Essai d’eau Lugeon - (NF P 94-131 – Septembre 1994)
1. Principe de l’essai L’essai d’eau Lugeon est un essai en place réalisé en sondage. Il s’applique au rocher et aux sols cohérents de résistance mécanique compatible avec la pression d’eau imposée pendant l’essai . 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.
2. Appareillage Outre le matériel de forage, il faut disposer pour réaliser l’essai : - d'un système d’obturation d’une longueur supérieure ou égale à 10 fois le diamètre du forage avec une longueur minimale de 1 m. Il est dilaté par injection d’un fluide sous pression, - d'un dispositif d’injection d’eau avec une pompe permettant un débit de 100 l/min sous une pression de 1,1 MPa, un jeu de vannes pour réglage du débit et une réserve d’eau clair d’au moins 1 m3. - d'un système de mesurage avec un compteur volumétrique, un capteur de pression de l’eau injectée, une sonde permettant la mesure de la profondeur du niveau d’eau, un chronomètre, un capteur de la pression du fluide injecté dans l’obturateur.
3. Mode opératoire Niveau statique Le niveau statique de la nappe est celui qui règne avec le forage d’essai. Confection de la cavité En l’absence d’indication sa hauteur est de 3 m et son diamètre est d’entre 75 mm et 140 mm. Le fluide de forage utilisé est l’eau claire ou l’air. Le forage est nettoyé par lavage avant essai afin d’éliminer les particules dues à la perforation. L’isolation de la partie supérieure du forage est réalisée à l’aide de l’obturateur dilatable.
Déroulement de l’essai L’eau est injectée dans la cavité sous les pressions de 0,2 MPa - 0,4 MPa - 0,6 MPa - 0,8 MPa et 1 MPa. Ensuite les pressions sont décroissantes : 0,7 MPa – 0,5 MPa – 0,3 MPa – 0,1 MPa. Durant chaque palier, la pression est maintenue constante pendant 10 minutes et les volumes injectés sont mesurés toutes les minutes. Au cours de chaque palier croissant ou décroissant sont contrôlés, la pression (p g ) sur le circuit de l’obturateur et le niveau de l’eau au-dessus de la cavité.
4. Interprétation des résultats Le tracé de la courbe pression-débit permet d’estimer l’état de fissuration du massif rocheux. Si l’écoulement est laminaire, la courbe débit pression passe par l’origine et présente une allure à peu près linéaire, légèrement concave vers les débits croissants.
Dans la pratique, on constate souvent que les courbes pression-débit sont loin de présenter des allures régulières compte tenu des variations du régime d’écoulement (laminaire ou turbulent), du colmatage et du décolmatage des fissures et de l’ouverture de celles-ci qui peut augmenter avec la pression d’injection. Il existe un certain nombre de diagrammes permettant d’interpréter ces phénomènes. Le résultat de l’essai d’eau se traduit par un paramètre d’absorption d’eau qui s’exprime en unité Lugeon et qui correspond au débit moyen injecté sous une pression de 1 MPa, exprimé en litres par minutes et ramené à un mètre de forage.
Si le débit ramené à 1,0 m de forage est de n litres/minute on dira que la perméabilité de la roche est de n lugeons. Dans le cas où il est observé un point de brisure sur la courbe pression-débit ou si le palier de 1 MPa ne peut être atteint, l’essai doit faire l’objet d’une interprétation particulière.
5. Limite d’exploitation des résultats Les lois qui régissent la circulation de l’eau dans une roche peuvent être très différentes de celles d’un sol, car la perméabilité d’une roche est une perméabilité de fissures, et quelques fois même de chenaux, alors que celle d’un sol est une perméabilité d’interstices. La distribution des fissures, leur épaisseur, remplissage et leur orientation (verticale, horizontale, inclinée) ont donc un rôle très important sur les résultats des mesures. L’uniformité de la fissuration ne peut être appréciée que par plusieurs essais répartis tant en plan qu’en profondeur. En première approche il est admis la relation Lugeon - perméabilité k du terrain : 1 Lugeon = 10 – 7 m/s
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