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ICS : 93.020

Reconnaissance et essais géotechniques Essais géohydrauliquesPartie 1: Règles générales

Correspondance

La présente norme est une reprise intégrale de la norme ISO 22282-1 : 2012.

Droits d'auteurDroit de reproduction réservés sauf prescription différente aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé électronique ou mécanique y compris la photocopie et les microfilms sans accord formel. Ce document est à usage exclusif et non collectif des clients de l'IMANOR, Toute mise en réseau, reproduction et rediffusion, sous quelque forme que ce soit, même partielle, sont strictement interdites.

© IMANOR 2019 – Tous droits réservésInstitut Marocain de Normalisation (IMANOR) Angle Avenue Kamal Zebdi et Rue Dadi Secteur 21 Hay Riad - Rabat Tél : 05 37 57 19 48/49/51/52 - Fax : 05 37 71 17 73 Email : [email protected]

NM ISO 22282-1 IC 13.1.071

2019

Norme Marocaine homologuée

Par décision du Directeur de l’Institut Marocain de Normalisation N° du , publiée au B.O. N°

Norme Marocaine

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NM ISO 22282-1 : 2019

Avant-Propos

L’Institut Marocain de Normalisation (IMANOR) est l’Organisme National de Normalisation. Il a été créé par la Loi N° 12-06 relative à la normalisation, à la certification et à l’accréditation sous forme d’un Etablissement Public sous tutelle du Ministère chargé de l’Industrie et du Commerce.

Les normes marocaines sont élaborées et homologuées conformément aux dispositions de la Loi N° 12- 06 susmentionnée.

La présente norme marocaine NM ISO 22282-1 a été examinée et adoptée par la Commission de Normalisation des travaux géotechniques (102).

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Sommaire Page

Avant-propos ..................................................................................................................................................................... iv

Introduction ........................................................................................................................................................................ v

1 Domaine d’application ....................................................................................................................................... 1

2 Références normatives ...................................................................................................................................... 1

3 Termes,définitionsetsymboles ..................................................................................................................... 23.1 Termesetdéfinitions .......................................................................................................................................... 23.2 Symboles ............................................................................................................................................................... 3

4 Équipement ........................................................................................................................................................... 44.1 Généralités ............................................................................................................................................................ 44.2 Système de support de la section d’essai .................................................................................................... 44.3 Tubedemesure .................................................................................................................................................... 54.4 Isolement de la section d’essai ....................................................................................................................... 54.5 Dispositifs de mesure et d’enregistrement .................................................................................................. 54.6 Équipement supplémentaire ............................................................................................................................ 64.7 Étalonnage ............................................................................................................................................................ 6

5 Élaborationdesreconnaissancesetdesessaisgéohydrauliques ....................................................... 65.1 Généralités ............................................................................................................................................................ 65.2 Choix des emplacements d’essai ................................................................................................................... 75.3 Choix d’un mode opératoire d’essai .............................................................................................................. 7

6 Préparation de la section d’essai et installation de l’équipement ....................................................... 146.1 Exigences relatives au forage et aux sections d’essai ........................................................................... 146.2 Installationdufiltre ...........................................................................................................................................146.3 Vérificationdel’installation ............................................................................................................................146.4 Exigences de sécurité ......................................................................................................................................146.5 Démantèlement ..................................................................................................................................................156.6 Facteursayantuneinfluencesurlesrésultatsd’essai .......................................................................... 15

Annexe A (informative)Exemplesdeméthodespossiblesd’isolementetdemaintiendesparoisdelasection d’essai ...................................................................................................................................................17

Annexe B (informative) Exemples de facteurs de forme........................................................................................23

Bibliographie ....................................................................................................................................................................25

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Avant-propos

L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux. L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.

Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI, Partie 2.

La tâche principale des comités techniques est d’élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication comme Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des comités membres votants.

L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.

L’ISO 22282-1 a été élaborée par le comité technique CEN/TC 341, Enquête géotechnique et test, du Comité européen de normalisation (CEN) en collaboration avec le comité technique ISO/TC 182, Géotechnique, sous-comité SC 1, Recherches et essais géotechniques, conformément à l’Accord de coopération technique entre l’ISO et le CEN (Accord de Vienne).

L’ISO 22282 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Reconnaissance et essais géotechniques — Essais géohydrauliques:

— Partie 1: Règles générales

— Partie 2: Essais de perméabilité à l’eau dans un forage en tube ouvert

— Partie 3: Essais de pression d’eau dans des roches

— Partie 4: Essais de pompage

— Partie 5: Essais d’infiltration

— Partie 6: Essais de perméabilité à l’eau dans un forage en tube fermé

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Introduction

La directive-cadre sur l’eau de l’UE demande aux États membres d’accroître les activités visant à protéger les eaux souterraines et les eaux douces de surface, tant au point de vue quantitatif que qualitatif [11]. Dans le même temps, les besoins de la société en eau et le nombre de constructions profondes au-dessous du niveau des nappes souterraines ne cessent d’augmenter. De plus, le niveau de la mer peut s’élever du fait du changement climatique. Cette contradiction impose aux ingénieurs travaillant sur des projets de construction au-dessous du niveau des nappes souterraines de prédire avec une plus grande fiabilité les effets de ces structures sur les conditions des nappes souterraines. Pour cela, il est notamment possible de réaliser une meilleure évaluation de la perméabilité du sol par des essais en place, tels que prescrits dans l’EN 1997-1:2004, 3.3.9.1. L’EN 1997-2:2007 contient les stipulations, exigences et recommandations suivantes:

« 2.1.4 Eau souterraine

(1) Les reconnaissances piézométriques doivent fournir toutes les informations pertinentes sur l’eau souterraine nécessaires pour le calcul géotechnique et l’exécution des travaux.

(2) Il convient que les reconnaissances piézométriques fournissent, lorsqu’il y a lieu, les informations suivantes:

— la profondeur, l’épaisseur, l’étendue et la perméabilité des couches de terrain aquifères et des réseaux de joints dans la roche;

— l’élévation de la surface de la nappe souterraine ou de la surface piézométrique des formations aquifères et leur variation au cours du temps et les niveaux réels de la nappe souterraine incluant les niveaux extrêmes possibles et leurs périodes de récurrence;

— répartition de la pression d’eau dans les pores;

— la composition chimique de l’eau interstitielle et sa température.

(3) Il convient que les informations obtenues soient suffisantes pour évaluer les aspects suivants, le cas échéant:

— la possibilité et la nature des travaux de rabattement de la nappe;

— les éventuels effets préjudiciables de l’eau interstitielle sur les excavations et les talus (par exemple, le risque de rupture d’origine hydraulique, de pression d’écoulement excessive ou d’érosion);

— toute mesure nécessaire à la protection de la structure (par exemple, imperméabilisation, drainage et dispositions contre l’agressivité de l’eau);

— les effets du rabattement de la nappe, de la dessiccation, de barrage, etc. sur les environs;

— la capacité du terrain à absorber l’eau injectée pendant les travaux de construction;

— la possibilité d’utiliser l’eau de la nappe locale, en fonction de sa composition chimique, à des fins de construction. »

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Reconnaissance et essais géotechniques — Essais géohydrauliques —

Partie 1: Règles générales

1 Domaine d’application

La présente partie de l’ISO 22282 établit les règles et principes généraux relatifs aux essais géohydrauliques réalisés dans les sols et les roches dans le cadre de missions de reconnaissance géotechnique conformément à l’EN 1997-1 et à l’EN 1997-2. Elle définit les concepts et spécifie les exigences relatives au mesurage de la perméabilité dans le sol et la roche.

Les différents objectifs des essais géohydrauliques sont d’obtenir des informations sur la perméabilité du sol ou de la roche à l’état naturel ou traité, la transmissivité et le coefficient d’emmagasinement ainsi que sur les paramètres hydrodynamiques des formations aquifères.

Les essais géohydrauliques sont utilisés à différentes fins, telles que:

a) la capacité d’absorption et l’efficacité d’une injection de coulis dans un massif rocheux;

b) l’évaluation de l’écoulement et du drainage;

c) l’évaluation des travaux de rabattement de la nappe;

d) l’effet des parafouilles pour digues;

e) l’effet des tunnels et du fonçage;

f) la vérification de l’étanchéité des remblais;

g) l’évaluation de l’écoulement des fluides et des suspensions dans le sol;

h) la planification de mesures correctives.

NOTE 1 Les essais géohydrauliques relatifs à l’alimentation en eau sont traités dans l’ISO 14686.

NOTE 2 Pour la plupart des types de sol, les essais de perméabilité en place donnent des résultats plus fiables que les essais réalisés en laboratoire parce qu’un plus grand volume de matériau est soumis à l’essai et l’essai inclut ainsi les effets dus à la structure globale du sous-sol et évite les perturbations associées au prélèvement.

La présente partie de l’ISO 22282 traite de la réalisation d’essais avec des eaux souterraines et ne tient pas compte de façon explicite des autres fluides et suspensions. L’écoulement des autres fluides et suspensions peut être pris en compte en appliquant les différentes viscosités et les relations entre la transmissivité, le coefficient de perméabilité et la perméabilité intrinsèque.

2 Références normatives

Les documents de référence suivants sont indispensables pour l’application du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels amendements).

ISO 14688-1, Reconnaissance et essais géotechniques — Dénomination, description et classification des sols — Partie 1: Dénomination et description

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ISO 14689-1, Recherches et essais géotechniques — Dénomination et classification des roches — Partie 1: Dénomination et description

ISO 22282-2, Reconnaissance et essais géotechniques — Essais géohydrauliques — Partie 2: Essais de perméabilité à l’eau dans un forage en tube ouvert

ISO 22282-3, Reconnaissance et essais géotechniques — Essais géohydrauliques — Partie 3: Essais de pression d’eau dans des roches

ISO 22282-4, Reconnaissance et essais géotechniques — Essais géohydrauliques — Partie 4: Essais de pompage

ISO 22282-5, Reconnaissance et essais géotechniques — Essais géohydrauliques — Partie 5: Essais d’infiltration

ISO 22282-6, Reconnaissance et essais géotechniques — Essais géohydrauliques — Partie 6: Essais de perméabilité à l’eau dans un forage en tube fermé

ISO 22475-1:2006, Reconnaissance et essais géotechniques — Méthodes de prélèvement et mesurages piézométriques — Partie 1: Principes techniques des travaux

EN 1990, Eurocode: Bases de calcul des structures

EN 1997-1:2004, Eurocode 7: Calcul géotechnique — Partie 1: Règles générales

EN 1997-2:2007, Eurocode 7: Calcul géotechnique — Partie 2: Reconnaissance des terrains et essais

3 Termes,définitionsetsymboles

3.1 Termesetdéfinitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’EN 1990, l’EN 1997-1, l’EN 1997-2 et l’ISO 22475-1 ainsi que les suivants s’appliquent.

3.1.1débitvolume d’eau introduit dans, ou évacué de, la section d’essai par unité de temps

3.1.2charge hydrauliquesomme de la cote du point considéré et de la hauteur piézométrique

3.1.3section d’essaisection d’un forage dans laquelle est réalisé l’essai

3.1.4effet pariétaleffet de la paroi de la section d’essai sur l’essai

3.1.5coefficientdeperméabilitédébit divisé par la surface

3.1.6transmissivitéproduit du coefficient de perméabilité et de l’épaisseur d’une formation aquifère saturée

3.1.7coefficientd’emmagasinementvolume d’eau emmagasiné ou libéré par une colonne de formation aquifère ayant une section unitaire sous l’effet d’une variation unitaire de la charge hydraulique

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3.1.8régime permanentrégime lorsque la charge hydraulique et/ou le débit sont constants dans le temps

3.1.9régime transitoireavant le régime permanent, lorsque le débit ou la charge hydraulique n’est pas constant dans le temps

3.1.10état saturéétat du sol soumis à essai lorsque tous les vides sont remplis d’eau

3.1.11état non saturéétat du sol soumis à essai lorsque les vides sont partiellement remplis d’eau et partiellement remplis d’air ou d’un autre gaz

3.1.12essai à charge croissanteessai au cours duquel la pression ou la charge dans la section d’essai est initialement diminuée et dont la remontée est enregistrée

3.1.13essai à charge décroissanteessai au cours duquel la pression ou la charge dans la section d’essai est initialement augmentée et dont la redescente est enregistrée

3.1.14essaiàchargevariableessai à charge croissante ou décroissante

3.1.15essai à charge constanteessai au cours duquel la pression ou la charge dans la section d’essai est maintenue constante et la variation du débit entrant ou sortant est enregistrée

3.1.16essaiàdébitconstantessai au cours duquel le débit dans la section d’essai est maintenu constant et la variation de pression ou de charge est enregistrée

3.1.17mud cakesolides déposés sur le matériau filtrant ou la paroi du forage

3.1.18colmatagediminution du débit par obstruction de voies d’écoulement due à la sédimentation

3.1.19débourrageaugmentation du débit par élargissement ou ouverture de voies d’écoulement due à l’érosion

3.1.20facteur de formefacteur utilisé pour l’interprétation des résultats d’essai

3.2 Symboles

Pour les besoins du présent document, les symboles donnés dans le Tableau 1 s’appliquent.


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Tableau1—Symboles

Symbole Désignation UnitéAc aire de la section intérieure du tubage m2

Am aire de la section intérieure du tube de mesure m2

Ar aire de la surface de l’eau dans le réservoir m2

D diamètre du forage, diamètre de la section d’essai md épaisseur de la formation aquifère mF facteur de forme mH charge hydraulique m

ho distance entre la surface de l’eau et le niveau du sol m

h1,h2, h3 charges hydrauliques appliquées mΔh variation de la charge hydraulique mk coefficient de perméabilité m/sK perméabilité intrinsèque m2

L longueur (hauteur) de la section d’essai mp pression kPaQ débit m3/s

Q1, Q2, Q3 débit lors des essais 1, 2 et 3 m3/sS coefficient d’emmagasinement 1T transmissivité m2/st temps s

ti temps nécessaire pour atteindre l’équilibre s

to temps au début de l’essai sV volume m3

η viscosité dynamique du fluide Pa⋅sγ masse volumique kg/m3

4 Équipement

4.1 Généralités

Selon les différentes méthodes d’essai, l’équipement peut comprendre les éléments suivants:

— système de support des parois de la section d’essai;

— tube de mesure;

— isolement de la section d’essai;

— dispositifs de mesure et d’enregistrement;

— équipement supplémentaire.

4.2 Système de support de la section d’essai

Un système de support de la section d’essai doit être utilisé pour les essais réalisés dans un sol ou une roche ne permettant pas de conserver la géométrie de la section d’essai pendant toute la durée de l’essai.

Un matériau filtrant ou un filtre à gravier peut être utilisé pour supporter la section d’essai. Le matériau filtrant doit être stable vis-à-vis du terrain environnant et du scellement.


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Le matériau filtrant doit être un matériau granulaire choisi de manière à éviter la formation d’un bouchon et/ou une érosion des particules de sol par ou dans le terrain environnant. La perméabilité du matériau filtrant doit être notablement plus élevée que la valeur attendue de perméabilité du sol et ne doit pas avoir d’incidence sur les résultats d’essai.

Toute réaction chimique entre le matériau filtrant et l’eau doit être évitée.

4.3 Tubedemesure

Il convient d’utiliser un tube de mesure de section connue pour relier la section d’essai à la surface du terrain. Le tube ne doit pas être déformé en raison de la charge hydraulique appliquée. Les éléments du tube de mesure doivent être choisis de manière à obtenir un nombre minimal de joints afin de réduire au minimum les fuites. Leur diamètre doit être adapté à la vitesse de variation du niveau d’eau.

Un robinet peut être installé sur ce tube de mesure pour isoler la section d’essai ou établir le contact avec l’atmosphère. La fermeture ou l’ouverture de ce robinet ne doit pas induire de variation de volume pouvant conduire à une variation de la pression de l’eau. De telles variations peuvent influer sur la qualité de l’essai.

4.4 Isolement de la section d’essai

La section d’essai peut être isolée par:

— le tubage;

— un bouchon mâle;

— un obturateur simple;

— des obturateurs doubles ou multiples.

NOTE Voir l’Annexe A.

Un obturateur est un élément dilatable à haute pression qui est gonflé, par exemple à l’air comprimé, et appuyé fermement contre la paroi du forage pour former un joint d’étanchéité. La longueur étanche doit dépendre de la régularité de la paroi du forage et du type de sol et de roche pour éviter les fuites autour de l’obturateur. Lorsqu’il est gonflé, la longueur d’un obturateur doit être au moins égale à cinq fois le diamètre du forage, avec un minimum de 0,5 m. La pression effective exercée par l’obturateur sur la paroi du forage doit être supérieure d’au moins 30 % à la pression maximale d’essai.

Les obturateurs simples n’assurent l’étanchéité qu’en partie supérieure de la section d’essai alors que les obturateurs doubles ou multiples peuvent également assurer l’étanchéité au niveau de la partie inférieure. Une attention particulière doit être portée à la détection des fuites des obturateurs, notamment à la fuite éventuelle de la conduite de gonflage de l’obturateur inférieur dans la section d’essai.

L’obturateur doit être suffisamment résistant pour supporter la pression de gonflage sans fluage et suffisamment homogène pour éviter toute perforation de la membrane.

4.5 Dispositifs de mesure et d’enregistrement

4.5.1 Dispositifs de mesure du niveau d’eau

Les variations des niveaux d’eau peuvent être mesurés en utilisant:

— un ruban de mesure mécanique muni d’un dispositif de détection sonore ou un ruban de mesure électrique (indicateur de niveau d’eau);

— un système à flotteur;

— un système à capteur de pression.


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NOTE Les variations rapides de profondeur sont mesurées avec une plus grande exactitude par les capteurs de pression car ces derniers sont en mesure de détecter les variations plus rapidement qu’un flotteur. Les flotteurs perdent en grande partie leur exactitude en raison du frottement du câble le long des parois du puits.

4.5.2 Dispositifsdemesuredudébit

Les variations de débit doivent être mesurées en utilisant:

— un débitmètre;

— un récipient étalonné.

4.5.3 Dispositifs d’enregistrement

L’enregistrement doit être effectué:

— manuellement;

— par un dispositif analogique;

— par un dispositif numérique.

4.6 Équipement supplémentaire

Selon la nature de l’essai et l’impact éventuel des conditions locales, un équipement supplémentaire doit être utilisé afin de pouvoir effectuer des corrections en fonction des variations de la température de l’eau et de la pression atmosphérique.

4.7 Étalonnage

Les instruments et les dispositifs utilisés pour les essais géohydrauliques doivent être étalonnés régulièrement conformément aux manuels des fabricants et aux normes pertinentes. Avant de commencer l’essai, il doit être vérifié que les instruments et dispositifs devant être utilisés ont été étalonnés. L’étalonnage doit être enregistré et documenté et les résultats ajoutés au rapport d’essai tel que spécifié dans l’ISO 22475-1:2006, 10.1.

5 Élaborationdesreconnaissancesetdesessaisgéohydrauliques

5.1 Généralités

Les reconnaissances géohydrauliques doivent être programmées de manière à disposer des informations et des données géologiques et hydrogéologiques appropriées aux différentes étapes du projet. Ces informations doivent être adaptées à la gestion des risques encourus et identifiés du projet. Pour les étapes intermédiaires et finale du projet, les informations et les données doivent être fournies pour prévenir les risques d’accidents, de retards, de dommages et de pollution.

Les objectifs des reconnaissances géohydrauliques sont d’établir la nature des nappes souterraines, de déterminer les propriétés hydrauliques du terrain et de recueillir des informations pertinentes complémentaires sur le site.

Avant de lancer une reconnaissance géohydraulique, la géologie et l’hydrogéologie de la zone à étudier doivent être caractérisées sous forme d’informations préliminaires telles que:

— la dénomination et la description des sols et des roches conformément à l’ISO 14688-1 et à l’ISO 14689-1;

— l’identification des formations aquifères et des types de formations aquifères (par exemple captives ou libres);

— la perméabilité estimée;

— le(s) niveau(x) de la (des) nappe(s).


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Il convient que les reconnaissances géohydrauliques tiennent compte de toute activité susceptible d’influer sur l’essai ou d’être affectée par l’essai, telle que:

a) les ouvrages existants, par exemple bâtiments, ponts, tunnels;

b) le rabattement ou le pompage de la nappe;

c) le débit d’eau potable.

Il convient que le programme de reconnaissance géohydraulique soit examiné dès que les résultats sont disponibles de manière à pouvoir contrôler les hypothèses initiales.

Le programme de reconnaissance géohydraulique doit comprendre:

— un plan des emplacements d’essai et des types d’essais;

— la profondeur et la longueur des sections d’essai;

— les spécifications relatives aux modes opératoires d’essai et aux mesurages;

— les types de matériel à utiliser;

— les normes à appliquer.

5.2 Choix des emplacements d’essai

Les emplacements d’essai et les profondeurs des sections d’essai doivent être choisis en tenant compte des informations préliminaires et en fonction des conditions géologiques et hydrogéologiques, des dimensions de l’ouvrage et des problèmes d’ingénierie rencontrés.

La section d’essai doit être représentative de la charge hydraulique et de l’homogénéité du terrain.

Lors du choix des emplacements d’essai, il convient de tenir compte des recommandations suivantes:

— il convient de disposer les points d’essai et de mesurage de manière à pouvoir évaluer les conditions géohydrauliques sur toute l’étendue de la zone de reconnaissance;

— il convient d’étendre la zone des reconnaissances de projet jusqu’à une distance au-delà de laquelle le projet ne produit aucun effet préjudiciable sur l’environnement;

— pour les points d’essai et de mesurage, il convient de considérer que l’équipement d’essai installé (lors de la reconnaissance du terrain) peut être utilisé pour une surveillance en continu.

La profondeur et la longueur des sections d’essai doivent atteindre toutes les couches qui seront ou sont affectées par le projet.

5.3 Choix d’un mode opératoire d’essai

5.3.1 Généralités

Le mode opératoire d’essai doit être choisi en se fondant sur:

— les conditions du terrain (par exemple perméabilité attendue des différentes couches);

— les conditions topographiques et géomorphologiques;

— le type d’équipement.

Le Tableau 2 indique les modes opératoires d’essai pertinentes pour différentes conditions de terrain, de perméabilité attendue et de rayon d’influence.

La Figure 1 indique les modes opératoires d’essai pertinents et la durée prévisible en fonction de la perméabilité attendue du terrain.


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Essai à charge variable en tube ouvert conformément à l’ISO 22282-2

Essai de pompage conformément à l’ISO 22282-4

Essai à charge variable en tube fermé conformément à l’ISO 22282-6

Figure1—Duréed’essaietperméabilité

En fonction des conditions précédentes, la méthode d’essai appropriée doit être choisie, telle que:

— essai de perméabilité à l’eau dans un forage en tube ouvert conformément à l’ISO 22282-2;

— essai de pression d’eau dans des roches conformément à l’ISO 22282-3;

— essais de pompage conformément à l’ISO 22282-4;

— essais d’infiltromètre conformément à l’ISO 22282-5;

— essais de perméabilité à l’eau dans un forage en tube fermé conformément à l’ISO 22282-6.

Les essais peuvent être réalisés en pompant ou en injectant de l’eau dans le terrain.

Ces essais peuvent être réalisés:

— en maintenant une charge constante et en surveillant le débit;

— en appliquant un débit constant et en surveillant l’évolution de la pression;


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— en abaissant ou en augmentant la hauteur (charge variable) et en surveillant la variation de la charge hydraulique dans la section d’essai.

Certains effets pouvant influer sur les résultats d’essai ne peuvent être détectés que pendant le déroulement de l’essai. Ces effets sont:

— un écoulement turbulent;

— la fracturation hydraulique de la roche ou du sol ou le soulèvement hydraulique des discontinuités.

Ces effets éventuels doivent être pris en compte.

En cas de parois de forage instables dans la roche, les essais ne peuvent être réalisés qu’après le procédé de forage (tels que les essais avec obturateur simple depuis la partie inférieure du tubage contre le fond du trou de forage).


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5.3.2 Essaisdeperméabilitéàl’eaudansunforageentubeouvert

5.3.2.1 Objectifs

L’essai de perméabilité à l’eau dans un forage en tube ouvert a pour objectif de déterminer la perméabilité locale à l’eau des sols et des roches au-dessous et au-dessus du niveau des nappes souterraines.

5.3.2.2 Exigences particulières

Les essais doivent être réalisés et enregistrés conformément à une méthode répondant aux exigences spécifiées dans l’ISO 22282-2.

Tout écart par rapport aux exigences spécifiées dans l’ISO 22282-2 doit être justifié et mentionné dans le rapport. En particulier, toute influence sur les résultats doit faire l’objet de commentaires.

5.3.2.3 Exploitation des résultats d’essai

Le procès-verbal établi sur le site et le rapport d’essai conformément à l’ISO 22282-2 doivent être utilisés pour l’évaluation.

5.3.2.4 Utilisation des résultats d’essai et des valeurs dérivées

Les mesurages dans des trous ouverts peuvent être effectués dans des formations où les trous de forage restent stables. Une détermination exacte de la perméabilité de chaque couche est impossible car la méthode est appliquée dans un trou ouvert et sans obturateur. L’essai donnera donc une perméabilité moyenne de la (des) formation(s) géologique(s) pénétrée(s). La perméabilité dérivée est utile lorsque la formation soumise à essai est hydrauliquement homogène.

5.3.3 Essai de pression d’eau dans des roches

5.3.3.1 Objectifs

L’essai de pression d’eau dans des roches a pour objectif de déterminer:

— les propriétés hydrauliques du massif rocheux, qui dépendent principalement des discontinuités;

— la capacité d’absorption du massif rocheux;

— l’étanchéité du massif rocheux;

— l’efficacité de l’injection de coulis;

— le comportement géomécanique, par exemple fracturation et soulèvement hydrauliques.







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Les résultats des essais de pression d’eau servent à déterminer et à localiser les sections de roche imperméables et perméables, l’écoulement de l’eau et la capacité d’absorption de la roche perméable, les exigences d’injection de coulis, la réussite de l’injection de coulis et le comportement en déformation de la section de roche soumise à essai.

La méthode d’essai avec obturateur est souvent utilisée dans les projets relatifs aux fondations de barrage et au percement de tunnels. L’avantage de la méthode réside dans la caractérisation précise et orientée en profondeur des sections individuelles.

5.3.4 Essais de pompage

5.3.4.1 Objectifs

Les essais de pompage ont pour objectif d’évaluer les paramètres hydrauliques d’une formation aquifère et les paramètres des puits, tels que:

— la perméabilité globale de la formation aquifère;

— le rayon d’influence du pompage;

— le débit de pompage d’un puits;

— la réponse en termes de rabattement dans une formation aquifère pendant le pompage;

— l’effet pariétal;

— l’emmagasinement du puits;

— les dimensions et la nature des limites extérieures de la formation aquifère (type sans écoulement ou type à charge constante).







L’essai permet:

— de déterminer la transmissivité et le coefficient d’emmagasinement de la formation aquifère;

— d’estimer le rayon d’influence du pompage et de calculer le coefficient de perméabilité à l’eau lorsque la formation aquifère est connue.


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5.3.5 Essaisd’infiltromètre

5.3.5.1 Objectifs

L’essai d’infiltromètre a pour objectif de déterminer la capacité d’infiltration du terrain au niveau de la surface ou à de faibles profondeurs (par exemple puits d’essai). Il s’agit d’un essai simple permettant de déterminer le coefficient de perméabilité. La méthode peut être appliquée en utilisant des conditions de régime permanent ou transitoire, dans des sols saturés ou non saturés.







La méthode permet d’estimer le coefficient de perméabilité verticale à partir d’observations de la vitesse d’infiltration à obtenir.

5.3.6 Essaisdeperméabilitéàl’eaudansunforageentubefermé

5.3.6.1 Objectifs

Les essais de perméabilité à l’eau dans un forage en tube fermé ont pour objectif de déterminer la perméabilité locale à l’eau de sols et de roches de faible perméabilité au-dessous et au-dessus du niveau des nappes souterraines.







Cet essai est généralement utilisé comme méthode de caractérisation locale d’un site en cas de terrain de faible perméabilité.


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6 Préparation de la section d’essai et installation de l’équipement

6.1 Exigences relatives au forage et aux sections d’essai

Le forage des puits et des piézomètres doit respecter les spécifications de l’ISO 22475-1, selon le cas.

Lorsqu’un fluide de forage est utilisé, le forage concernant la section d’essai doit être effectué avec de l’eau propre (pas de boue de bentonite ni de boue biodégradable) et, avant chaque essai, la paroi du trou de forage doit être nettoyée (par remontée pneumatique ou passages successifs de l’outil avec injection d’eau jusqu’à ce que de l’eau propre jaillisse au niveau de la tête de puits), afin d’éliminer les dépôts fins («mud cake») susceptibles de colmater les pores et les fissures responsables de la perméabilité et de fausser ainsi les mesures. Une bonne communication hydraulique avec le terrain environnant doit être établie.

NOTE Les procédés de forage et d’isolement de la section d’essai, ainsi que le choix de la méthode en fonction de la nature et de la consistance du terrain, sont décrits à l’Annexe A.

6.2 Installationdufiltre

La granularité du matériau filtrant, la largeur des fentes du filtre ou la distance entre les fentes de la crépine doit être choisie en fonction de la distribution granulométrique du terrain environnant.

Le diamètre du tube doit être choisi en fonction de la capacité de débit attendue.

La crépine doit être suffisamment résistante pour supporter les contraintes pendant l’installation, le nettoyage et les pressions des terres et de l’eau attendues.

6.3 Vérificationdel’installation

Avant de commencer les essais, le bon fonctionnement de l’ensemble de l’équipement doit être vérifié et enregistré. Les enregistrements relatifs à l’étalonnage des instruments de mesure doivent être regroupés et enregistrés.

Le filtre doit être rincé à l’eau jusqu’à ce que l’eau de rinçage soit limpide.

Après l’installation de l’équipement d’essai, les points suivants doivent être vérifiés:

— les fuites au niveau des joints, des obturateurs et des instruments de mesure;

— la propreté des tubes de mesure;

— la réponse de l’ensemble du système à une augmentation ou à une diminution de la charge hydraulique;

— la charge hydraulique dans l’espace annulaire entre le tube d’injection et le tube provisoire au début et à la fin de l’essai afin de détecter et de quantifier tout écoulement autour de l’obturateur.

Lorsque les essais de pompage sont réalisés avec des piézomètres séparés, les spécifications de l’ISO 22475-1 s’appliquent.

6.4 Exigences de sécurité

Il convient de réaliser les essais géohydrauliques dans les forages en respectant les réglementations nationales de sécurité, par exemple les réglementations relatives à:

— l’équipement de protection individuelle;

— l’air pur, en cas de travaux dans des espaces confinés;

— l’assurance de la sécurité de l’équipement;

— les travaux sur un terrain contaminé;

— l’impact sur l’environnement;


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— les obus n’ayant pas explosé.

6.5 Démantèlement


Le processus de démantèlement doit réduire au minimum les risques potentiels pour l’environnement, notamment:

— la contamination par écoulement de la formation aquifère (c’est-à-dire en cas de remblai et de stockage de déchets);

— les fuites d’eau souterraine entre formations aquifères;

— l’effondrement du trou de forage.

6.5.2 Démantèlement des trous de forage

Il convient de remblayer, boucher et enregistrer tous les trous de forage qui ne sont pas transformés en puits d’observation, conformément aux procédures approuvées fournies dans l’ISO 22475-1.

Les méthodes de remblayage doivent permettre d’obtenir une perméabilité inférieure ou égale au terrain environnant sur toute la longueur du trou.

6.5.3 Démantèlement des installations de surface

Après avoir remblayé les trous de forage et s’être assuré de la qualité du remblayage, les installations de surface doivent être enlevées.

6.6 Facteursayantuneinfluencesurlesrésultatsd’essai


Les résultats d’essai peuvent être influencés par les conditions naturelles aux limites, telles que:

— la viscosité du fluide;

— la stratification et les fissures;

— les charges hydrauliques variables (par exemple les effets de la marée).

Le facteur de forme de la section d’essai doit être pris en compte pour l’interprétation des résultats d’essai (voir l’Annexe B).

6.6.2 Viscositédufluide

La détermination de la perméabilité à l’eau est effectuée dans les conditions ambiantes. L’écoulement de l’eau est influencé par la viscosité de l’eau qui varie en fonction de la température. Pour des raisons pratiques, la perméabilité déterminée doit être consignée dans le rapport pour la température ambiante et ne pas être corrigée en fonction d’une température de référence (en laboratoire, elle est généralement de 20 °C). D’autres fluides (contaminants, pétrole, etc.) conduisent à d’autres perméabilités. La relation entre transmissivité, coefficient de perméabilité et perméabilité intrinsèque est indiquée dans le Tableau 3.


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Tableau3—Relationentretransmissivité,coefficientdeperméabilitéetperméabilitéintrinsèque

Valeurs d’indice Symbole Unités Transmissivité

m2/s

Coefficientde perméabilité

m/s

Perméabilitéintrinsèque

m2

Transmissivité T m2/s T k⋅L (K⋅L)⋅(η/γ)

Coefficient de perméabilité

k m/s T/L k K⋅(γ/η)

Perméabilité intrinsèque

K m2 (T/L)⋅(η/γ) k⋅(η/γ) K

L = longueur de la section d’essai dans le trou de forage (m)

η = viscosité dynamique du fluide (Pa⋅s)

γ = masse volumique (t/m3)

6.6.3 Stratificationetfissures

La stratification et les fissures peuvent augmenter le débit au début d’un essai. Avec le temps, le débit diminuera jusqu’au débit de la formation aquifère soumise à essai. Pour obtenir des valeurs représentatives du coefficient de perméabilité, il convient de poursuivre l’essai jusqu’à ce que des conditions de régime permanent soient atteintes. La longueur de la section d’essai dépend de l’espacement des discontinuités.

6.6.4 Niveauxvariablesdesnappessouterraines

Les variations du niveau des nappes souterraines dans le terrain environnant liées au pompage ou au niveau fluctuant d’un cours d’eau ou d’une mer voisin(e) affecteront les résultats d’essai par des variations du gradient. Pour limiter ces effets lors d’essais à long terme, il convient d’étudier les sources susceptibles d’influer sur le niveau des nappes souterraines et de surveiller ces variations pendant l’essai.


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Annexe A (informative)

Exemplesdeméthodespossiblesd’isolement et de maintien des parois de la section d’essai

Les figures suivantes illustrent des exemples de méthodes possibles d’isolement et de maintien des parois de la section d’essai.

a)supportparfiltreàgravier b)supportparbouchonétanche

Légende1 trou de forage2 matériau d’ancrage3 tube de liaison4 bouchon étanche5 disque de centrage et de séparation6 sable fin7 matériau filtrant8 tube perforé avec pièce d’écartement

FigureA.1–Exempledesupportparfiltreàgravieretd’isolementparbouchonétanche


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a)avecmatériaufiltrant b)avectubefiltrant

Légende1 tube ancré2 trou de forage3 ancrage d’étanchéité4 espace annulaire (≥2 mm)5 obturateur amovible6 matériau filtrant7 tube filtrant

FigureA.2–Exempledetubeancréavecobturateurinterneamovible


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Légende Différentes phases1 tube battu 2 coulis à base de bentonite j k trou de forage avec tubage3 obturateur simple amovible l battage du tubage4 section d’essai, de longueur L,

avec matériau filtrant éventuelm forage de la section d’essai

n isolement et support éventuel de la section d’essail section de tube non cimentée

FigureA.3–Exempledetubebattuavecobturateurinterneamovible


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a)obturateursimple b)obturateurdouble

Légende1 trou de forage2 obturateur simple amovible3 obturateur double amovible4 section d’essai avec matériau filtrant éventuel5 section d’essai, de longueur L

FigureA.4–Exempled’obturateuramovibleinstallécontrelesparoisduforage


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Légende1 avant-trou2 coulis d’ancrage3 tube de rallonge battu dans le fond du trou de forage4 section d’essai5 bouchon étanche6 filtre à gravier servant au maintien éventuel des parois7 obturateur8 fondation d’étanchéité

FigureA.5–Exempledetubederallongebattuetscellé,spécifiqueauxessaisdeforagepeuprofond


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Légende1 avant-trou2 tube à bride soudée3 coulis d’ancrage4 trou de forage et section d’essai5 support éventuel (fondation filtrante)6 dispositif de fermeture du tube (bouchon étanche, obturateur, etc.)

FigureA.6–Exempledetubederallongeetdebridesoudée, spécifiquesauxessaisdeforagepeuprofond


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Annexe B (informative)

Exemples de facteurs de forme

F D= ⋅ ⋅2 π cavité sphérique au fond du puits

F D= ⋅π configuration hémisphérique – fond du puits

F D LD= ⋅ ⋅ +π 4 1 cavité cylindrique avec:

0,7 < L/D <1,2


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F L

LD

LD

= ⋅ ⋅

( ) + ( ) +

2

12

π

ln

cavité cylindrique avec:

1,2 < L/D <10

F LLD

= ⋅ ⋅

( )22π

lncavité cylindrique avec:

L/D > 10


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Bibliographie

[1] ISO 14686, Déterminations hydrométriques — Essais de pompage pour puits d’eau — Considérations et lignes directrices pour la conception, l’exécution et l’utilisation

[2] ISO/CEI 17025, Exigences générales concernant la compétence des laboratoires d’étalonnages et d’essais

[3] ISO/TS 22475-2, Reconnaissance et essais géotechniques — Méthodes de prélèvement et mesurages piézométriques — Partie 2: Critères de qualification des entreprises et du personnel

[4] ISO/TS 22475-3, Reconnaissance et essais géotechniques — Méthodes de prélèvement et mesurages piézométriques — Partie 3: Évaluation de la conformité des entreprises et du personnel par un organisme tiers

[5] ISO 22476-12, Reconnaissance et essais géotechniques — Essais en place — Partie 12: Essai de pénétration statique au cône à pointe mécanique

[6] EN 791, Appareils de forage — Sécurité

[7] Cassan, M. (1980): Les essais d’eau dans la reconnaissance des sols, Ed. Eyrolles, Paris, 275 S.

[8] Fetter, C.W. (1994): Applied Hydrogeology, Third Edition, New Jersey: Prentice Hall, Englewood Cliffs, 691 p.

[9] Hvorslev, M.J. (1951): Time lag and soil permeability in groundwater observation, U.S. Army, Corps of Engineers, Waterways Experiment Station, Vicksburg MS., Bull. 36

[10] US Department of the Interior (1990): Earth Manual, Part 2, A Water Resources Technical Publication. Procedure for constant-head hydraulic conductivity tests in single drill holes (USBR 7310-89)

[11] Directive 2000/60/CE du Parlement européen et du Conseil établissant un cadre pour une politique communautaire dans le domaine de l’eau


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