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Secteur Géotechnologies, Hydrogéologie, Prospection géophysique (GEO³) Institut

Secteur Géotechnologies, Hydrogéologie, Prospection géophysique (GEO³) Institut de Mécanique et de Génie civil (Bât. B52/3) Quartier Polytech 1 - Allée de la Découverte 13B – B 4000 LIÈGE www.argenco.ulg.ac.be/geo3 ANALYSE SEDIMENTOMETRIQUE 1/3 ou ESSAI de LEVIGATION Principe On prélève environ 50gr-100gr de sol passant à 2.38mm ( 50gr pour un limon et 100gr pour un sol sableux). En connaissant la teneur en eau(W%), le poids sec de sol est connu. Poids sec : Wsec = Poids humide x (1/(1+w%)) ou W% = (poids humide - poids sec) / poids sec (%) Ajouter 500 cc d’eau et 125ml de défloculant (solution d’Hexa-méta- phosphate de sodium)= séparateur de particule. Repos 24h. Mixer le tout pendant 1min. Et ajout d’eau distillé pour obtenir le volume V d’un litre dans l’éprouvette. La burette est placée dans le bain thermostatisé à 20°C jusqu’à équilibre de la t° (20°C) Agiter la burette énergiquement de façon manuel pendant 1min. Replace dans le bain, et on mesure immédiatement à l’aréomètre la densité de la solution = c’est le temps t0s. Mesure à : 1min, 2min, 4 min, 8min, 15min, 30min, 1h, 2h, 4h, 8h et 24h. L’échantillon est ensuite séché à l’étuve pour réaliser le tamisage classique (voie sèche) pour les fractions comprises entre 2.36 et 74µm. (2.380mm, 1.180mm, 600µm,300µm,150µm ou 125µm) ) Description L’analyse de sédimentométrie se réalise à partir d’un sol passant au tamis 2.38mm. Il s’agit de déterminer le poids sec du sol à partir de la teneur en eau de l’échantillon, de calculer le poids volumique du sol à l’aide d’un pycnomètre et de réaliser l’essai de sédimentométrie (granulométrie des fines) par lecture des graduations présentes sur un aréomètre à différents intervalles de temps. Norme : NF P94-057 Laboratoire de Géotechnologie Figure 2: Mixeur – densimètre 0.9-1.04 – burette1000ml - thermomètre ( Controlab) Figure 1: Matériel pour un essai sédimentométrique : Bain thermostatique – burette 1000ml – densimètres - chrono Résultat SEDIMENTOMETRIE INTERPRETATION temps (sec) Lecture aréometre Rt(g/dm³) Lecture corrigé (g/dm³) Profondeur corrigé Hr(cm) Diamètre équivalent (µm) Pourcentage de grains de d< (%) 30 sec 30 1021 1019.54 10.772 63.12 47.11 1 min 60 1018 1016.54 11.576 46.27 39.88 2 min 120 1017 1015.54 11.844 33.09 37.47 4 min 240 1016 1014.54 12.112 23.66 35.05 8 min 480 1014.8 1013.34 12.4336 16.95 32.16 15 min 900 1013.5 1012.04 12.782 12.55 29.03 30 min 1800 1012 1010.54 13.184 9.01 25.41 1 heure 3600 1011 1009.54 13.452 6.44 23.00 2 heure 7200 1009.7 1008.24 13.8004 4.61 19.87 4 heure 14400 1008.5 1007.04 14.122 3.30 16.98 8 heure 28800 1007.5 1006.04 14.39 2.35 14.56 24 heure 86400 1006 1004.54 14.792 1.38 10.95 Remarque : Lecture au dessus ménisque. L’aéromètre doit être placé 1 min. avant chaque nouvelle mesure. Secteur Géotechnologies, Hydrogéologie, Prospection géophysique (GEO³) Institut de Mécanique et de Génie civil (Bât. B52/3) Quartier Polytech 1 - Allée de la Découverte 13B – B 4000 LIÈGE www.argenco.ulg.ac.be/geo3 Laboratoire de Géotechnologie ANALYSE SEDIMENTOMETRIQUE 2/3 ou ESSAI de LEVIGATION Calcul A chaque lecture R, calculer Rr (valeur corrigé ou réelle) et la hauteur effective (Hr) au moyen des tableaux d’étalonnage de l’aréomètre Détermination Rr A.Correction de la lecture La correction du ménisque et du défloculant : = -3.4 pour une t° de 20°c Rr = Rt(lecture) - 3.4 Note : calcul du Rr pour une t° différente de 20°c Rr = Rt + Kt + Km – Kd où Rt = lecture à t° x Kt : correction de température de l’aéromètre Km : correction du ménisque Kd : correction du défloculant Km C’est la différence de lectures entre la lecture en haut et en bas du ménisque pour l’eau distillée. Km= 0.1 Kd C’est la lecture de l’aéromètre d’une éprouvette d’étalonnage dont le contenu est de 125 ml de la solution de Hexamétaphosphate de sodium jaugée à 1L. Kd= 3.5 Kt La correction de t° se fait : Soit on la néglige Kt =0 Soit on tient compte de la dilatation du verre Kt=(Gc-Gw)-25E-06(t-tc) avec Gc=densite eau à tc°; Gw=densité eau t° tc= t° de calibration ; t°=t° de mesure Soit donnée par calibration de l’aréometre (voit norme NF P94-057) B. Déterminer, le diamètre des grains pour chaque Rr soit au moyen de l’abaque de Casagrande, Dp = Factor * sqr[Hr (cm)/temps (min)] soit par la formule de stokes Dp(cm) = Sqr[18 η/g(γs-γw) * (Hr/t) ] avec t(sec) ou Dp(mm) = Sqr[30 η/g(γs-γw) * (Hr/t) ] avec t(min) η = viscosité (g/cm.s) g=pesanteur=981 cm/s² Hr = hauteur de sédimentation (cm) au temps t (en l’absence de la mesure de γs , prendre 2.67) C. Calculer le pourcentage de grains de diamètre inférieur ou égale : p(%) = 100 . Vs x γs x γw x (a.Rr- Lz) Pdsec γs – γw où Pdsec est le poids du sol sec (kg ou gr) Vs est le volume de liquide dans la burette (m³ ou dm³) ; 1L=1E-3m³=1dm³ Lz = lecture du zéro (dans liquide seul) a = Coefficient de transformation Rr= lecture corrigée γs et γw en kg/m³ ou gr/cm³ Figure 3: Abaque de Casagrande Correction du K t en fct(t°) de l'aéromètre y = 0.0002x 3 - 0.0201x 2 + 0.3931x + 0.5999 -3 -2 -1 0 1 2 3 1 0 1 5 20 25 30 35 40 T° Densité de l'eau en fct(t°) y = 3E-08x 3 - 7E-06x 2 + 5E-05x + 0.9999 R 2 = 1 0.995 0.9955 0.996 0.9965 0.997 0.9975 0.998 0.9985 0.999 0.9995 1 0 5 10 15 20 25 30 35 T° densité Viscosite en fct(t°) y = -7E -05x3 + 0.0086x2 - 0.5127x + 17.423 2 4 6 8 1 0 1 2 1 4 0 5 1 0 1 5 20 25 30 35 T° viscosit . Figure 4: Abaque Densité(g/cm²) et viscosité(10-3 g/cm.s) de l’eau en fonction de la température Figure 5: Abaque cœfficient de correction lecture ménisque en fonction de la température ANALYSE SEDIMENTOMETRIQUE 3/3 ou ESSAI de LEVIGATION Secteur Géotechnologies, Hydrogéologie, Prospection géophysique (GEO³) Institut de Mécanique et de Génie civil (Bât. B52/3) Quartier Polytech 1 - Allée de la Découverte 13B – B 4000 LIÈGE www.argenco.ulg.ac.be/geo3 Laboratoire de Géotechnologie Détermination de Hr ( dépend de l’aéromètre) Vu la formule ci-contre, pour cette aéromètre Hr =( 10.62 – dl) + ½(13.89-65/27.81) = (10.62-dl) + 5.78 avec dl=(Rr-Lz)xb avec b=8.05cm/30graduations=0.268 Lz=lecture du zero (=1000) Rr en g/dm³ Dl représente le déplacement de l’aéromètre entre la valeur lue corrigé Rr et la graduation 1000 (Lz) Æ Hr (cm)r= h+(1000*b) + 5.78 – b* Rr ou h=10.62cm Æ Hr= 284.4 – 0.268 Rr (cm) Soit l’abaque est donnée et donc on peut écrire la formule Hr=fct(Rr) -> Hr=283.54-0.2672 Rr y = -0.2672x + 283.54 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 1000 1005 1010 1015 1020 1025 1030 1035 uploads/Litterature/ essai-sedimentometrie-pdf.pdf