Conclusion générale CONCLUSION GÉNÉRALE

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1 CONCLUSION GÉNÉRALE Dans un centre de stockage de déchets, la réalisation d une barrière de sécurité passive a pour but l obtention d un confinement continu, homogène, présentant l épaisseur et les caractéristiques de perméabilité requises par la réglementation en vigueur. Le travail de recherche présenté dans ce mémoire a pour principal objectif de proposer des outils permettant de s assurer de la représentativité des mesures réalisées qui serviront à la caractérisation globale du site. Cette thèse a également été motivée par un souci d amélioration de la rapidité des contrôles réalisés in situ. Dans la première partie, nous avons recensé les paramètres affectant la perméabilité et la résistivité des sols en général, et des argiles compactées en particulier. La compréhension de la structure interne des sols et des différents facteurs les affectant, nous permet d anticiper comment la perméabilité et la résistivité vont varier en fonction de la variation de l un des paramètres. Selon certains auteurs, la perméabilité et la résistivité des argiles compactées sont corrélées dans certains cas. Nous avons cherché à approfondir cette piste, afin de généraliser l utilisation des méthodes géophysiques pour la prévision de la perméabilité. L étude bibliographique recense les principales méthodes géophysiques, et conclut à l adéquation des quadripôles électriques et électrostatiques, ainsi qu aux méthodes électromagnétiques FDEM, et plus précisément l EM38 dont la profondeur d investigation est adaptée aux épaisseurs des barrières argileuses des centres de stockage de déchets. L utilisation d infiltromètres fermés permet d imposer une charge hydraulique, qui contribue à accélérer le processus d infiltration, et présente un intérêt pour la mesure des très faibles perméabilités par rapport aux infiltromètres ouverts dont le domaine d application est limité à des perméabilités supérieures à m/s. Nous avons équipé les infiltromètres simple anneau fermé et les perméamètres à paroi rigide utilisés en laboratoire de capteurs de pression et nous avons mené un programme de recherche sur la méthode du choc impulsionnel. Les résultats des essais de perméabilité aux chocs impulsionnels, présentés au chapitre IV, ont montré que la méthode permet de fournir une bonne estimation de la perméabilité d un matériau quand on remplace le coefficient de compressibilité de l eau par le coefficient de compressibilité de l ensemble du dispositif de mesure déterminé expérimentalement. L avantage de la méthode du choc impulsionnel est sa rapidité. Dans le calcul de la perméabilité des sols initialement non saturé, nous utilisons la charge d entrée d eau. Nous avons montré l importance de la prise en compte de cette charge dans les calculs, en particulier pour les sols peu saturés. En effet, nous avons remarqué que plus le degré de saturation initial est faible, plus la charge d entrée d eau (en valeur absolue) est forte. Cette charge est obtenue dans certains cas après des temps d essai longs. Nous avons montré que la détermination de cette charge à partir des relations Q = f(h) donnait de bons résultats. Cependant, l évaluation de la perméabilité par la méthode du choc impulsionnel n est pas toujours applicable, en particulier pour les sols gonflants. Il est donc important de vérifier son applicabilité en laboratoire préalablement à une utilisation in situ. 277

2 On notera également l intérêt de la méthode hyperbolique pour l estimation, dans les premiers temps d essai à charge constante, de la vitesse d infiltration en régime permanent et du gradient hydraulique correspondant. L interprétation des essais à charge constante par la méthode hyperbolique est très satisfaisante et permet une estimation correcte de la perméabilité en dix fois moins de temps que pour l interprétation par la méthode conventionnelle (NF X30 424). Afin de contrôler la perméabilité horizontale de l ensemble des couches constituantes de la barrière d argile, nous avons développé un appareillage particulièrement adapté à la mesure au choc impulsionnel. Les premiers résultats obtenus sont encourageants. Nous avons aussi équipé de capteurs de pression les dispositifs déjà existants au laboratoire. La méthode d interprétation directe et celle de Bredehoeft et Papadopoulos donne des résultats très satisfaisants quand on remplace le coefficient de compressibilité de l eau par celui mesuré expérimentalement. L étude en laboratoire de la résistivité du sol est une étape nécessaire avant de décider de la pertinence ou non de ce paramètre pour la prévision de la perméabilité d une barrière étanche dans les centres de stockage de déchets. Au chapitre V, nous présentons des études menées en laboratoire sur différentes argiles, qui montrent que la perméabilité et la résistivité sont corrélées d une manière unique, indépendante de l énergie de compactage. Dans certains cas, nous avons constaté une relation inverse du coté le plus humide. Nous avons tenté de mettre en relation la résistivité électrique d un mélange sable-bentonite avec sa perméabilité dans le but d explorer la possibilité d une utilisation de méthodes géophysiques in situ pour le contrôle de l homogénéité de la barrière reconstituée. L étude a montré que la perméabilité est liée à la résistivité par une relation du type k = α.ρ β, α et β étant des paramètres dépendant de la concentration en bentonite du mélange. La variation de la perméabilité en fonction de la concentration en bentonite semble obéir à une loi du type k = X.B Y. L utilisation de la résistivité électrique pour la prévision de la perméabilité des sables traités à la bentonite doit nécessairement être accompagnée du contrôle de l homogénéité du mélange. Au cours de cette thèse, nous avons réalisé six campagnes d essais in situ. Deux barrières d argile rapportés en fonds d alvéoles ont été contrôlées, l une à l EM38 et l autre au quadripôle électrostatique MPG. Sur une partie du second site, nous avons été confrontés à la présence d une couche de sable de 30 centimètres d épaisseur au-dessus de la couche d argile. L étude a montré qu une variation de l épaisseur de la couche de sable de 5 cm provoque des contrastes de résistivité du même ordre de grandeur que ceux observés pour l argile seule. La couche de sable a masqué les contrastes de résistivité de la couche d argile. Deux couvertures d alvéoles ont été contrôlées, l une à l EM38, l autre au quadripôle électrostatique. Pour la deuxième couverture, la présence d un géodrain très résistif entre la couche d argile et la terre végétale a empêché le courant de passer. Le quadripôle n étant pas adapté à ce cas, nous avons décidé d implanter les mesures de perméabilité sur la base des cartes obtenues avec un alignement pôle-pôle et un espacement de 8 m entre électrodes. Nous avons également contrôlé une barrière d argile traitée à la bentonite, rapportée en fond d alvéole. L étude 278

3 géophysique a été réalisée à l EM38 en position horizontale et en position verticale (profondeur d investigation de 0,75 m et 1,5 m) et au Wenner avec un écartement de 1 m entre électrodes. Enfin, nous sommes intervenus sur une barrière argileuse en place. La cartographie des résistivités a été réalisée à l EM38. Les cartographies des résistivités ont permis de mettre en évidence les zones comportant des argiles de bonne qualité et/ou de forte teneur en eau et les zones d argile de plus faible teneur en eau ou de moins bon compactage. Le quadripôle électrostatique MPG et l EM38 se sont avérés très satisfaisants de par la rapidité des mesures, la profondeur adéquate d investigation et leur coût raisonnable. Les mesures au Wenner sont un peu plus longues à réaliser mais présentent l avantage de pouvoir fixer la profondeur d investigation en choisissant l espacement entre électrodes. Le Wenner est préférentiellement à utiliser pour affiner la maille de mesure dans les zones contrastées et/ou pour estimer si l hétérogénéité détectée se situe en surface, en profondeur ou sur toute l épaisseur de la couche d argile. Cette méthode peut donner une indication sur le choix de la mesure de perméabilité à l infiltromètre ou en forage. Nous avons également montré que l utilisation des méthodes géophysiques constitue un outil efficace pour le contrôle de l épaisseur de la barrière d argile en couverture. Cette méthode peut être appliquée en fond d alvéole si la couche de forme présente un contraste de résistivité important avec la couche rapportée. Dans les barrières d argile traitées à la bentonite, les cartographies des résistivités donnent des résultats satisfaisants. L étude du sol en laboratoire indique que l ajout d un pourcentage de bentonite à l argile, qui a pour effet de diminuer la perméabilité du sol, est bien détectée par la mesure de résistivité. Dans le cas des sols en place, les contrôles géophysiques permettent de mettre en évidence l existence de différents faciès. L EM38 a permis de révéler la présence d une zone d argile sableuse ne répondant pas aux critères de perméabilité attendus. Cette zone, qui n aurait pas été décelée autrement, a été purgée et remplacée par une argile disponible sur le site et recompactée. Les relations perméabilité-résistivité sont difficiles à établir in situ en raison de l influence importante de certains phénomènes. Les principaux phénomènes identifiés sont : L effet d échelle introduit par la différence entre les volumes de sols testés par les mesures de résistivité et de perméabilité et ceux des prélèvements destinés à la mesure de la teneur en eau et du poids volumique sec. La présence possible d interface entre les couches constitutives de la barrière d argile, pouvant être la cause d une augmentation des valeurs de perméabilités horizontales mesurées en forage. L eau météorique infiltrée entraîne une modification des profils de teneur en eau du matériau rapporté ou en place. Les mesures de résistivité in situ au Wenner et en 279

4 laboratoire sur les prélèvements sont influencées par ces teneurs en eau plus fortes alors que la perméabilité ne l est pas. Au chapitre V.12, nous avons proposé une méthodologie détaillée d étude et de contrôle de l homogénéité des barrières étanches. Pour compléter ce travail, nous recommandons l application de cette méthodologie d étude sur une barrière reconstituée d argile traitée à la kaolinite et d un sable traité à la bentonite. L utilisation des méthodes géophysique décrites étant satisfaisantes, nous recommandons la généralisation de leur utilisation, comme ceci est annoncé dans l actuel projet AFNOR (RP X ) «guide de bonnes pratique pour les reconnaissances géologiques et géotechniques de site potentiels d installation de stockage de déchets». Les essais de perméabilité au choc impulsionnel doivent être poursuivis, en particulier in situ, et sur les différents types de sols possibles, avec pour objectif de normaliser les essais de perméabilité au choc impulsionnel. 280

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