CH-12 Colmatage des drains et matériaux filtrants

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194 COLMATAGE DES DRAINS ET MATÉRIAUX FILTRANTS F f = Force de friction (τ) Force de cisaillement Friction Cohésion sin θ f CHARGE (W) Figure 12.2 Résistance au cisaillement. Nous allons analyser le cas d’une perforation située dans la partie inférieure du drain et une autre située dans la partie supérieure (figure 12.3). F écoulement F cohésion F friction DRAIN F cohésion F gravité F écoulement F gravité PERFORATION AU BAS DU DRAIN PERFORATION AU HAUT DU DRAIN Figure 12.3 Bilan des forces sur un élément de sol à l’entrée d’un perforation. Pour une perforation au bas du drain, la force de friction est nulle (W = 0) et le bilan des forces donne : F e ≥ F g + F c [12.7] [12.8] γ e i ≥ (γ s − γ e ) (1 − n)) + F c [12.9] i c ≥ γ s − γ e γ e (1 − n)) + F c γ e
FORMATION DE PONTS 195 Pour une perforation au haut du drain, le bilan des forces donne : F e ≥ F c + F f − F g [12.10] La force de friction est causée par le poids de la colonne de sol au -dessus de l’élément. Le gradient critique est : i c ≥ F c γ + W e γ sin θ e f − γ s − γ e (1 − n)) γ e [12.11] Comme nous le voyon,s les forces de cohésion et de gravité essaient de contrer les forces d’écoulement pour une perforation au bas du drain alors que les forces de cohésion et de friction moins la force de gravité essaient de contrer les forces d’écoulement pour une perforation au haut du drain. Au haut du drain, les forces de friction sont importantes compte tenu du poids de la colonne (W) de sol au -dessus du drain. 12.4 FORMATION DE PONTS La section précédente analysé les forces provoquant le mouvement d’un élément de sol dans une situation de stabilité beaucoup après l’installation du drain. Dans la réalité, les particules de sol arraché par le mouvement de l’eau seront emportées vers la perforation. Si la particule ou la motte est beaucoup plus petite que la perforation, elle entrera facilement dans le drain. Par contre, si elle est de la taille de la perforation ou plus grande, elle sera retenue par la perforation et il se créera un pont à l’entrée de la perforation. Le pont empêchera les particules suivantes de pénétrer dans le drain. Ce pont joue alors le rôle d’un filtre. La figure 12.4 de l’analyse micromorphologique de lames minces de sol à l’interface avec le drain montre clairement la formation d’arches par des agrégats (petites mottes de terre). 12.5 ASPECTS THÉORIQUES L’analyse des résultats de recherche permet de décrire théoriquement les processus se produisant suite à l’installation d’un drain. Après l’installation du drain, le drain est recouvert plus ou moins rapidement par des mottes de sol qui laissent beaucoup de vides. Le processus de tassement du sol débute lentement avec la déformation des mottes causée par la pression de la masse de sol au -dessus de celles -ci. Le tassement est influencé par la consistance du sol et son niveau s’accroit avec le temps. Lorsque l’eau commence à couler le long des mottes, elle brise tous liens de cohésion non permanents et les mottes s’effritent. La gravité et les forces de l’écoulement emportent les mottes brisées, les agrégats et les particules de sol vers les perforations du drain. Si les agrégats ou les mottes sont de l’ordre de grandeur ou plus large que les perforations, elles vont former rapidement un pont face à la perforation. Si les agrégats ou les particules sont plus petites que l’ouverture, elles entrerons facilement dans le drain et le processus se poursuivra jusqu’à ce qu’un agrégats ou groupe de particule ou d’agrégats de plus grande dimension vienne former un pont au -dessus de l’ouverture ou que
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