PROCESSUS D’INFILTRATION

PROCESSUS D’INFILTRATION

PARTICULES EN SUSPENSION

Les particules en suspension sont d’une manière générale les fines particules solides non dissoutes. La présence de matières non dissoutes dans l’eau engendre ce qu’on appelle la turbidité. Ces matières peuvent être des émulsions, des colloïdes ou des particules en suspension. Les origines des particules en suspension sont nombreuses et diverses. Elles sont généralement le produit de l’érosion mécanique des sols et des lits fluviaux. Elles peuvent provenir aussi de la dislocation de la matrice poreuse due à des changements de pH ou de potentiel redox ou à tout changement physicochimique du milieu. La fragmentation de la roche mère sous l’effet d’actions érosives internes, dues par exemple à des pompages, peut constituer une source de particules dans le milieu poreux [Rousseau, 2003]. Ces particules élémentaires peuvent être classées selon leur composition aussi en particules minérales ou en particules organiques. La quantification de ces particules se fait par une mesure optique utilisant de nombreux systèmes. Afin de contrôler l’éventuelle fixation des matières en suspension au sein du milieu poreux, il est nécessaire de mesurer la concentration massique en particules. Les particules peuvent avoir des tailles allant d’une fraction de millimètre jusqu’àquelques nanomètres. La gamme de tailles de particules typiques est présentée sur la figure 1.2 avecquelques indications associées.Les tailles limites qui déterminent si une particule est particule en suspension ou particule colloïdalesont graduelles selon les auteurs et néanmoins arbitraires. Cependant la définition la plus courantedes particules colloïdales situe leur taille entre 1 nm et 1 μm. Cette limite plutôt arbitraire, peut êtrelargement justifiée (Elimelech et al.1995) par les éléments suivants :le plus souvent les particules sont observées à l’aide d’un microscope optique et il est trèsdifficile de distinguer les particules plus petites (inférieures à 0,5 µm) que la longueurd’onde de la lumière ordinaire. Ainsi les particules colloïdales, comme définies cidessus,sont largement invisibles sous microscope optique, alors que les particules en suspensionsont facilement observables.la vitesse de sédimentation dépend du diamètre au carré de la particule, et les particulesinférieures à 1µm tendent à se décanter très lentement. Ainsi les particules colloïdalesrestent longtemps à l’état dispersé, alors que les particules en suspension se déposent trèsrapidement sous l’effet de la gravité.La surface spécifique des particules (surface par unité de masse ou de volume) estinversement proportionnelle à la taille des particules. Les processus qui se développent ensurface, notamment l’adsorption, deviennent plus significatifs pour les petites particules, et 1µm est la taille au dessous de laquelle les effets de surface commencent à prédominer.Certaines interactions entre particules, souvent connues sous le nom d’interactionscolloïdales ou forces de surface, sont proportionnelles à la taille de la particule. Les forces externes telles que celles qui surviennent sous les effets gravitationnels et hydrodynamiques dépendent plus fortement de la dimension de la particule. Par exemple, la force d’attraction gravitationnelle est proportionnelle à la masse de la particule et donc à sa dimension au cube. Les forces hydrodynamiques, qui résultent de l’écoulement, dépendent de la dimension de la particule au carré. Il s’ensuit que, plus la taille de la particule est petite, plus l’interaction colloïdale devient relativement significative par rapport aux forces externes. Encore, la limite 1µm est le diamètre commode. La mobilisation des particules dans les sous sols est due aux perturbations physicochimiques telles que l’augmentation du pH de l’eau. et de sa salinité [Grolimund, 2001] ou l’augmentation de la vitesse d’écoulement par un pompage par exemple [Gruesbeck, 1982]. Dans l’alimentation artificielle des aquifères et la prospection pétrolière, il est possible que l’injection rapide de l’eau produise un cisaillement hydrodynamique qui mobilise les particules se trouvant à côté des puits [Ryan, 1996]. Cet effet peut être un souci dans beaucoup d’essais sur le terrain dans le transport de particules, car les injections rapides pour un essai peuvent mobiliser les particules naturellement immobiles ou les particules injectés et attachés dans les essais précédents.

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Table des matières

Avant propos
Résumé, Abstract
Liste des figures, Liste des tableaux, Liste des photos
INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE 1. PROCESSUS D’INFILTRATION : ÉTUDE BIBLIOGRAPHIQUE
1.1 Introduction
1.2 Aperçu général sur le processus d’infiltration
1.3 Potentiel de l’eau dans le sol
1.4 Succion et relation entre les paramètres hydrodynamiques
1.5 Techniques de Mesure de la conductivité hydraulique
1.6 Différentes méthodes de mesure de la teneur en eau des sols
1.7 Conclusion
CHAPITRE 2. ÉTUDE PHYSIQUE DES ÉCOULEMENTS DANS LES MILIEUX POREUX NON SATURÉS
2.1 Introduction
2.2 Équations générales des transferts
2.3 Écoulement isotherme de l’eau pure dans un sol non saturé: approche monophasique
2.4 Cas particuliers d’une infiltration
2.5 Formulation analytique du processus d’infiltration
CHAPITRE 3. ÉTUDES EXPERIMENTALES DU TRANSFERT D’EAU DANS UN SOL NON SATURÉS
3.1 Introduction et but de l’étude
3.2 Caractéristiques du matériau utilisé
3.3 Procédure expérimentale et dispositif de l’essai d’infiltration
3.4 Résultats d’essais : Analyses et Interprétations
3.5 Interprétation des résultats à l’aide du modèle de Philip
3.6 Conclusions
CHAPITRE 4. ÉTUDE DES PROFILS DE TENEURS EN EAU ET DE SUCCION
AU COURS D’UNE INFILTRATION VERTICALE
4.1 Introduction
4.2 Procédure expérimentale et dispositif de mesure
4.3 Procédure de mesure et validation de la méthode
4.4 Détermination des profils hydriques et de succion en régime transitoire
4.5 Étude de l’influence de la teneur en eau initiale
4.6 Étude de l’influence de la charge hydraulique h0
4.7 Conclusion
CHAPITRE 5. ÉTUDE DES MÉTHODES D’INTERPRÉTATION DES ESSAIS
D’INFILTRATION IN SITU
5.1 Introduction
5.2 Types d’essais d’infiltration
5.3 Mise en œuvre des essais d’infiltration en place
5.4 Exploitation des mesures d’infiltration
5. 5 Application et interprétation des essais d’infiltration en place
CHAPITRE 6. ANALYSE BIBLIOGRAPHIQUE DES DÉFORMATIONS INDUITES PAR LA SÉCHERESSE DANS LES SOLS FINS
6.1 Introduction
6.2 Définition de la sécheresse
6.3 Minéralogie des argiles et interaction eau-argile
6.4 L’aléa sécheresse et ses effets sur les bâtiments
CHAPITRE 7. ÉVALUATION DE LA GRAVITE DES SÉCHERESSES GEOTECHNIQUES
7.1. Introduction
7.2. Les facteurs de dommages exceptionnels7.3. Stratégie et réflexion sur l’évaluation de la sécheresse en géotechnique
7.4. Applications
7.5. Analyse détaillée de l’indice de sécheresse
7.6. Conclusion
7.7. La sécheresse des régions arides
CONCLUSION GENERALE
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES