A generalized variable-head borehole permeameter analysis for saturated, unsaturated, rigid or deformable porous media.

Reynolds, W.D. (2015). « A generalized variable-head borehole permeameter analysis for saturated, unsaturated, rigid or deformable porous media. », Engineering Geology, 185, p. 10-19. doi : 10.1016/j.enggeo.2014.11.019  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

La méthode du perméamètre à charge variable constitue une norme internationale de longue date de mesure de la conductivité hydraulique pour les champs saturés, KCS, dans les milieux poreux naturels ou artificiels. Son application reste toutefois limitée, car la théorie traditionnelle du perméamètre à charge variable ne s’applique pas aux milieux poreux non saturés ou déformables et parce qu’il est nécessaire d’avoir une connaissance précise des conditions aux limites à l’interface de la grille du puits pour déterminer précisément KCS. Cette étude étend la théorie traditionnelle du perméamètre à charge variable et inclut les milieux poreux saturés, non saturés, rigides et déformables, et elle clarifie les conditions aux limites à l’interface de la grille. À l’aide d’une analyse récente élaborée pour des milieux poreux rigides et non saturés, nous montrons (par le théorème de la conservation de l’écoulement et de la hausse totale) que le changement dans la teneur en eau du milieu poreux, ∆θ, peut être étendu pour inclure les changements de la porosité (par déformation), ainsi que les changements dans le degré de saturation. Nous montrons également que, pour les milieux poreux saturés, la condition aux limites appropriée à la grille du puits est la pression de l’eau interstitielle antécédente, Ha, et que, pour les milieux poreux non saturés, elle était la pression effective du front d’humectation, ψf (ou paramètre sorptif, α*). On peut déterminer la valeur des paramètres KFS, ∆θ, Ha et ψf (ou α*) par optimisation numérique (par ex., le « solveur » du chiffrier Excel) pour ajuster la courbe de l’analyse du perméamètre à charge variable directement aux mesures de la charge du puits par rapport au temps. Toutefois, l’ajustement au graphique de vitesse (charge du puits tracée en fonction du changement de la charge avec le temps) est généralement moins problématique. Lors d’une évaluation sommaire de l’analyse étendue du perméamètre à charge variable, nous avons trouvé que KFS était déterminé avec une erreur de ≤ 7 %, ∆θ avec une erreur de ≤ 15 %, Ha avec une erreur de ≤ 1,4 %, et ψf avec une erreur de ≤ 0,5 %, ce qui est une précision plus que suffisante pour la plupart des applications. Nous concluons que la méthode du perméamètre à charge variable a été étendue avec succès et peut être appliquée à des milieux poreux saturés ou non saturés, rigides ou déformables.

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