Piézomètre

Piézomètres

Les Piézomètres sont fréquemment utilisés dans l’ingénierie civile pour contrôler la pression interstitielle ou le niveau de la nappe phréatique. 

Les applications principales sont : Barrages en terre et remblais, pression de soulèvement dans les fondations des barrages, niveau de nappe, pression interstitielle, surveillance des fuites, pression de pore agissant sur le soutènement des tunnels, pentes instables, essais de pompage et vidanges, fondations et fouilles avec murs de soutènement.
La classification des piézomètres et la sélection d’un modèle sont des thèmes les plus difficiles à régler dans le domaine de la surveillance géotechnique. Ainsi, la meilleure solution permettant la mesure des pressions interstitielles ou le niveau d’eau (dans le sol, la roche ou à l’interface entre le sol et la structure) est celle qui prend en compte la perméabilité du sol et la cible mesurée.
Les deux grandes familles de piézomètres sont les « piézomètres ouverts » et les « piézomètres fermés ».
Les piézomètres à tube ouverts (aussi appelés piézomètres standpipe - à tube rigide) sont des colonnes composées d’un filtre en partie inférieure (filtre poreux Casagrande ou tube perforé) et d’un tube simple ou double qui connecte le filtre à la surface. L’eau pénètre dans le filtre et après un certain temps (fonction de la perméabilité du sol), atteint un niveau d’équilibre. Si le filtre n’est pas isolé dans une couche géologique particulière ou s’il est enterré dans le niveau phréatique, le piézomètre ouvert mesurera le niveau de la nappe. Par contre, si le filtre est isolé à un niveau particulier et recueille ainsi uniquement l’eau de ce niveau choisi, alors le piézomètre ouvert mesure la pression interstitielle à ce niveau. On parle dans ce cas d’un piézomètre Casagrande, fréquemment utilisé dans les sols moyennement perméables. Les piézomètres ouverts sont mesurés en utilisant un indicateur de niveau d’eau (WLI), aussi appelé profondimètre, ou avec un capteur de pression relatif (modèle SISGEO P252R). Un capteur de pression absolu peut également être utilisé si la pression atmosphérique est compensée pour obtenir des résultats exacts.
Les piézomètres fermés sont directement enterrés dans le sol, la roche ou à l’interface entre la roche/le sol et une structure, à la profondeur où la pression interstitielle doit être mesurée. Le capteur de pression absolue (appelé généralement « piézomètre ») existe avec différentes porosités de filtre, en fonction de la perméabilité du sol, et avec différentes technologies de mesure. Les piézomètres résistifs sont typiquement utilisés pour la surveillance à court terme et des mesures rapides, comme lors des essais de pompage. Les piézomètres à corde vibrante sont utilisés dans les cas où une fiabilité à long terme est nécessaire, comme par exemple dans les projets de barrage.
Lorsqu’une surveillance multi-niveaux de la pression interstielle est nécessaire, la solution la plus adaptée est d’utiliser une chaîne de plusieurs piézomètres à corde vibrante (modèle PK45M). La technique d’installation recommandée est la méthode « fully grouted » (cimentation complète), permettant une mise en œuvre simple et rapide, ainsi qu’une réaction rapide des capteurs aux changements de pression dans le sous-sol. Dans certaines situations, l’installation des piézomètres s’effectuera à l’intérieur d’intervalles sableux, isolés les uns des autres au moyen d’un bouchon de bentonite ou de ciment ; cependant cette mise en œuvre est complexe et sujette à de nombreux aléas.

Instruments hydrogéologiques

Les instruments hydrogéologiques de Sisgeo se classent en deux groupes : les instruments de mesure des débits dans les canaux ouverts et les systèmes de surveillance automatique du niveau d’eau.
Surveillance du débit par l’utilisation d’un déversoir à échancrure triangulaire : le principe de fonctionnement est basé sur le fait que le débit de l’eau est proportionnel à la hauteur du niveau dans l’échancrure. Le niveau de l’eau s’écoulant depuis le bassin amont peut être relevé avec une échelle limnimétrique, ou en automatique à l’aide d’un capteur de pression installé à une hauteur connue dans le bassin amont. Le débit est alors calculé à l’aide d’une formule mathématique. La principale application de ce système est la surveillance des fuites dans le corps d’un barrage : la quantité d’eau perdue est un paramètre permettant d’évaluer la performance d’un barrage et surtout d’assurer la sécurité à long terme.
Le WLL est un système simple et automatique pour la surveillance du niveau et de la température de la nappe dans les piézomètres à tube ouvert, les puits, les bassins, les réservoirs et d’autres ouvrages techniques. Il se compose d’un corps cylindrique de petit diamètre contenant un capteur de pression, un capteur de température et un enregistreur de données. Le WLL doit être programmé avec un PC pour activer les mesures automatiques et il est ensuite attaché à un câble en acier pour être descendu dans le forage. Le programme de configuration du WLL permet également le téléchargement des données et la génération de graphes et de tableaux de données.