3319
Technical Committee 210 + 201 /
Comité technique 210 + 201
Figure 3 : Le principe de l’essai Cross Erosion Test
Une caméra placée à la sortie analyse (Figure 4-h) l’eau chargée
de particules. L'appareil utilise une analyse spectrale. Le
calibrage est effectué sur une solution standard de particules à
différentes concentrations. La couleur rouge est utilisée pour
ajuster la sensibilité de l'appareil. En sortie, les particules
extraites du sol sont quantifiées à l'aide d'une balance de
précision (± 0,01 g) (Figure 4-i).
Figure 4 : Le principe de l’essai Cross Erosion Test
4.2 Sol testé
Deux mélanges de sol ont été testés (Tableau 3): le premier
(S1) avec 60 % de sable (0/2 mm) et 40 % de gravier (2/20 mm)
et le second (S2) avec 75 % de sable (0/2 mm) et 25 % de
gravier (2/20 mm). Le coefficient d’uniformité C
u
, rapport de
d
60
à d
10
est respectivement égal à 15,3 pour S1 et à 3,7 pour S2.
Ces sols granulaires sont couramment rencontrés dans les
digues de l’Isère et du Drac. Le remplissage du réservoir
nécessite une attention particulière. Trois techniques peuvent
être utilisées, une pluviation dans l'air, un remplissage par
saturation progressive et enfin, un remplissage après
compactage par cloutage puis saturation progressive. La
pluviation introduit de la stratification et des bulles d’air restent
bloquées dans le sol. Le remplissage par saturation progressive
permet d’atténuer la stratification mais introduit un défaut de
compactage autour des forages. La troisième méthode palie aux
défauts des deux précédentes et a été retenue pour les tests. La
perméabilité du sol est obtenue directement dans le réservoir à
l'aide de la méthode à charge variable. La perméabilité du sol
(k) est donnée dans le Tableau 3.
4.3 Résultats expérimentaux
Trente-quatre tests ont été réalisés pour valider l’expérience.
Pour le premier essai avec le sol S2, la charge d’injection
maintenue constante (Figure 1-c) est de 0,3 m. La fréquence de
la pompe varie entre 25 et 35 Hz. Les paramètres
expérimentaux sont mesurés en continu. Les résultats (Figure 5)
sont traduits en termes de gradient hydraulique et comparés au
gradient critique de Terzaghi. Pour cet essai aucune érosion
interne n’a été détectée.
Tableau 3 : Caractéristiques des deux mélanges
S1
S2
k (m/s)
2.24 10
-4
1.45 10
-4
n
0,33
0,25
d
(kg/m
3
)
1728
1935
d
10
(mm)
0,26
0,20
d
15
(mm)
0,33
0,25
d
30
(mm)
0,517
0,38
d
60
(mm)
4,00
0,75
d
85
(mm)
9,67
9,58
C
u
15,3
3,7
i
c
(m/m)
1,06
1,19
Figure 5 : Evolution du gradient hydraulique en fonction de la fréquence
de la pompe – détection de l’érosion
Pour le second essai sur le sol S2, la charge d’injection
constante est portée à 0,6 m. La fréquence de la pompe varie de
25 à 63 Hz. L'érosion interne est détectée pour une fréquence de
45 Hz. A partir de cet instant, le gradient hydraulique
expérimental augmente (Figure 5), des particules érodées sont
détectés avec la camera pour une concentration maximale de
43,3 g/l (Figure 6). La masse cumulée érodée est égale à 210 g
(Figure 7).
Pour la dernière expérience avec le sol S1, la charge
hydraulique (Figure 4-c) est imposée égale à 0,3 m. La
fréquence de la pompe varie entre 25 et 63 Hz. L’évolution du
gradient hydraulique est montrée sur la Figure 5. Ce gradient
augmente rapidement après 35 Hz qui correspond au seuil
d’érosion. L’érosion interne est détectée pour un gradient de 0,9
qui est inférieur au gradient de Tergaghi (Figure 6). Cela se
traduit par une rupture de pente sur la courbe charge fréquence
de la Figure 5 et indique une variation de perméabilité dans le
milieu testé. La masse totale érodée mesurée est égale à 520g en
fin d’essai (Figure 7).
4.4 Discussion des résultats expérimentaux
Parmi les critères (paragraphe 3) qui utilisent les diamètres
respectifs des particules pour identifier un risque de suffusion,
nous avons retenu le critère de Lafleur (1999) car il suppose
l’existence d’un filtre à l’aval pour retenir un sol
potentiellement suffusif à l’amont. Dans la mesure où la pompe
est équipée d’une grille, ce critère semble plus particulièrement
adapté. Il considère le rapport entre le diamètre de filtration
FOS (Filtration Opening Size) et le diamètre d
I
de la particule
entrainée (calculée par le critère), pour prévoir soit un
colmatage, soit une filtration, soit une suffusion (Equation 2).
