Solutions pour réduire la cavitation

Le gaz non dissous est à l’origine de la différence entre la force de tension mesurée et la valeur théorique. Comme un système de mesure de succion de sol est constitué d’un capteur, d’une pierre poreuse et de l’eau pour éviter la cavitation, il ne doit pas y avoir d’air non dissous dans le système. En pratique, il est très difficile de remplir le système sans piéger de l'air dans des crevasses microscopiques. Pour réduire la probabilité de piégeage d'air on doit considérer les solutions suivantes (Marinho & Chandler 1995) :

⇒ l'utilisation de l'eau désaérée est importante ;

⇒ l'eau et toutes les surfaces dans le système de mesure doivent être extrêmement pures et propres ;

⇒ les surfaces de contact avec l’eau doivent être aussi lisses que possibles afin de réduire le nombre et la taille de crevasses. On peut éviter plus facilement la cavitation dans le cas de petites surfaces ;

⇒ avant toute utilisation le système devra être désaéré de l’air par l'application du vide ; ⇒ le système doit être soumis à des cycles de pressions positives (ou négatives). Cela

peut permettre la dissolution de bulles persistantes (Chapman et al. 1975, Richards & Trevena 1976) ;

⇒ la saturation du système à hautes pressions est recommandée (Harvey et al. 1944). On souligne que la cavitation peut être retardée si les noyaux sont stabilisés sous la tension. Les procédures ci-dessus permettent seulement de stabiliser les noyaux puisqu’on ne peut pas éviter l’apparition de la cavitation.

Bien que le processus de cavitation reste encore à explorer, sa connaissance actuelle permet de la retarder et ainsi d’étendre la gamme de succions mesurées par tensiométrie. L'utilisation d'un petit volume d'eau dans le système de mesure de succion est préconisée. Cependant, le volume minimal possible est limité par le déplacement du diaphragme du capteur. Etant donné que la cavitation ne se produira pas si le système est sans noyaux de cavitation, il est important d’assurer les meilleures caractéristiques de l'interface entre le sol et le système de mesure.

De plus les facteurs comme la valeur d'entrée d’air des matériaux poreux doivent également être bien pris en considération.

Un commentaire, qui résume bien le travail fait et ce qui reste encore à faire, est celui donné par Yount (1988, d’après Marinho & Chandler 1995) :

… le sujet de formation de bulle est associé à : « amusement, beauty, mystery and surprise », « … In spite of the great effort and great progress that has been made in recent years, these basic elements have not changed. There are still mysteries to be solved, and no doubt there are still many surprises just over horizon. Above all, there is beauty and delight awaiting those who venture forth. »

2 MATERIAUX ETUDIES ET

DEVELOPPEMENTS EXPERIMENTAUX

Cette partie concerne les différents développements réalisés aussi bien pour les essais au laboratoire que pour le suivi in situ. On commence par présenter les caractéristiques des matériaux utilisés. On aborde ensuite les conceptions, les difficultés rencontrées, le mode de fonctionnement et les tests effectués. Quelques perspectives en termes d’améliorations possibles dans des développements futurs sont également présentées.

Au cours de nos essais on a utilisé deux matériaux : l’argile verte de Romainville et le limon de Boissy le Châtel. On présente ici leurs principales caractéristiques obtenues à l’aide d’essais d’identification. Le site expérimental de Boissy le Châtel sera également présenté ici. Le « cœur » de ces développements est le tensiomètre, car la plupart des essais étaient concernés par la mesure directe de la succion. Dans un premier temps il a fallu effectuer une série de tests sur le tensiomètre, qui a servi à s’assurer de son bon fonctionnement, ainsi que d’autres tests concernant son aptitude à mesurer la succion dans le temps (durée de mesure suffisamment longue d’au moins deux semaines). Les résultats satisfaisants obtenus sur le tensiomètre ont permis de lancer d’autres développements concernant les essais hydro–mécaniques.

Ces nouveaux développements ont nécessité 24 mois de recherche, car on a dû procéder par pas successifs dans la conception comme dans la définition des modes opératoires. Il a fallu tester minutieusement et résoudre au fur et à mesure les difficultés rencontrées au cours de leur mise en place et les problèmes observés pendant le déroulement des tests. Le dispositif nouveau de mise en place in situ du tensiomètre a demandé une attention particulière. Ce dispositif a permis de faire une mesure directe de la succion en condition réelles in situ. Des tests préalables effectués au laboratoire ont soulevé quelques difficultés de mise en place, qui ont pu être écartées en prenant en compte des précautions adaptées. La réussite des tests au laboratoire a permis le passage à l’étape suivante : le test in situ. Ce

test s’est révélé utile et indispensable, car il a permis de lever les derniers soucis concernant la mise en place du tensiomètre.

La colonne d’infiltration a été un autre développement important. Elle comprend un tube métallique et deux embases oedométriques. Les difficultés venaient surtout du carottage des échantillons intacts de sol à l’aide d’un carottier. L’échantillon devait être le moins perturbé possible. Suivait une opération difficile : c’est l’introduction de l’échantillon carotté dans la colonne. Pendant cette opération il faut que l’échantillon de sol ne subisse pas d’efforts importants de compression, afin d’éviter qu’il se densifie et perde son état naturel. On a procédé avec précaution en utilisant une presse manuelle permettant une vitesse d’enfoncement maintenue constante.

Un dispositif permettant la mesure directe de la succion sur des échantillons de sols au laboratoire a également été mis en œuvre. Il s’agit d’une embase oedométrique modifiée avec un trou au milieu équipé d’un système de fixation du tensiomètre. Elle permet la mise en place de la pierre céramique du tensiomètre au même niveau que l’embase. On place l’échantillon de sol sur le dispositif ainsi conçu et on isole le système de l’atmosphère à l’aide d’une membrane néoprène. Les résultats obtenus ont servi à déterminer la courbe de rétention d’eau du sol étudié.