Piezometres
La classification des piézomètres et la sélection des modèles est l’une des questions les plus difficiles dans le domaine de la surveillance géotechnique. Le choix de la bonne solution pour mesurer la pression des eaux souterraines ou le niveau d’eau dans le sol, la roche ou à l’interface entre une structure et le sol doit tenir compte de la perméabilité du sol et de l’objectif de la mesure.
Les deux principales classifications des piézomètres sont les « piézomètres ouverts » et les « piézomètres fermés ».
Les piézomètres ouverts (également appelés piézomètres à tube) sont des conduites composées principalement d’une partie inférieure avec un filtre (filtre poreux Casagrande ou tube à fente/crépine) et d’un tube plein simple ou double reliant le filtre à la surface. L’eau s’écoule à travers le filtre et atteint, après un certain temps (fonction de la perméabilité du sol), un niveau d’équilibre. Si le filtre n’est pas scellé dans une nappe phréatique donnée ou s’il est enterré dans la couche phréatique, le piézomètre ouvert indiquera le niveau de la nappe phréatique. Si, par contre, l’unité de filtration est scellée dans une certaine couche et ne recueille que l’eau de cette couche spécifique, le piézomètre ouvert mesure la pression de l’eau interstitielle de cette couche. Dans ce cas, on parle de piézomètre Casagrande.
Les piézomètres Casagrande sont souvent utilisés pour contrôler la pression interstitielle dans les sols de perméabilité moyenne. Les piézomètres ouverts sont lus à l’aide d’un indicateur de niveau d’eau (WLI), également appelé jauge piézométrique, ou d’un capteur de pression relative (modèle Sisgeo P252R). Un capteur de pression absolue peut également être utilisé si la pression barométrique est compensée à l’aide des données du baromètre local, pour obtenir des résultats précis.
Les piézomètres fermés sont intégrés directement dans le sol, la roche ou l’interface roche-sol et dans la structure au niveau où la pression interstitielle doit être surveillée. Le capteur de pression absolue (généralement appelé simplement piézomètre) est disponible avec différentes porosités de filtre, en fonction de la perméabilité du sol, et avec différentes technologies de capteur. Les piézomètres résistifs (modèle P235) sont généralement utilisés pour la surveillance à court terme et les mesures à haute fréquence, comme dans les essais de pompage ; les piézomètres à corde vibrante (modèle PK45 ou PK20) sont utilisés lorsqu’une surveillance à long terme est requise, comme dans les projets de barrage. S’il est nécessaire de surveiller la pression de l’eau à plusieurs niveaux, la solution la plus appropriée est l’installation d’une chaîne de piézomètres à corde vibrante multipoints (modèle PK45M). La technique d’installation suggérée est la méthode « cimentation complète », qui permet une installation et une réponse rapides aux variations de pression. Pour certains besoins, l’installation de piézomètres dans poches de sable filtrant, scellés par un bouchon de ciment ou de bentonite, peut être conseillée mais plus difficile à mettre en œuvre.
Les déversoirs à échancrure triangulaire (V-notch) sont des instruments de contrôle des débits dans les canaux ouverts : le principe de fonctionnement est que le débit d’eau est proportionnel au niveau d’eau au-dessus du déversoir. L’eau s’écoule dans le bassin de tranquillisation en amont et sa hauteur est mesurée à l’aide d’une échelle limnimétrique ou, pour les mesures automatiques, d’un capteur de pression installé dans le bassin de tranquillisation. Le débit dans le canal ouvert est calculé à l’aide d’une équation. L’une des applications les plus importantes est la surveillance des pertes d’eau d’un barrage : la quantité d’eau perdue est un paramètre permettant d’évaluer la performance d’un barrage et constitue une partie importante de la sécurité à long terme.
De nombreuses informations et suggestions concernant les applications des piézomètres sont disponibles dans la norme internationale ISO 18674-4 « Mesure de la pression de l’eau interstitielle : Piézomètres ».
