Déroulement d’un essai d’érosion

o Montage de la cellule

Avant la réalisation de chaque série d’essai, la cellule est montée tout d’abord dans le dispositif

sans l’éprouvette de sol, puis une circulation d’eau est imposée pour assurer la saturation de la

canalisation de l’ensemble du dispositif. Ensuite la cellule est isolée du reste du dispositif par

la fermeture des vannes amont et aval et l’éprouvette de sol est montée dans la cellule. La vanne

en amont de la cellule et les vannes de purge sont ouvertes et l’air est chassé des différents

compartiments de la cellule. Ensuite la vanne avale est ouverte et un écoulement à faible

différentiel de pression (de l’ordre de 10 kPa) a permis d’assurer la saturation complète de tout

le dispositif. Cette dernière étape permet aussi d’évacuer les particules solides pouvant être

présentes dans le conduit, suite au forage, et qu’il est nécessaire d’évacuer pour ne pas altérer

le signal de turbidité durant l’essai d’érosion.

o Application de la pression d’entrée

Pour chaque modalité d’essai, une étude préliminaire a été réalisée pour déterminer le niveau

minimal de la pression d’entrée initiale nécessaire pour amorcer l’érosion d’une éprouvette de

sol donné. Les essais ont été réalisés par augmentation progressive de la pression d’entrée

jusqu’au seuil correspondant au début de l’érosion. Les essais suivants ont été réalisés ensuite

directement avec le seuil de pression d’entrée.

Plateau mobile de la presse

Plateau fixe de la presse

Couche de sol à compacter

Moule de compactage

Support de piston

Piston de compactage

Mandrin de perçage

Foret de perçage

Guide de perçage

Éprouvette de sol

Plateau fixe du tour

Dans le cadre de cette étude, les essais ont été réalisés par imposition et contrôle de la pression

d’entrée en amont de la cellule.

Durant l’essai d’érosion, le système permet d’appliquer un niveau de pression constant à

l’entrée de la cellule (Figure II.8.a). Au fur et à mesure de l’agrandissement du conduit en raison

de l’érosion, et notamment dans le cas où les pressions imposées sont supérieures à 300 kPa, la

pression appliquée peut diminuer légèrement durant l’essai. L’essai est arrêté lorsque la

pression appliquée chute de plus de 30 % par rapport à la pression initiale.

o Déroulement d’essai et suivi du processus d’érosion

Un exemple de suivi des différents paramètres lors d’un essai d’érosion sur le limon sans

traitement est présenté dans la Figure II.8. L’évolution du processus d’érosion est suivie par le

signal de turbidité (Figure II.8.c). De manière globale, trois phases peuvent être distinguées :

 Phase 1 (0 - 10 s) : elle correspond à l’évacuation des particules de sol présentes dans le

conduit (résidus de forage). L’application instantanée du différentiel de pression en

amont peut causer aussi un arrachement des particules en amont de l’éprouvette formant

ainsi une forme conique. Cette phase n’est pas considérée dans le traitement du

processus d’érosion.

 Phase 2 (10 - 40 s) : le processus d’érosion proprement dit commence par une

augmentation rapide de la masse du sol érodée (Figure II.8.b). Le départ de particules

engendre un agrandissement progressif du diamètre du conduit, provoquant ainsi une

augmentation du débit traversant le conduit (Figure II.8.d) ainsi qu’une diminution

progressive du différentiel de pression. Dans cette phase, le taux d’érosion calculé (cf.

chapitre II.3.2) augmente suite à l’augmentation de la contrainte de cisaillement

hydraulique calculée (Figure II.8.e et Figure II.8.f).

 Phase 3 (40 - 90 s) : au début de cette phase, l’érosion des particules du sol provoque

un agrandissement important du conduit. Au-delà de ce niveau, l’augmentation du

diamètre du conduit engendre une chute du différentiel de pression entre l’amont et

l’aval de l’éprouvette (Figure II.8.b). Ceci engendre donc une diminution des particules

de sols érodées et une augmentation du débit traversant le conduit de l’éprouvette

(Figure II.8.c et Figure II.8.d). La chute du différentiel de pression appliqué provoque

aussi une diminution de la contrainte de cisaillement hydraulique appliquée (Figure

II.8.f) et qui a comme conséquence une diminution du taux d’érosion du sol (Figure

Figure II.8 : Résultats typiques d’un essai d’érosion HET réalisé sur le limon non traité

a) b)

c)

e) f)

A la fin de l’essai, l’éprouvette du sol est démontée de la cellule et le conduit rempli avec de la

paraffine liquide, ce qui permet d’accéder la forme réelle longitudinale du conduit érodé (Figure

II.9 et Figure II.10). La forme de la section transversale et son diamètre sont aussi déterminés.

Les éprouvettes avec une forme longitudinale non uniforme, ou avec des sections transversales

irrégulières n’ont pas été prises en considération.

Figure II.9 : Exemple de l’évolution de la section transversale du conduit d’une éprouvette de limon traité avec

3 % de chaux.

Figure II.10 : Forme du conduit final après érosion. Vue en coupe longitudinale réalisée après remplissage en

du conduit érodé en paraffine.

Après le traitement des résultats et le calcul de l’évolution du rayon, le taux d’érosion et la

contrainte de cisaillement hydraulique peuvent être calculés en fonction du temps. Un exemple

de la loi d’érosion déterminée à partir du traitement des données issues d’un essai HET est

donné dans la Figure II.11. L’exemple présenté montre en effet une relation linéaire entre �̇ et �.

Conduit initial (après forage)

a) b) c)

Conduit final érodé

État de l’éprouvette après compactage

(Φ3 mm) (Φ

moy

~10 mm)

Conduit final érodé

(Φ

moy

~16,5 mm)

(150 mm)

Figure II.11 : Exemple de loi d'érosion issue d’un essai HET (cas du limon sans traitement).

Dans le document Comportement hydromécanique et érosion des sols fins traités (Page 101-105)