TP MDS 2

I. Introduction :
On dit qu’un matériau est perméable si les vides qu’il contient sont continus. La majeure partie des
matériaux utilisés en génie civil (hormis les matériaux métalliques) sont perméables y compris le granite
sain ou les bétons. Les lois qui décrivent l’écoulement dans les milieux poreux sont toujours les mêmes, ce
qui différenciera les cas sera l’intensité du débit (toutes autres choses étant égales par ailleurs).
La qualification d’imperméabilité qui est associée souvent aux bétons ou aux argiles est simplement liée au
fait que nous ne « voyons » pas l’eau qui passe au travers de ces matériaux. Cela n’implique pas l’absence
d’écoulement et surtout l’absence de forces liées à cet écoulement.
La perméabilité est définie soit par la grandeur dite perméabilité intrinsèque notée K (m2), soit par le
coefficient de perméabilité k associé à la loi de Darcy (voir paragraphe 7.8) qui est mesurée en m/s. C’est
cette grandeur qui est utilisée par les ingénieurs en mécanique des sols : elle est improprement mais
couramment appelée « perméabilité ».
Des essais de perméabilité à charge variable sont adaptés aux tests de consolidation afin
de mesurer la perméabilité du sol entre deux paliers de chargement. Ils consistent à imposer une certaine
charge hydraulique au bas de l’échantillon par le biais d’une burette et à maintenir une charge constante à
la surface de l’échantillon. L’évolution du niveau d’eau dans la burette permet de connaître la vitesse à
laquelle l’eau s’écoule à travers le matériau et assure le calcul de la conductivité hydraulique. Dans une
optique de réduction de la durée expérimentale, l'idée de réaliser les essais de perméabilité à charge
variable durant le palier de chargement a été développée par Morin (1991). Ces résultats montrent que le
niveau d’eau passe par un maximum (dissipation des surpressions interstitielles) puis décrit une droite dans
le temps qui peut être exploitée pour déterminer k. Cependant, son analyse ne prend pas en compte
l’influence du 29
gradient hydraulique imposé à l’échantillon sur la consolidation et ne différencie pas les
écoulements liés à la consolidation du sol et ceux générés par l'application d'un gradient
hydraulique. De plus, cette méthode d'interprétation, qui fournit une valeur unique de
perméabilité d'un sol en déformation, ne semble pas satisfaisante.
Il existe plusieurs approches pour interpréter les essais de perméabilité à niveau variable.
Elles se basent toutes sur la loi de Darcy et la conservation des débits, mais prennent des formes
mathématiques différentes. On décrit ici essentiellement des méthodes graphiques et on verra que les
résultats peuvent varier en fonction de la méthode choisie. Les essais directs sont reconnus comme le
meilleur moyen d'évaluer la conductivité hydraulique de l’échantillon (Tavenas et al.,1983b), mais nous
verrons qu'au cours de l’essai, d’autres phénomènes hydrauliques peuvent parasiter les résultats.
Validité de la loi de Darcy :
La loi de Darcy établit que le débit est directement proportionnel au gradient hydraulique.

Deux concepts sont implicites dans la formulation expérimentale (Olsen, 1962) :
1. Une relation linéaire entre le débit et le gradient hydraulique.
2. La relation linéaire passe à l’origine des coordonnées. ont également décrits. La fiabilité des résultats est
analysée.
La loi de DARCY à un certain niveau est une corrélation
directe entre le taux de décharge simple, en temps réel par le
centre facilite une pause, et la viscosité du liquide sous
pression et basse à une certaine distance.
II.But de l’essai :
les proproétés dynamiques de l’eau de gravité ou la facilité avec laquelle ce eau est capable de s’infiltrer
dans le sol est définie comme étant la perméabilité. elle a une ifluence vitale sur les problèmes de
fondations et certains ouvrages de mécanique des sols tels que :
a. la stabilité des barages.
b. la stabilité des excavations ouvertes.
c. la stabilité des ouvrages en palplanches.
d. les caractéristiques de consolidation du sol.
e. la classification des sols et leurs propriétés.
les écoulements des eaux à travers les interstices d’un système de sol, sont complexes et variés. ils ne
permettent pas de tirer des conclusions et définir par la suite des méthodes de calcul pour résoudre les
problèmes pratiques posés. des hypotèses sont alors nécessaires ; les écoulements sont supposés lents et
leurs chemins plus courts. ainsi, la codition d’écoulement laminaire est satisfaite.
III.Materiel utilisé :
Echantillon de sol tamiser
Eau
appareil permeametre
chronomètre
ruban
IV. Mode opératoire :

Cette procédure d’essai est généralement employée pour les sols fins qui présentent des
coefficients de perméabilité assez faibles (<10-7 m/s). Le sol à étudier est placé dans le
perméamètre (figure 2.18). On mesure le temps nécessaire pour que le niveau de l’eau descende du niveau
h1 au niveau h2. On se trouve bien dans le cas d’un écoulement à une dimension, et on peut appliquer la loi
de Darcy pour chaque intervalle élémentaire de temps (t, t + dt).
_l’échantillon de sol non remanié est testé dans un cylindre de longueur L et de section transversale A, qui
peut etre l’échantillonneur. des pierres poreuses sont placées à chaque extrémité du spécimen et une
colonne montante connectée à la partie superieure du cylindre. le drainage s’effectue dans un réservoir ou
le niveau est maintenu constant par un trop plein. la colonne est par la suite remplie d’eau et à un temps
(t1-t2) son niveau baisse de h1 à h2. a l’instant dt la perte de charge correspondante est dh, donc le débit
est :
Q = -a.(dh/dt) = A.k.(h/L)
-dh/h = (A.k/a.L)dt
-log(h2/h1) = log(h1/h2) = (A.k/aL)(t2-t1)
k= (a.L/A.(t2-t1)).log(h1/h2)
= (2,3.a.L/A.(t2-t1)).log(h1/h2)
1_On prend les mesures de diamètres intérieurs des tubes cilindriques
(a mm).
2_Avant de commencer le TP on retire l'air qui se trouve dans
l'echantillon a l'aide d'une pompe.
3_On branche maintenant le perméamétre à l'appareil en se servant
du raccord en caoutchouc.
4_Fermer le tube d’alimentation vers le permeametre et laisser remplir
d’eau les tubes pour les conduites des essais jusqu’au niveau h1 sur
le board de distribution d’eau.
5_Eliminer toutes bulles d’air présente dans les tubes d’alimentation.
Afin de controler la vitesse d’écoulement on choisira les tubes cilindriques.
6_Noter la hauteur initiale h1 du tube.

7_Après avoir remplie le tube requis et pris la hauteur initiale de l’eau
refermer le robinet " du tu"au d’alimentation.
8_Initialiser le c ronomètre à Céro.
9_Synchroniser l’action d’ouverture du robinet A et le temps de démarrage du
chronomètre.
10_Noter le temps qu’il a fallu pour l’eau se trouvant dans le tube 1 de sortir
du niveau h1 pour atteindre un niveau h2 hauteur finale pour une durée de
temps t.
11_Effectuer plusieurs essais avec le meme tube cilindrique , avec
différentes hauteur de h1, h2 et temps t en prenant n prenant soin de re- remplir le tube cilindrique.
12_Noter les différentes valeurs pour un essai et effectuer une moyenne des
résultats obtenus. Environ six essais pour les tubes cilindriques.

VI. Conclusion :
Dans un premier temps nous avons présenté des facteurs influant sur la perméabilité des
sols en les subdivisant en trois grandes famille : les facteurs liés à la nature et à la fabrication des
échantillons, les paramètres liés aux conditions des essais de perméabilité au laboratoires et ceux liés à
l’environnement. Il est apparu qu’il était difficile de mettre en évidence l’influence propre de chacun de ces
paramètres sur la perméabilité en raison de leur interdépendance.
Nous avons également exposé les différentes méthodes de mesure au laboratoire de la
perméabilité des milieux saturés et non saturés. Ces méthodes de mesure se regroupent en deux familles :
méthodes de mesure en régime permanent et en régime non permanent.
Finalement, une bonne maîtrise des conditions initiales et aux limites appliquées au système d’écoulement
est indispensable pour une meilleure analyse et une bonne reproductibilité des résultats d’essais de
perméabilité.