Transfert par infiltration de l'eau et du soluté dans les sols non saturés : utilisation de la méthode TDR (Time Domaine Reflectometry)

par Laouni Gaidi

Thèse de doctorat en Génie civil

Sous la direction de Ibrahim Alimi-Ichola.

Soutenue en 2002

à Villeurbanne, INSA .


  • Résumé

    Le travail vise une meilleure connaissance du transfert simultané de l'eau et du soluté pour un meilleur dimensionnement des dispositifs d'étanchéité. Pour suivre ce transfert en temps réel et en continu, nous avons utilisé les sondes TDR. Le dispositif expérimental mis au point nous a permis la mesure des profils hydriques et de conductivité électrique au cours de l'infiltration. Cette mesure de la teneur en eau et de la conductivité électrique des sols est nécessaire pour évaluer le taux d'infiltration, le flux d'eau dans le sol, les taux de transfert des polluants, et pour évaluer le potentiel de fuite d'une barrière étanche. Nous avons effectué une série d'essais d'infiltration dans des colonnes sur : un sable argileux, une argile (du Gault), deux couches alluvions séparées d'un géosynthétique bentonitique (GSB) et des colonnes contenant une couche drainante. L'étude de l'infiltration de l'eau et des lixiviats dans le sable argileux sous une charge nulle a montré que le processus de saturation d'un sol compacté se fait par la combinaison d'un phénomène de convection et de diffusion. L'analyse des profils de conductivité électrique a montré que le transport de soluté se fait aussi par dispersion et par convection. On a pu constater que l'infiltration d'un liquide ne dépend pas seulement du type de sol, mais dépend aussi du type de liquide et des éléments chimiques qu'il contient. L'impact des lixiviats sur le sol se traduit par la réduction du temps de transit (le lixiviat traverse plus rapidement les couches de sol) et de la teneur en eau d'équilibre c'est-à-dire la quantité d'eau que le sol peut retenir. Les résultats d'essai d'infiltration dans l'argile du Gault ont montré que les paramètres hydrodynamiques sont influencés par le type de liquide infiltré. Les valeurs de la diffusivité dans la colonne où s'infiltre le lixiviat sont supérieures aux celles mesurées dans la colonne où le liquide infiltré est l'eau pure. De même, les conductivités hydrauliques sont plus élevées dans la colonne où le lixiviat est infiltré. Il faut donc prendre en compte le type du liquide infiltré lors du dimensionnement des barrières étanches. Les paramètres hydrodynamiques sont aussi influencés par la présence d'une couche drainante au-dessous ou au-dessus d'une couche moins perméable. Une couche drainante située au dessous d'une couche peu perméable facilite le mouvement des particules fines de cette couches vers le drain. On a pu observer que la valeur de la perméabilité à saturation dans la colonne d'argile est maintenue constante au cours du temps. Par contre la valeur de perméabilité du géosynthétique bentonitique augmente au cours de l'infiltration du lixiviat de scories. Le géosynthétique bentonitique (GSB) perd progressivement sa propriété de barrière étanche lors d'un contact continu avec le lixiviat. On a remarqué qu'un contact direct entre une bentonite et un lixiviat tel que le lixiviat de scories utilisé, peut inhiber le gonflement de cette bentonite. Il faut donc éviter un flux de lixiviat à travers ce matériau. L'étude de la diffusion pure du soluté a montré que la migration des ions se fait dans les deux direction, du lixiviat vers le sol et du sol vers lixiviat. Il existe des ions qui quittent le sol et remontent vers le lixiviat. La migration étant liée à la capacité d'échange d'ions, la présence de lixiviat sur une barrière étanche peut provoquer l'appauvrissement en ions de cette barrière. Cet appauvrissement peut augmenter ou diminuer la perméabilité de la barrière. La conception de barrière étanche doit tenir compte d'un tel phénomène. Les résultats des essais ont montré que les modèles courant de conductivité hydraulique peuvent être appliqués pour la description de la percolation à travers une barrière étanche.

  • Titre traduit

    Water and solute transfer by infiltration in the unsaturated soils : Use of TDR method (Time Domaine Reflectometry)


  • Résumé

    This work aims at a better knowledge of the simultaneous transfer of water and solute for a better dimensioning of the sealing systems. To follow this transfer in real time and in continuous, we used the TDR probes. The experimental device developed allows the measurement of the moisture and electric conductivity profiles during infiltration. This measurement of the soil water content and the soil electric conductivity is necessary to evaluate the leakage potential of a sealing barrier. We carried out a series of infiltration tests in columns on: a clayey sand, a clay (of Gault), two alluvia layers separate by a geosynthetic clay liner (GCL) and columns containing a drainage material. The study of the water and the leachates infiltration in the clayey sand under a null hydraulic head shows that the compacted soil saturation process is done by the combination of a phenomenon of convection and of diffusion. The electric conductivity profiles analysis shows that the solute transport is also done by dispersion and convection. We could note that the infiltration of a liquid does not depend only on the soil type, but also depends on the type of liquid and of the chemical elements which contains. The impact of the leachate on the soil results from the reduction of the transit time and of the equilibrium water content i. E. The quantity of water which the soil can retain.

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Informations

  • Détails : 1 vol.(262 p).
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.251-262

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  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
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  • Cote : C.83(2557)

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  • Cote : 02 ISAL 0006
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