Essai Lugeon [PDF]

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Essai lugeon PRINCIPE L'essai Lugeon est essentiellement destiné à évaluer les possibilités de circulation de l'eau dans une roche ou une maçonnerie. Il consiste à injecter de l'eau sous pression dans une cavité constituée d'une portion de forage de dimensions connues, et à mesurer le débit d'injection pour différents paliers de pression, pendant un temps donné. La cavité est réalisée dans le sol à la base d'un forage. Elle est limitée à sa partie inférieure par le fond du forage et à sa partie supérieure par un obturateur. Un tube d'injection relie cette cavité à la surface du sol. Le résultat de l'essai est un paramètre qualitatif d'absorption d'eau exprimé en unité Lugeon, laquelle correspond à un débit d'un litre par minute par mètre de longueur sous une pression de 1 MPa maintenue constante pendant 10 minutes. APPLICATION L'essai Lugeon s'applique au matériaux rocheux, maçonneries ou aux sols dont les caractéristiques mécaniques acceptent une pression d'eau compatible avec la réalisation de l'essai, soit 1 MPa. Avantages Le principal avantage de cet essai est sa relative simplicité de mise en œuvre. Il permet de mettre en évidence des hétérogénéités de perméabilité dans les matériaux rocheux. Limitations La méthode ne s'applique pas aux sols meubles mais uniquement aux roches et sols à cohésion très élevée (> 1.5 Mpa). La perméabilité d'une roche étant essentiellement fissurale, le régime d'écoulement est généralement turbulent et donc hors du champ d'application de la loi de Darcy. En conséquence l'essai Lugeon s'apparente plus à un test qualitatif de perméabilité qu'à un véritable essai de mesure de la perméabilité. Le résultat de l'essai est un paramètre d'absorption d'eau exprimé en unité Lugeon dont la correspondance avec une véritable perméabilité est fonction notamment du diamètre de la cavité d'essai. Par ailleurs les pressions d'injection élevées peuvent conduire à des phénomènes de colmatage ou de claquage des terrains qui perturbent l'interprétation du résultat de l'essai. MISE EN OEUVRE Réalisation de la cavité En l'absence de spécification particulière propre à l'étude à réaliser, la cavité aura une hauteur ou longueur (L) de 3 mètres pour un diamètre (B) compris entre 75 et 140 mm. Le forage est réalisé à l'eau claire ou à l'air et nettoyé par lavage, avant introduction d'un obturateur dilatable descendu en forage avec la tubulure d'injection d'eau. Afin d'éviter toute fuite, cet obturateur est mis en place en appliquant une pression corrigée de la résistance de l'appareillage, supérieure d'au moins 0,5 MPa à la pression maximale de l'eau dans la cavité lors de la procédure d'essai.

Étalonnage de la tubulure et mesures préliminaires Lorsque la mesure de pression dans la cavité n'est pas réalisée au moyen d'un capteur en place dans la cavité, un étalonnage des tubulures est nécessaire. Cet étalonnage est effectué en plaçant l'extrémité libre de la tubulure à l'altitude du conditionneur de pression et en mesurant les valeurs de pression (ΔPc) pour différents débits constants (Q) recouvrant la gamme d'utilisation de la pompe. Réalisation de l'essai Avant le début de la procédure d'essais, le niveau de la nappe dans le forage au-dessus de la cavité et la pression de l'obturateur sont mesurés. Un cycle d'injection d'eau est réalisé. Il débute par une série de paliers constants de pressions successives croissantes mesurées en surface à 0,2 MPa – 0,4 MPa – 0,6 MPa – 0,8 MPa – 1,0 MPa, auxquels succèdent une série de paliers constants de pressions successives décroissantes mesurées en surface à 0,7 MPa – 0,5 MPa – 0,3 MPa – 0,1 MPa. Durant chaque palier d'une durée de 10 minutes, les volumes injectés sont mesurés toutes les minutes et le niveau de la nappe dans le forage au dessus de la cavité ainsi que la pression dans l'obturateur sont contrôlés.