1 - DÉFINITIONS
1.1 - Vitesse de l’eau dans le sol
Par définition, la vitesse apparente est la valeur , rapport du débit de l’eau écoulée à la section de l’échantillon de sol. En fait, la vitesse réelle (entre les grains) moyenne est où n est la porosité, mais il est plus simple de raisonner sur la vitesse apparente. Dans ce qui suit, v représentera toujours la vitesse apparente.
1.2 - Charge hydraulique en un point
Considérons un point situé dans un massif saturé siège d’un écoulement permanent. Soit u la pression de l’eau en ce point et z sa cote par rapport à un repère quelconque. La charge hydraulique en ce point, est par définition : h = u / γw + z - v2/ (2.g).Or les vitesses dans les sols sont toujours faibles rendant négligeable le terme en v2/ 2g. D’où : h ≈ u / γw + z.
3.1.3 - Gradient hydraulique
Dans un écoulement uniforme et unidirectionnel, le gradient i est par
définition le rapport de la différence de charge h à la longueur L du
trajet de l’eau dans le sol (cf. figure 8).
Dans un écoulement quelconque, le gradient hydraulique en M est le
vecteur de composantes (où h est la charge en
M).
Si M’ est infiniment proche de M :
Figure 8 - échantillon de sol soumis à un gradient hydraulique i =h/L
h
L
pierre
poreuse
sol
2 - PROPRIÉTÉS HYDRAULIQUES DES SOLS
2.1 - Loi de Darcy
Cette relation fondamentale s’écrit : où k est le coefficient
de perméabilité du sol. Il vaut de l’ordre de 10-8 à 10-10 m/s pour une
argile et 10-4 à 10-6 m/s pour un sable.
- Equipotentielles et lignes de courant
Les équipotentielles sont les lignes où la charge h est constante. Elles sont orthogonales aux lignes de courant puisque si dh = 0, alors (cf. figure 9).
Figure 9 - réseau de lignes de courant et d’équipotentielles
ihhh123
3.2.3 - Cas d’un barrage à drain horizontal sur substratum imperméable
Considérons un barrage drainé horizontalement, en situation d’écoulement permanent. Nous disposons de deux conditions aux limites en régime permanent (cf. figure 10) : h = H le long du parement amont AB et h = z le long de BC (courbe de saturation).
HCA B
Figure 10 - saturation d’un barrage en terre
.....................
on va aussi traiter le Cas d’un barrage à drain horizontal sur substratum imperméable,Forces d’écoulement et forces de pesanteur dans un sol saturé,.....
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HYDRAULIQUE DES SOLS