’essayer de développer des
méthodes permettant de bloquer rapidement, en temps réel,
l’écoulement parasite. Les méthodes envisagées ici sont basées
sur l’injection de produits de colmatage capable de résister à
l’entraînement par l’écoulement en vue de bloquer
définitivement ce dernier. L’objectif est donc de trouver des
produits d’injection spécifiques associés à des protocoles
d’injection appropriés en vue d’arriver à bloquer des
écoulements caractérisés par des débits relativement importants
dans des sols relativement perméables.
Dans ce contexte, un travail de recherche a été développé
dans le cadre du Projet national français ERINOH, avec pour
objectif l’étude, dans une configuration unidimensionnelle
(conduite), des mécanismes de blocage d’un écoulement
permanent par injection, localement d’un produit de colmatage.
Après une présentation du dispositif d’essai prototype,
développé de manière spécifique pour cette recherche, et de la
procédure expérimentale associée, on présente et on analyse les
résultats
d’un essai typique réalisé sur un gravier relativement
perméable injecté par un mélange de bentonite et d’un « filler »
spécifique, en mettant l’accent sur les mécanismes de blocage
observés. Finalement, sur la base d’une série d’essais réalisés, on
donne quelques éléments sur les conditions de blocage de
l’écoulement, en termes de relations entre les paramètres
principaux caractérisant le problème.
2
DISPOSITIF EXPERIMENTAL ET PROTOCOLE
D’ESSAI
2.1
Dispositif expérimental
Le principe de l’expérimentation est de générer, dans un premier
temps, un écoulement d’eau permanent dans une colonne de sol
contenue dans une conduite. Dans un deuxième temps, on va
chercher à bloquer cet écoulement par l’injection locale d’un
produit de colmatage, en un certain point le long de la conduite.
