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Wikigeotech:Piézomètre à tube ouvert

De Wikigeotech
exemple de relevé piézométrique dans un tube percé (information des niveaux d'eau dans un déblai)

Sommaire

PRINCIPE

La mesure consiste à déterminer le niveau d'eau dans le sol grâce à un tube piézomètrique posé spécifiquement à cette fin, et mis à la pression atmosphérique.

L'opération consiste :

  • à placer dans un forage un tube crépiné dans un horizon saturé ;
  • à mesurer, après stabilisation, la distance entre le toit de l'eau dans le tube et la surface du sol ;
  • à mesurer la pression hydrostatique en un point du tube.
Piezometre principe.bmp

APPLICATIONS

La pose d'un piézomètre permet la détermination du niveau d'eau dans un tube ouvert placé dans un horizon dont la perméabilité globale estimée est supérieure à 1x10-7 m/s.

Avantages

Le mode de mise en oeuvre d'un piézomètre est relativement simple à réaliser ; le coût principal est celui engendré par le forage réalisable avec des matériels de forage géotechnique usuels.

Le coût de réalisation du piézomètre peut être optimisé en posant le piézométre dans un forage utilisé pour d'autres usages (paramètres de forage, essai pressiomètriques).

Les matériels et matériaux nécessaires à la réalisation du piézomètre (tube lisse, tube crépiné, gravillons calibrés ou gaine géotextile pour le filtre, argile expansive pour le bouchon étanche) sont disponibles en standard chez les fournisseurs de matériel géotechnique.

Le matériel de mesure, sonde à eau dans la majorité des cas, est très facile d'utilisation.

L'utilisation d'un capteur de pression ou de niveau, parfois couplé à un enregistreur pour un suivi en continu, rendra cette méthode certes plus onéreuse (coût de l'équipement) mais aura l'avantage (si enregistreur paramétrable) de suivre en continu l'évolution des variations altimétriques du toit de la nappe et de réduire les déplacements sur site.


Limitations

Cette méthode n'est pas adaptée aux formations de perméabilité < 1x10-7 m/s. La méthode du simple tube piézomètrique ouvert sans capteur de pression immergé nécessite des déplacement fréquents, donc, onéreux si on désire suivre précisément la piézomètrie d'un site sujet à de fluctuations rapides.

Un forage existant ne sera exploitable que si il n'a pas nécessité l'utilisation d'une boue, même biodégradable (bentonite par exemple) ni même d'un fluide de forage autre que l'eau (utilisation d'additifs de type polymères par exemple).

Précautions d'emploi

Lors de la réalisation de la cavité nécessaire à la pose du tube, noter dans la mesure du possible les venues d'eau, les nappes captives. La partie crépinée sera réalisée, soit sur toute la hauteur, soit au niveau d'un aquifère repéré auparavant ; un bouchon étanche sera réalisé de part et d'autre de la partie crépinée.

La réalisation du piézomètre peut être perturbée lors de la présence de nappe en charge.


MISE EN OEUVRE

La mise en oeuvre d'un piézomètre nécessite au préalable la réalisation d'un forage (le plus souvent en mode destructif, mais d'autres modes sont aussi envisageables, comme après un carottage ou une tarière) avec ou sans utilisation de tubage provisoire (laissé à l'appréciation du sondeur et fonction des horizons traversés).

Le tube piézomètrique posé dans son forage sera nettoyé par lavage ou par émulsion d'air.

Le tube est ensuite fermé et équipé en tête par une protection métallique sécurisée si possible et adaptée au site (bouche à clé par exemple).

La tête du tube est géo-localisé pour un repérage simple lors des mesures.

Précaution de mise en œuvre sur le terrain

En cas de doute de fonctionnement ou de son positionnement dans des horizons peu perméables, on observera la remontée de l'eau après vidange du tube ; La réalisation et le positionnement de la partie crépinée sont les points les plus sensibles de la pose du piézomètre ;

La pose des bouchons étanches est particulièrement importante pour éviter l'infiltration d'eau pluviale (faussant la mesure du niveau piézométrique) et pour éviter d'éventuelle pollutions de la nappe par les eaux de surface. La réalisation de ces bouchons est donc primordiale.

Il convient de s'assurer du respect de l'arrêté du 11 septembre 2003 relatif aux forages pour surveillance des eaux souterraines.


Personnel

  • connaissance et respect de la norme d'essai française[1] et d'origine européenne[2];
  • qualification de sondeur géotechnique[3]. Un sondeur expérimenté en forage d'eau peut être nécessaire pour les reconnaissances sur aquifères multiples afin notamment de prévenir toute contaminations inter-nappes ou toute pollution par les eaux de surface.

MESURE, INTERPRETATION

Conforme à la norme NF P 94-157-1[1] et NF EN ISO 22475-1 (2007)[2].


L'objectif est de tracer un graphe des variations altimétriques du toit de la nappe en fonction du temps, et :

  • de constater l'importance des variations altimétriques dans le temps. Pour cela seul un suivi sur 1 an (au moins) permet l'observation d'un cycle complet des variations du toit de la nappe incluant les périodes estivales (niveau bas) et les périodes hivernales (niveau haut) ;
  • d'évaluer l'importance des besoins de drainage ou de rabattement en cas d'intersection entre le toit de la nappe et la cote du projet (fil rouge, arase de terrassement, cote de fondation superficielle, etc.).
  • de définir les essais complémentaire en cas de nappe avérée (essai de pompage par exemple, prélèvements d'eau ...)

COMMANDE

Préalablement à la commande, il conviendra de s'assurer du respect des contraintes imposées par la loi sur l'eau. En l'occurence, il peut être nécessaire de procéder à une déclaration auprès des service ad hoc avant toute opération de pose de piézomètre en vertu de l'article 1.1.0 spécifique aux :

"Sondage, forage, création de puits ou d’ouvrage souterrain, non destiné à un usage domestique, exécuté en vue de la recherche ou de la surveillance d’eaux souterraines ou en vue d’effectuer un prélèvement temporaire ou permanent dans les eaux souterraines y compris dans les nappes d’accompagnement de cours d’eau…" D.


Les points suivants nécessitent des précisions lors de la commande :

  • Repérer le forage sur un plan ;
  • Définir la position et la hauteur de la crépine ;
  • Définir le type de filtre, gravillons calibré ou géotextile ;
  • Définir la position et la hauteur du ou des bouchons étanches ;
  • Selon les enjeux environnementaux, exiger une qualification des équipes en charges des forages (CQP foreur d'eau) ou des références qualité en matière de maîtrise des forages d'eau (charte qualité).

CONTRÔLE DE LA PRESTATION

  • Sur le terrain : vérification de l'implantation, profondeur, mode de réalisation et position de la crépine ;
  • contrôle des moyens de mesures utilisés et calage de ceux-ci si utilisation d'un capteur de pression ou de niveau après stabilisation du niveau d'eau dans le tube ;
  • vérification de la phase de vidange puis observation de la remontée de l'eau si doute de fonctionnement ou terrains peu perméable.


RÉFÉRENCES

  1. 1,0 et 1,1 AFNOR (1996) NF P94-157-1. Sols : Reconnaissance et Essais - Mesures piézométriques - Partie 1 : Tube ouvert.
  2. 2,0 et 2,1 NF EN ISO 22475-1 (2007). Reconnaissance et essais géotechniques − Méthodes de prélèvement et mesurages piézométriques − Partie 1 : Principes techniques des travaux.
  3. 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.
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