Étude des propriétés hydriques et des mécanismes d ... - sacre

Chapitre 3 : Etude des propriétés hydriques
2.1.2.b. Dispositif expérimental
Les roches poreuses étudiées (le tuffeau blanc et la pierre de Sébastopol) possédant une
perméabilité assez forte, il n’est pas nécessaire d’appliquer un gradient de pression important. C’est
pourquoi un dispositif de mesure de la perméabilité à charge constante a été développé (Figure
III.13.b) en utilisant un moyen d’imposition de la pression d’eau relativement simple. En effet, la
charge hydraulique est imposée par la pression d’une colonne d’eau (figure III.13.a). Le niveau d’eau
(et donc la charge imposée) est régulé par un système de trop plein relié à un réservoir d’eau distillée.
L’eau arrive à l’échantillon par une première plaque poreuse (point A) et en ressort par une seconde
plaque poreuse (point B) pour s’écouler dans un récipient placé sur une balance. La mesure de la
masse d’eau traversée suivant le temps nous donne accès au débit Q d’eau écoulé. L’échantillon est
entouré d’un manchon en caoutchouc et est encastré dans une cellule en PVC. Des bagues de serrage
maintiennent les deux parties de la cellule, et assure donc la pression de confinement. De la graisse à
vide est appliquée à la jonction des deux parties de la cellule afin d’éviter la moindre fuite d’eau.
Figure III.13.a (ci-dessus) : schéma explicatif du
perméamètre à charge constante.
Figure III.13.b (ci-contre) : photographie du
dispositif de mesure de la perméabilité à l’eau
élaboré au laboratoire.
Le gradient de pression peut s’exprimer par la charge hydraulique h (Figure III.13) liée par la hauteur
de la colonne d’eau :
∆P = PA – PB = (Patm + ρg zA) - (Patm + ρg zB) = ρg h
Et, en remplaçant ∆P dans la loi de Darcy, on trouve :
L h
S ρgh
Q = k = K.
S
[Eq.20]
η L
avec K, la conductivité hydraulique (Magnan, Techniques de l’Ingénieur).
De par la charge hydraulique imposée h et de la mesure du débit volumique Q, on a donc accès à la
conductivité hydraulique par l’équation [Eq.20].
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Echantillon
Mesure du débit
B
h
A
L
Pierres poreuses
Référence
H
Kévin Beck (2006)