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Wikigeotech:Essai Lugeon

De Wikigeotech
schéma de principe de l'essai Lugeon

Sommaire

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 champs 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.

schéma de la sonde Lugeon avec double packer

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.

sonde Lugeon - photo Journées Sondages Rouen 2010

Personnel

Connaissance et respect de la norme d'essai NF EN ISO 22282-3[1]. Qualification de sondeur géotechnique[2]. Un sondeur expérimenté en forage d'eau (CQP foreur d'eau) peut être nécessaire pour les essais sur aquifères multiples (prévention des contaminations inter-nappes).

Précaution de mise en œuvre sur le terrain

  • La réalisation de la crépine est le point critique de l'essai.
  • Vérifier les étalonnages des débitmètres.
  • S'assurer que la crépine d'essai est dans un sol homogène. Le niveau de la nappe doit être connu avant l'essai. En pratique, il est souhaitable de définir la profondeur d'essai sur la base d'une reconnaissance préalable.

Rendement 

Suivant la profondeur et la perméabilité des sols testés, il peut être envisagé 2 à 4 essais par jour.

INTERPRÉTATION

Conforme à la norme NF P 94-132[3] et à la norme NF EN ISO 22282-3[1]. Une interprétation en régime transitoire et en régime stabilisé peut permettre de donner une analyse plus précise.


COMMANDE

Définir la profondeur de l'essai et la hauteur de la crépine. Si possible, définir les conditions permettant de bien isoler la crépine et d'éviter les remontées le long du tubage.
Exiger si nécessaire une qualification (CQP foreur d'eau) ou des références qualité en matière de maîtrise des forages d'eau (charte qualité).


Contrôle de prestation

  • Terrain : contrôler l'implantation, la profondeur, le mode de réalisation de la crépine, l'étalonnage des matériels
  • Interprétation : respect de la norme. Vérification du calage de la courbe théorique à la modélisation (colmatage, effet de Renard ...)

RÉFÉRENCES

  1. 1,0 et 1,1 AFNOR (2014). NF EN ISO 22282-3 "Reconnaissance et essais géotechniques - Essais géohydrauliques - Partie 3 : essais de pression d'eau dans des roches."
  2. Norme Internationale (2006). ISO TS 22475-2 "Reconnaissance et essais géotechniques − Méthodes de prélèvement par forage ou excavation et mesurages piézométriques − Partie 2 : Critères de qualification des entreprises et du personnel."
  3. AFNOR (2000). NF P 94-132 "Sols : Reconnaissance et Essais - Essai d'eau Lefranc."
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