Ce laboratoire a deux tests pour trouver le coefficient de perméabilité: le test de perméabilité à la tête constante et le test de perméabilité à la tête tombante.
Test de perméabilité à la tête constante
- Pourquoi ce test est-il effectué?
- Comment ce test est-il configuré?
- Comment l’expérience est-elle réalisée ?
- Résultats de notre test de tête constante
- Définitions
Test de perméabilité à la tête tombante
- Pourquoi ce test est-il effectué?
- Comment ce test est-il configuré?
- Comment l’expérience est-elle réalisée ?
- Résultats de notre test de chute de la tête
- Définitions
Test de perméabilité constante
Pourquoi ce test est-il effectué?
Cet essai est utilisé pour déterminer le coefficient de perméabilité d’un sol. Ceci est important pour examiner le mouvement des contaminants dans le sol ou pour caractériser les filets d’écoulement.
Comment ce test est-il configuré?
Un sol séché à l’air est mélangé à de l’eau pour un bon compactage lorsqu’il est ajouté au dispositif de perméabilité. Une pierre poreuse est placée au fond de la chambre d’écoulement. Ensuite, le sol est compacté en couches dans l’appareil. Une autre pierre poreuse est placée sur le sol avec un ressort placé entre la pierre et le capuchon de l’appareil. Le ressort fournit un compactage supplémentaire pour le sol. Afin d’éliminer tout l’air et les vides du sol dans la chambre, un tube a été raccordé de la buse de sortie au robinet d’eau. La buse d’entrée avait un tube placé à l’extrémité de celui-ci qui menait à l’évier. L’eau a ensuite été évacuée à travers le système vers l’arrière avec la buse d’air également ouverte. Après quelques minutes, la buse d’air était fermée. L’eau a été rincée en continu à travers le système afin de réguler la température ainsi que de compacter le sol autant que possible. Après avoir déterminé que tous les vides ont été retirés du sol, nous sommes maintenant prêts à commencer le test.
Dans cet essai, un cône est accroché à un tube qui mène à la buse d’entrée. Un autre tube connecté au robinet d’eau permet à l’eau de s’écouler dans le tube. Pour commencer le test, une quantité constante d’eau doit être dans le cône à tout moment. L’eau sort du système par une buse de sortie au fond de la chambre d’écoulement. La buse est raccordée à un tube qui sert à recueillir l’eau dans un cylindre gradué.
Comment l’expérience est-elle réalisée ?
L’essai à tête constante est effectué en faisant d’abord couler de l’eau à travers le système à une vitesse constante. Pour le déterminer, on peut examiner le niveau d’eau dans le cône. S’il est toujours au même niveau, le débit dans le système est constant. Maintenant, nous avons recueilli 100 mL d’eau dans un cylindre gradué de la buse de sortie. Nous avons mesuré le temps nécessaire pour collecter 100 mL et l’avons enregistré dans notre fiche technique. Nous avons enregistré la température de l’eau alors qu’elle était dans le cylindre gradué. Il était également nécessaire de mesurer la distance verticale entre le niveau de l’eau dans le cône et la buse de sortie. Cette valeur, h dans notre section données, a également été enregistrée et prise en compte dans notre calcul du coefficient de perméabilité du sol. Le test a été effectué quatre fois au total. Un seul calcul a été effectué pour ce test, de sorte que la valeur moyenne du temps nécessaire pour collecter 100 mL a été utilisée dans ce calcul ainsi que la température moyenne.
Résultats de notre test de tête constante
Diamètre de la Chambre d’écoulement = 6,327 cm
Section Transversale de la Chambre d’écoulement = A = 30,55 cm2
Hauteur de la Chambre d’écoulement = L = 430,76 cm
Différence totale de la tête = h = 49,5 cm
| Essai Non. | Temps t, (s) |
Débit Q, (cm3) |
Température (oC ) |
| 1 | 90.23 | 100 | 26.5 |
| 2 | 110.48 | 100 | 25 |
| 3 | 117.20 | 100 | 25 |
| 4 | 122.70 | 100 | 25 |
| Average | 110.15 | 100 | 25.38 |
kT = QL = (100 cm3)(430.76 cm) = 0.008465 cm/s
Aht (30.55 cm2)(49.5 cm)(110.15 s)
a = ht = 0.009019 = 0.8971
h20 0.01005
k20 = akt = (0.8971)(0.0008465 cm/s) = 0.007594 cm/ s
Définitions
Le coefficient de perméabilité d’un sol décrit la facilité avec laquelle un liquide se déplace dans un sol. Il est également communément appelé conductivité hydraulique d’un sol. Ce facteur peut être affecté par la viscosité, ou l’épaisseur (fluidité) d’un liquide et sa densité. Le nombre peut également être affecté par la taille du vide, ou la région de non-sol, la continuité du vide, la forme des particules du sol et la rugosité de surface. C’est un facteur important pour déterminer la vitesse à laquelle un fluide s’écoulera réellement à travers un type particulier de sol.
Un filet d’écoulement est une méthode graphique par laquelle on peut caractériser l’écoulement d’un liquide à travers un sol. Lors de la réalisation des calculs associés à un filet d’écoulement, il est important de connaître le coefficient de perméabilité, ou gradient hydraulique, d’un sol.
Dans ce laboratoire, la différence de hauteur totale est définie comme la distance entre le point du cône où l’eau pénètre pour la première fois dans le système et est à débit constant jusqu’au point où l’eau sort du système à travers un tube d’écoulement et est collectée dans un cylindre gradué.
La valeur kT est le coefficient de perméabilité pour la température moyenne du fluide d’essai. Tous les coefficients de perméabilité sont normalisés à 20 oC puisque la viscosité d’un fluide dépend de la température à laquelle il se trouve. Comme indiqué précédemment, la viscosité d’un fluide affectera sa capacité à s’écouler à travers un sol.
Une pierre poreuse est utilisée pour permettre à l’eau de s’écouler librement à travers la chambre d’écoulement. La nature poreuse de la pierre n’affecte pas l’écoulement de l’eau à travers l’échantillon de sol ou hors de la chambre. Cependant, la pierre empêche tout sol de se laver avec l’eau. Cela affecterait la validité des résultats de la session de laboratoire.
Un vide est un volume d’espace occupé par l’air ou l’eau dans le sol.
Une pipette est un cylindre en verre avec des marques graduées à l’extérieur du verre. L’extrémité supérieure de la pipette est ouverte tandis que le fond de la pipette est une buse qui, dans le cas de notre expérience, est reliée à un tube qui est relié au dispositif de perméabilité. La buse permet de libérer un volume connu de liquide de la pipette.
Un cylindre gradué est un tube de verre qui est ouvert à l’extrémité et fermé à l’autre extrémité. Il est utilisé pour mesurer le volume d’un liquide.
