Détermination expérimentale des caractéristiques hydrodynamiques d’un sol gonflant non saturé pour la modélisation des écoulements

Experimental determination of hydrodynamic characteristics of a unsaturated-swelling soil for flux modelisation

Laboratoire d’Etude des Transferts en Hydrologie et Environnement LTHE/IMG (UJF, INPG, CNRS, URA 1512), BP 53 X, 38041 Grenoble Cedex, France

Résumé

Une méthode est proposée pour déterminer la conductivité hydraulique et la pression capillaire, en fonction de la concentration en eau, de milieux poreux partiellement saturés susceptibles de se déformer. Elle est fondée sur la description eulérienne des transferts d’eau et de particules solides. Elle s'appuie sur l'analyse en régime transitoire des profils d'humidité et de masse volumique sèche obtenus par spectrométrie gamma double-sources, couplée à des mesures de pression capillaire par tensiométrie. Les résultats présentés sont relatifs à une expérience d'infiltration verticale d'eau dans un matériau poreux compacté et gonflant librement. Le bon accord, entre les valeurs déterminées par l'approche lagrangienne, également mise en œuvre, et celles obtenues dans le cadre de la description eulérienne confirme la pertinence des hypothèses sous-tendant cette dernière. De plus, elle apparaît séduisante dans la mesure où elle peut constituer une modélisation générale des écoulements d'eau, incluant les milieux déformables et rigides.

Abstract

A method aimed at determining the hydraulic conductivity and capillary pressure of deformable porous media, as a function of its water content, is proposed. It uses the Eulerian description of the water and solid particles movements. It is based on the analysis of transient volumetric water content and dry bulk density profiles obtained by dual gamma ray technique coupled with measurements of capillary pressure by tensiometers. The results which are presented deal with experiments of vertical infiltration in swelling materials. Fair agreement between the values estimated through the Lagrangian approach which is also used and those obtained in the framework of the Eulerian description tends to demonstrate the validity of the assumptions made to establish the theory developed in the space coordinate at rest. This appears very attractive in the sense that it may be used as the general model of the water flow which includes both deformable and rigid systems.