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Manuel d’installation

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1. fae 0 e LO eo N Ko o t e o Q X eu x e x a N NM co co e co co e e e e eo eo eo e Date 2007 Figure 4 16 Mesures des Irrom tres en 2007 interface sable gravier 83 4 2 4 Suivi de la performance de la barri re capillaire en termes d infiltration Fiabilit des lysim tres Pour la d termination de l infiltration des pr cipitations atmosph riques percolant la barri re capillaire six lysim tres ont t utilis s dont trois dans la couche de sable et trois dans la couche de gravier Le dimensionnement de ces lysim tres a t r alis par l quipe de g oenvironnement de l Universit de Sherbrooke en se basant sur les FCH des sols et sur la base d un d bit de percolation obtenu par le logiciel Visual HELP Le dimensionnement a t congu de telle facon que le lysim tre n influence pas l coulement La description de la proc dure du dimensionnement est r alis e par Parent et Cabral 2006b Des lysim tres de 0 6 m tre de haut taient requis pour que ceux ci mesurent ad quatement les d bits s infiltrant dans la couche de sable Puisque cette derni re n a que 0 4 m tre d paisseur le design pr sent la Figure 3 3 a t retenu D apr s des simulations num riques r alis es l aide du logiciel SEEP W lors de la conception les lysim tres seraient en mesure de r colter 85 des infiltrations Avant toute interpr tation de
2. A Orap deh 1 Cylizdre de plexiglas B 4 Tuya en tygon T te de le cellule 5 chastillon j 1 Double membrane impenn alle Pierre poreuse 1 m aper e Vaive d entr e d air Pin Famures Valve de sortie d eau Pout Valve de contr le du volume Peali Burette gradu e Pout Figure 3 6 Dispositif de montage pour l essai de laboratoire Parent 2003 j R gression van a 1 kPa 0 011 3 Genuchten 1980 n 1 47 j Donn es m 0 320 exp rimentales 0 0 77 j 6 7 0 00 j T T T T T F7 mI T T T EPP ENT kr T T rr ere T T T EFFETTI 0 1 10 100 1000 Q kPa Figure 3 7 CRE du SPD obtenue au laboratoire et liss e par le mod le de van Genuchten 1980 Parent 2006 37 Tel que mentionn la section 2 4 il est difficile d valuer en laboratoire les FCH Une des strat gies les plus souvent utilis es est d valuer exp rimentalement la conductivit hydraulique satur e et la CRE et d estimer la FCH l aide de mod le tel que pr sent au chapitre 2 Suivant cette strat gie l quation de van Genuchten 1980 appliqu e la CRE des SPD donne la FCH pr sent e la Figure 3 8 Pour obtenir cette FCH il fallait fixer une valeur pour la conductivit hydraulique satur e Selon une tude extensive faite sur la conductivit hydraulique des SPD par Robart 1998 les valeurs de conductivit hydraulique satur e se situent en
3. Pour respecter le crit re n 1 la pression la jonction lysim tre tuyau de drainage doit tre maintenue la pression atmosph rique Pour respecter le crit re n 2 il doit y avoir absence de gradient i Figure 2 6 au sommet L nergie totale hra au sommet du lysim tre l int rieure de ce dernier point A1 de la Figure 2 6 doit donc tre gale Phro au sommet du lysim tre l ext rieure de ce dernier point A2 de la Figure 2 6 Puisque l nergie d l vation h est la m me pour ces deux points 1 doit tre gale q Ceci est respect lorsque les parois du lysim tre sont assez hautes Figure 2 6 a versus Figure 2 6 b Le point de rupture de la succion pr sent la Figure 2 6 est une fonction du d bit percolant le recouvrement et arrivant au sommet du lysim tre La proc dure de conception de ces lysim tres est expliqu e par Parent et Cabral 2006b 22 Recouvrement Point de rupture Recouvrement h Point de rupture Pi lt lt P2 G2 1 b Figure 2 6 a Lysim tre ayant une hauteur suffisante pour en assurer l efficacit b Lysim tre n ayant pas une hauteur suffisante pour en assurer l efficacit 2 6 4 Composantes d une CEBC Les CEBC peuvent avoir jusqu six composantes de base Aubertin et al 1995 comme le pr sente la Figure 2 7 gt AetB couche de surface et couche de protection Ces couches agissent comme protec
4. 128 H Mode op ratoire pour les essais Colonne sise 129 I Mode op ratoire pour les essais Table de succion 130 J Caract risation de la pierre poreuse UTILIS E dans l essai Table de succion 131 K Code Scilab pour Arya Paris 1999 iris 132 L Granulom trie r alis e sur le gravier lors de la construction 134 M Code MatLab pour le calcul des longueurs de transfert selon Ross 1990 135 N Rapport de mod lisation VISUAL HELP sees nennen tenter entree nenne 136 O Points exp rimentaux de Parent et Cabral 2006 sisi 138 ix Table des figures Figure 1 1 Contexte du recouvrement alternatif de Saint Tite des Caps 3 Figure 2 1 Diagramme des phases ausaria erien Ene aN ANENE EEA a Ae rae iN EAE EE ET TNT ESR RA 6 Figure 222 CRE allure g n rale iacente tree rere terae a AREE E aTa NESES 10 Figure 2 3 Sch matisation de l coulement dans un sol granulaire non satur 15 Figure 2 4 Profils de degr de saturation et de succion dans une barri re capillaire 20 Figure 2 5 Barri re capillaire a probl matique b horizontale et c inclin e sess 21 Figure 2 6 a Lysim tre ayant une hauteur suffisante pour en assurer l efficacit b Lysim tre n ayant pas une hauteur suffisante pour en assurer l efficacit Figure 2 7 Composantes d une Couverture then entitas Figure 2 8 D tails de l article 50 du projet de r
5. tat permanent En effet le mod lisateur n obtient que les r sultats associ s un moment pr cis d termin par lui Si ce temps est suffisamment long la r ponse sera stable dans le temps puisque les conditions contours sont fixes et ces valeurs pourront tre associ es l tat permanent Dans ces conditions ces r sultats pourront tre compar s avec SEEP W qui pour sa part mod lise l tat permanent Pour diff rents d bits de sollicitation 1x10 m s 1x10 m s la r ponse est devenue stable partir de 6 mois En effet les valeurs obtenues pour 1 an de simulation ne sont pas significativement diff rentes des valeurs obtenues pour 6 mois L tat permanent sur Hydrus aux fins de ce pr sent m moire est donc fix comme celui obtenu partir de 6 mois de mod lisation 4 3 3 valuation de la longueur de transfert en r gime permanent Des mod lisations ont t r alis es sur les deux logiciels de simulation SEEP W et Hydrus pour diff rents d bits et pour diff rentes propri t s des sols composants la BC Les r sultats sont pr sent s la Figure 4 24 Il est possible d observer que les LT obtenues par mod lisation pour les diff rents d bits de sollicitation sont faibles LT lt 8 2 m tres si on ne consid re pas les propri t s fournies par l essai de colonne pour le sable Ces valeurs sont inf rieures celle observ es sur le terrain Cependant si on consid re l essai de
6. 2 tension surface cos angle contact rho eau g rayon pore psy kPa psy cm 9 807 mat psy kPa teneur en eau save C Documents and Settings Serge Etienne Parent My Documents arya paris xls mat 133 L GRANULOM TRIE R ALIS E SUR LE GRAVIER LORS DE LA CONSTRUCTION GRANULOMETRIE GRAVIER 100 00 qr 90 00 H AH tik 80 00 qi 70 00 h DA ine Some dud SE bcc NO EE EE ER IEEE woos pm m Nm cmd 30 00 titi tt Nt SEE ee 10 00 141 HHL its TER 0 00 Jill EH LE dl ESI IT x Q ce e e TAMIS mm 134 M CODE MATLAB POUR LE CALCUL DES LONGUEURS DE TRANSFERT SELON ROSS 1990 cle clear close all Donn es FCH en m s Ksat_MRL 1 5e 4 sable Ksat_CBL 1 5e 3 gravier q le 9 d bit d infiltration phi 2 8624 pi 180 pente de la CEBC en radians 5 2 860 Bornes des graphiques domaine de calcul psimin le 3 kmin 1e 14 psimax le4 kmax le 1 Param tres fichier excel a_MRL 0 8353947 a_CBL 1 953311458 n MRL 3 5247615 n CBL 4 200142362 m_MRL 1 1 n MRL m CBL I 1 n CBL 1 MRL 0 5 1 CBL 0 5 Courbes FCH psi psimin psimin psimax k MRL Ksat MRL 1 a MRL psi m MRL n MRL 1 a MRL psi n MRL m MRL 2 J 1 a MRL psi n MRL m M
7. gt Une condition de drainage est appliqu e seulement la base du gravier ainsi qu la section verticale inf rieure l extr me droit pour le sable et le gravier pour simuler les drains Cette condition est simul e avec un gradient unitaire hydraulique vertical Sim nek et al 2006 gt Aucun flux pour les autres fronti res section verticale sup rieure l extr me droite pour le sable et le gravier et la section verticale l extr me gauche Pour les conditions initiales une teneur en eau de 10 a t retenue tat non satur Les tol rances les pas de temps retenus et le nombre de mailles sont pr sent s au Tableau 4 5 la colonne maillage ordinaire tol rance ordinaire Une attention particuli re a t prise pour obtenir un maillage suffisamment fin la base de la couche de sable comme le montre la Figure 4 22 La pente abrupte des FCH des mat riaux fait en sorte que pour un petit changement de succion 9 il advient un grand changement de la perm abilit k ce qui d stabilise le mod le Le maillage doit donc tre fin l o on envisage des succions variables dans ce cas ci la base de la couche de sable Fronti re des D bit de solicitation sri 1x108 1x10 7 m s deux mat riaux N Conditions de drainage Figure 4 22 Mod le retenu sur Hydrus 95 4 3 2 2 Pr sentation du mod le sur SEEP W Pour le mod le r alis sur SEEP W une couche de d chet a
8. lysimeters tensiometers water content probes settlement plates and weather station were installed Design parameters were selected in such a way that the diversion length DL would be attained right before the length of the CCBE 30 m As for the design of the cell itself the design of the lysimeters also depended on the unsaturated properties of the materials employed in particular their hydraulic conductivity functions The lysimeters were designed in order to remain functional at least during the study period The water retention curves WRC of the materials composing the CCBE were determined in the laboratory These results allowed obtaining the hydraulic conductivity functions k fct which is the principal element as far as optimisation of the design of the CCBE and of the lysimeters are concerned Using the k fcts it is possible to evaluate the theoretical DL Numerical simulations showed that the DL can be significantly altered by slight changes in the parameters used to describe the WRC and the k fcts For each material the WRC was determined using various experimental methods and they all gave slightly different parameters This caused the significant variation in the DL The DL determined based on field data allowed for the selection of the most representative WRC Analysis of field data made it possible to show the change in saturated hydraulic conductivity Ksa of DBP decreased by nearly one order of magnitude which af
9. t ajout e sous la couche de sable Les propri t s des d chets ont t obtenues grace la banque de donn es de mat riaux de Geo Slope Geostudio Les conditions contours retenues sont les suivantes gt Le d bit d une simulation l autre varie entre 1x10 m s et 1x10 m s tel que conclu la section 4 3 1 gt Une pression d eau nulle a t appliqu e la base de la couche de d chet simulant une nappe phr atique Des conditions de drainage lorsqu il y a accumulation d eau seulement ont t appliqu es aux positions des drains en aval de la cellule gt Aucun flux pour les autres fronti res section verticale sup rieure l extr me droite pour le sable et le gravier et la section verticale l extr me gauche Les tol rances les pas de temps retenus et le nombre de mailles sont pr sent s au Tableau 4 6 la colonne maillage fin tol rance ordinaire Une attention particuli re a t prise pour obtenir un maillage suffisamment fin la base de la couche de sable Figure 4 23 pour les m mes raisons que celles expliqu es ci haut section 4 3 2 1 D bit de solicitation Loto 5x10 mvs Pression atmosph rique drainage lorsqu il y ne Le a accumulation d eau Figure 4 23 Mod le retenu sur SEEP W 96 4 3 23 Etude de sensibilit au maillage et la tol rance du mod le propos sur Hydrus La taille du maillage et les crit res de tol rance la convergen
10. t d montr plus haut que la conductivit hydraulique du SPD diminue dans le temps Ceci diminuera aussi le d bit atteignant la CRC Ce d bit ne sera plus celui fix au design ce qui causera possiblement une d faillance des lysim tres Ceci sera discut au chapitre 5 Bref en 2006 et en 2007 les lysim tres install s dans le sable et le gravier donnent l ordre de grandeur des percolations au travers la CRC et la CBC 87 gt D termination de la LT observ e par les lysim tres Les r sultats des lysim tres jug s viables pour leur ordre de grandeur sont pr sent s au Tableau 4 3 De plus la Figure 4 19 pr sente la moyenne de ces d bits mesur s ainsi que les carts types des lectures pour chacun de ces lysim tres plac s dans le gravier en 2006 et en 2007 On observe que les lysim tres install s dans la couche de sable ne collectent aucune eau entre autres le 9 juin 2006 p riode s che En p riode de pr cipitations abondantes 6 octobre 2006 9 octobre 2007 pluies automnales les trois lysim tres collectent des d bits quivalents Pour des pr cipitations interm diaires comme c est le cas la majorit du temps le d bit collect tend augmenter en fonction de la distance du sommet de la pente Lacroix Vachon et al 2007 Bien que ce ne soit pas le cas en tout temps particuli rement lors des p riodes extr mes le d bit arrivant au sommet de la BC sera fix comme une constante pou
11. Fonction Mesurer la quantit d eau percolant au travers le SPD Mesurer la quantit d eau infiltrant le gravier et ainsi percolant dans les d chet Endroit Quantit Nom Fonction 10 Sondes ECH20 Endroit Quantit es mesures de teneurs en eau coupl es avec des mesures de succion permettront de reconstituer la courbe de r tention d eau du SPD De plus la teneur en eau la base de la couche de SPD devrait tre proche de la saturation afin d viter les missions fugitives de m thane Les sondes de teneurs en eau permettent donc de v rifier RARES Fonction ermet de quantifier le tassement du SPD et ainsi Plaque de tassement no d estimer la variation des propri t s hydrauliques et 1a3 g otechniques de ce mat riau dans le temps NS ui S Istrument Sta mg Endroit Quantit Nom Fonction Hors cellule 1 Station m t o Endroit Quantit Hors cellule 1 Infiltrom tre Mini Disk Quantifier les sollicitations m t orologiques n cessaires entre autres la mod lisation Fonction Mesurer ponctuellement la conductivit hydraulique satur e du SPD 47 Une calibration reliant les donn es brutes en millivolt mV avec les succions kPa a t n cessaire L annexe D pr sente les d tails de cette calibration Le r sultat de cette derni re est r sum par l quation 3 2 9 kPa 0 1 valeurs brutes mV Equation 3 2 gt Tensiom tre de marque Irrom tre Les Irrom tres so
12. R gression Fredlund et al 2000 70 50 Passant 40 30 20 10 1 0E 02 1 0E 01 1 0E 00 1 0E 01 Grosseur des grains mm Figure 3 23 Analyses granulom triques sur le sable classe A 3 2 2 Essais de colonne Pour valuer les CRE une colonne verticale compos e de section d montable peut tre remplie du sol valuer Une grande quantit d eau est pr alablement vers e au sommet en maintenant la sortie la base ferm e Ainsi initialement le sol est amen le plus pr s possible de la saturation en eau La sortie est par la suite ouverte et la colonne se draine pendant 2 3 jours En maintenant la pression atmosph rique la base de la colonne l aide d un siphon et en maintenant une ouverture au sommet la succion augmente en fonction de la hauteur au taux de 9 81 kPa m La teneur en eau du sol va ainsi varier en fonction de la hauteur par rapport la base Ces teneurs en eau peuvent tre mesur es apr s stabilisation en d montant la colonne et elles peuvent tre associ es aux succions pour valuer la CRE La Figure 3 24 55 pr sente le montage de cet essai ainsi que la variation de la teneur en eau avec la hauteur L annexe H pr sente le mode op ratoire de cet essai La colonne est compos e de moules circulaires en PVC La hauteur moyenne de chaque moule
13. UNIVERSITE DE E SHERBROOKE Facult de g nie D partement de g nie civil Les coulements dans les milieux non satur s et leurs applications aux couvertures avec effet de barri re capillaire install es dans un site d enfouissement sanitaire M moire de maitrise s science appliqu e Sp cialit G otechnique environnementale Composition du jury Mourad Karray Ph D ing D p g nie civil Universit de Sherbrooke Serge Etienne Parent Ph D ing Golder et Associ s Lt e Montr al Alexandre Cabral Ph D ing D p g nie civil Universit de Sherbrooke Directeur de recherche Benoit LACROIX VACHON Sherbrooke Qu bec Canada Octobre 2008 ivi Library and Archives Canada Published Heritage Branch 395 Wellington Street Ottawa ON K1A ON4 Canada NOTICE The author has granted a non exclusive license allowing Library and Archives Canada to reproduce publish archive preserve conserve communicate to the public by telecommunication or on the Internet loan distribute and sell theses worldwide for commercial or non commercial purposes in microform paper electronic and or any other formats The author retains copyright ownership and moral rights in this thesis Neither the thesis nor substantial extracts from it may be printed or otherwise reproduced without the author s permission Biblioth que et Archives Canada Direction du Patrimoine de l dition 395 rue Wel
14. avec un cart type de 2 kPa La moyenne pour le tensiom tre S SPD 3 est de 4 9 kPa avec un cart type de 1 5 kPa Ainsi les valeurs des succions mesur es par ces deux tensiom tres ne sont pas significativement diff rentes en tout temps car les deux carts types sont plus grands que la diff rence entre les deux moyennes Cependant il est possible d affirmer que les valeurs de succion mesur es par l Irrom tre automatique no 2 moyenne de 3 8 kPa cart type de 0 4 kPa est plus faible que les succions mesur es par les T4 S SPD 1 et S SPD 3 Ceci voudrait dire qu entre les positions de 18 0 et 22 4 m tres il y a une augmentation de la quantit d eau transf r e travers l interface Le fait que la succion ne soit pas tr s lev e a 2 m tres en 2007 compar e en 2006 peut tre expliqu par certaines observations r alis es sur le terrain Il a en effet t remarqu qu il y avait accumulation d eau sur le tout venant au sommet du recouvrement alternatif en 2007 La compression du SPD la fronti re en amont a pu fournir une quantit d eau dans les premiers m tres du recouvrement alternatif faisant ainsi chuter la succion Des variations de succions en 2007 peuvent tre comme l ann e pr c dente expliqu es par les activit s ponctuelles de maintenance des tensiom tres fin mai d but juin 2007 De plus la chute de succion mesur e par les tensiom tres T4 l interface sable SPD partir de la mi o
15. glement sur l limination des mati res r siduelles 28 Figure 3 1 Organigramme de la d marche scientifique du projet 30 Figure 3 2 Localisation du site exp rimental Saint Tite des Caps sese 31 Figure 3 3 Vues en plan et en coupe de la cellule exp rimentale de Saint Tite des Caps 32 Figure 3 4 L environnement de la cellule exp rimentale de Saint Tite des Caps eee 33 Figure 3 5 D bits de biogaz et de m thane CH4 br l s la torch re sse 34 Figure 3 6 Dispositif de montage pour l essai de laboratoire essent nennen 37 Figure 3 7 CRE du SPD obtenue au laboratoire et liss e par le mod le de van Genuchten 1980 37 Figure 3 8 FCH du SPD obtenue l aide de la CRE et du mod le de van Genuchten 1980 38 Figure 3 9 CRE du sable Classe A UNSODA et Fredlund et Xing 1994 et du sable ST UNSODA 40 Figure 3 10 FCH du sable classe A UNSODA et van Genuchten 1980 et du sable ST UNSODA avec extrapo lation desea sss ols acess rhet Mes talenti et eee does ceti a eh aie 40 Figure 3 11 Fuseau approximatif pour le gravier selon les crit res des filtres gravier Ladufo l tude 42 Figure 3 12 Simulation num rique de la LT partir de plusieurs valeurs d infiltration 43 Figure 3 1
16. l interface CRC CBC Ces conclusions peuvent tre v rifi es par l analyse des r sultats obtenus des Irrom tres install s la m me interface sable gravier pr s de la position o on estime le point de 82 transfert voir la Figure 4 16 Pour l t 2007 la chute de succion observ e par les tensiometres T4 est encore mesur e par les Irrom tres entre 23 5 m tres et 24 5 m tres mais a ne semble plus tre le cas plus en aval Pour l automne 2007 les valeurs de Irrom tre n 6 ont m me rejoint celles de l Irrom tre n 4 comme c est le cas pour les tensiom tres S G 3 et S G 4 Figure 4 14 Selon ces valeurs la LT en 2007 serait de 24 5 m tres en t et inf rieure en automne Pour repr senter graphiquement cette chute une analyse spatiale des succions pour 2007 est pr sent e a la Figure 4 15 Cette tude permet aussi de conclure que la LT en 2007 serait plus lev e que celle de 2006 soit d environ 25 5 m tres pour les trois p riodes tudi es soit l endroit o la succion se stabilise Cette r gression de la LT durant la saison 2007 s explique probablement par l augmentation des infiltrations caus es par les pluies automnales mr Moy mobile sur 12 p r no 4 Sable Gravier 23 5 m Moy mobile sur 12 p r no 5 Sable Gravier 24 5 m MA Moy mobile sur 12 p r no 6 Sable Gravier 25 5 m MEE Eee
17. n 12 m 10 drgr 300 cm dm 0 00001 cm diametre logspace 3 3 nombre_points passant 1 log mtlb_a exp 1 a mtlb_double diametre n m mtlb s 1 log mtlb a l drgr mtlb_double diametre log 1 drgr dm 7 for i l nombre_points fraction massique versus diam tre if i 1 then masse 1 i passant i diametre_moyen 1 i matrix mtlb_double mtlb_e diametre i 2 1 1 else masse 1 i passant i passant i 1 diametre_moyen 1 i matrix mtlb_a mtlb_double mtlb_e diametre i mtlb_double mtlb_e diametre i 1 2 1 1 end end rayon part diametre moyen 2 arya et al 1999 for i l nombre points 3 teneur en eau if i 1 then teneur_en_eau 1 i porosite masse i masse_cumul 1 i masse i else masse_cumul 1 i masse i masse_cumul i 1 teneur_en_eau 1 i porosite masse_cumul i 132 end end tension surface 72 tension de surface g s TPN angle contact 0 angle de contact perfect wetability 0 rho_eau 1 TPN g 980 7 acc l ration gravitationnelle TPN cm s a_a 2 478 pour du sable arya et al 1999 b a 1 49 pour du sable arya et al 1999 nombre part 3 masse 4 pi rho_s rayon_part 3 4 nombre de particules alpha mtlb_a a_a b_a log 0 masse rayon_part 3 loglO nombre part rayon pore 0 816 rayon part indice_des_vides nombre_part mtlb_s 1 alpha 0 5 psy cm
18. quence que sa CRE et donc sa FCH varient elles aussi La base de la couche de SPD demeure satur e tant en 2006 qu en 108 2007 L apport d eau la barri re capillaire sable sur gravier augmente selon une progression relativement constante au fur et mesure qu on se dirige de l amont vers l aval De plus l analyse des succions mesur es au moyen des tensiom tres et des quantit s d eau recueillies par les lysim tres jug es fiables permet de conclure que la LT varie 24 m tres et 29 m tres en 2006 et certains moments en 2007 est m me plus lev e que les 30 m tres de la cellule exp rimentale En tout temps le d bit qui percole verticalement dans le gravier l extr mit aval de la CEBC est inf rieur 2 5 x 10 m s c est dire inf rieur aux normes les plus restrictives de conception de recouvrements dits imperm ables L objectif du recouvrement alternatif qui est de d vier le d bit de percolation de design 5x10 m s sur 30 m tres pour viter l entr e d eau dans les d chets est donc atteint avec le design propos Une simulation a t r alis e avec le logiciel Visual HELP pour quantifier l apport d eau arrivant la fronti re entre les SPD et la couche de sable Avec cette valeur diff rentes simulations ont t r alis es avec les logiciels SEEP W et Hydrus afin de v rifier si les crit res de design s av raient exacts Ces mod lisations ont montr que la conception initiale
19. sentent l importance des simulations num riques pour le projet Enfin les cases grises d crivent les activit s in situ reli es au recouvrement alternatif chantillonnage conception construction instrumentation et prise de mesures Les fl ches montrent les interactions qui existent entre ces diff rentes activit s L chantillonnage des sols permettra d valuer les caract ristiques hydrauliques des mat riaux en laboratoire Ces derni res seront utilis es pour la r alisation des simulations num riques et pour la conception Enfin l instrumentation sur le terrain permettra de quantifier la performance du recouvrement alternatif propos d valuer les propri t s hydriques des mat riaux ainsi que de quantifier les sollicitations m t orologiques n cessaires la mod lisation num rique En ce sens le chapitre 3 pr sente la m thodologie retenue pour r pondre aux objectifs du projet Comme la Figure 3 1 ce chapitre sera s par en trois sections le recouvrement alternatif tudi sur le terrain les essais au laboratoire ainsi que les simulations num riques 29 0t 3ofo1d np nbyyu ns sysrewsp vq op ourureaSrue2J AINSI Queujessei c epsenbejd saneuls A sap uonejusumnsuj q e op uonepnuig ejeuieq e Sp uoge uig p enbeig yo1 y42 1 ep ednoib np seiqueu seine Pp Jed se
20. tait somme toute assez pertinente car les m mes LT obtenues sur le terrain ont t retrouv es par simulation num rique Les simulations nous renseignent aussi qu un recouvrement alternatif comme celui propos pourrait permettre d atteindre des LT beaucoup plus lev es d pendamment des propri t s hydrauliques de la CRC Enfin la lumi re des caract ristiques valu es en laboratoire et des observations sur le terrain le design des lysim tres l paisseur et le choix des mat riaux retenus semblent ad quats a posteriori pour r pondre aux objectifs fix s R ponse l objectif premier valuer l efficacit du recouvrement alternatif propos en termes d infiltration d eau Les r sultats sur le terrain ont montr que le recouvrement alternatif est efficace pour d vier l eau sur la base du d bit de design 5x10 m s sur la longueur fix lors du design soit de 30 m tres Les simulations num riques ont montr par contre que l efficacit de ce recouvrement est tr s sensible aux propri t s des mat riaux 109 gt R ponses au sous objectif de l valuation du comportement du SPD dans le temps ainsi qu l objectif secondaire de la r vision du design Le design r alis il y a quelques ann es s est montr apr s r troaction ad quat Une des principales raisons qui expliquent ceci est les marges de s curit qui ont t appliqu es lors de la conception Sur un autre aspect
21. tat non satur limitant ainsi les infiltrations d eau dans ce mat riau 3 1 5 Conception du recouvrement alternatif 3 1 5 1 Caract risation de la barri re hydraulique Des essais de r tention d eau ont d j t r alis s en utilisant une cellule de plaque de pression modifi e Figure 3 6 d velopp e au sein du laboratoire de m canique des sols de l Universit de Sherbrooke pour d terminer la CRE des SPD Cabral et al 1998 Cabral et al 1999a Cabral et al 2000 Panarotto et al 1999 Burnotte et al 2000 Ce dispositif a galement t repris par Parent 2003 pour l tude des couvertures avec effet de barri re capillaire avec des applications concernant l utilisation des SPD comme mat riau de recouvrement de sites de r sidus miniers et de lieux d enfouissement sanitaire De fa on sommaire le principe r side appliquer une pression au sommet de l chantillon et tudier la diminution de la teneur en eau en quantifiant le volume d eau expuls e dans la burette gradu e Pout Parent 2003 pr sente plus en d tail le mode op ratoire de cet essai Un exemple repr sentatif de CRE obtenue pour le SPD par cet essai est pr sent la Figure 3 7 Le mod le de van Genuchten 1980 a t utilis pour la r gression les param tres du mod le sont inscrits m me la figure 36 0 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Mascd tendeur 4 Event
22. 0000 Bottom Slope Length 30 0000 Top Slope 5 0000 Bottom Slope 5 0000 HELP Vertical Perc Layer Parameters Total porosity vol vol Field capacity vol vol wilting point i vol vol sat hydr conductivity cm sec subsurface inflow mm year 1 2 Layer SPD Top Slope Length 30 0000 Bottom Slope Length 30 0000 Top Slope 5 0000 Bottom Slope 5 0000 HELP Barrier Soil Liner Parameters 136 Total porosity vol vol Field capacity E vol vol wilting point vol vol sat hydr conductivity cm sec subsurface inflow mm year 1 3 Layer Sable classe A Top Slope Length 30 0000 Bottom Slope Length 30 0000 Top Slope 5 0000 Bottom Slope 5 0000 HELP Lateral Drainage Layer Parameters Total porosity vol vol Field capacity A vol vol wilting point vol vol sat hydr conductivity cm sec subsurface inflow mm year 1 4 Layer Gravier Top Slope Length 30 0000 Bottom Slope Length 30 0000 Top Slope 5 0000 Bottom Slope 5 0000 HELP Lateral Drainage Layer Parameters Total porosity vol vol Field capacity vol vol wilting point vol vol sat hydr conductivity cm sec subsurface inflow mm year 1 5 Layer Sable ST Top Slope Length 30 0000 Bottom Slope Length 30 0000 Top Slope 5 0000 Bottom Slope 5 0000 HELP Barrier Soil Liner Parameters Total porosity vol vol Field capacity 1 vol vol wilting point vol vol sat hydr conductivity
23. 06 08 01 6 1E 11 125 11 2 8E 10 2 7E 11 7 4E 12 06 08 17 1 1E 11 1 4E 11 1 3E 09 0 2 9E 09 06 08 31 0 0 6 3E 10 4 1E 10 06 09 20 2 6E 09 7 4E 10 7 4E 10 4 8E 10 06 09 28 1 0E 08 6 4E 10 4 5E 10 4 1E 10 06 10 06 8 8E 11 7 7E 11 9 6E 11 2 0E 10 06 10 11 0 0 4 1E 10 06 10 18 7 3E 10 6 1E 09 0 06 10 25 4 1E 10 1 2E 08 3 8E 10 07 05 25 5 2E 11 1 3E 10 1 2E 10 07 06 06 9 2E 11 2 8E 11 2 1E 11 07 06 14 1 8E 11 3 7E 11 8 3E 11 07 06 28 0 07 07 04 0 07 07 13 0 07 07 26 0 07 08 09 8 1E 11 9 5E 12 2 0E 10 07 08 29 7 4E 12 7 4E 12 4 3E 10 07 09 11 2 3E 11 6 2E 11 6 2E 11 07 09 26 1 8E 10 5 4E 11 9 6E 10 07 10 09 1 2E 10 2 0E 10 7 9E 10 07 10 30 1 1E 10 7 0E 11 1 6E 10 moyenne 2007 5 3E 11 3 9E 11 2 3E 10 O0E 00 3 6E 12 9 1E 11 1 2E 09 1 6E 09 3 8E 10 9 0E 12 1 4E 11 4 0E 10 D bit Volume d eau r colt temps coul depuis la derni re mesure aire transversale du lysim tre 2 5E 10 1 8E 11 6 1E 12 0 3 7E 11 6 4E 11 OOoOoOoocoocooooococooooooooco oooooo cooo LYS GRA 1 2006 1 0E 09 LYS GRA 1 2007 amp LYS GRA 2 2006 LYS GRA 2 2007 B LYS GRA 3 2006 8 0E 10 RNC e LYS GRA 3 2007 Distribution des donn es en 2006 x l cart type e 1 Distribution des donn es en 2007 l cart type i 4 0E 10 4 2 0E 10 D bit moyen annuel percolant dans le gravier m s eo e m 0 0E 00 1 Ime a TS 0 10 Distance horizontale en x partir du s
24. 1 6 2 Tensiom tres L eau dans le mat riau poreux exerce une succion sur l eau qui sature le bout d un tensiom tre compos d une pierre poreuse Cette succion est transmise une membrane qui se d forme selon la succion et une jauge transmet l acquisiteur de donn es une diff rence de potentiel qui varie selon la d formation de la membrane Figure 3 15 C est ce principe qui est utilis pour les tensiom tres de marque T4 et ceux de marque Irrometre gt Tensiom tre de type T4 Acquisiteur de donn es Cable de ja jauge Les tensiom tres T4 sont fabriqu s par la compagnie USM GmbH USM GmbH 2001 Les donn es transmises par les Tubes de saturation 0000000 T4 sont enregistr es dans un acquisiteur de donn es nomm DL6 Le transducteur se trouve juste au dessus de la pierre poreuse en c ramique il est donc enterr avec le tensiom tre La saturation de la pierre poreuse est effectu e via deux use Pierre poreuse conduites l une amenant l eau jusqu la pierre l autre pour le retour de l eau L intervalle de mesure et la pr cision de ces instruments sont pr sent s l annexe C Figure 3 15 Sch ma d un tensiom tre T4 install dans le recouvrement alternatif de Saint Tite des Caps Parent et al 2006 46 Tableau 3 2 Sommaire des instruments et de leurs fonctions Endroit Quantit Interface TEN S G 1 4 DI A l interface d une barri re capillaire
25. 3 n 4 20 1 0E 13 4 m 0 762 j ksa m s 1 5x10 s 1 0E 14 4 q j 1 0E 15 4 x 1 0E 16 4 4 bag pre ere 0 01 0 1 1 10 100 1000 kPa Figure 4 3 FCH du gravier pour la CRE retenue et pour la CRE estim e lors de la conception UNSODA 66 4 1 3 Comportement th orique du recouvrement alternatif selon la caract risation des mat riaux partir des propri t s des mat riaux CRE et FCH obtenus exp rimentalement il est possible d valuer la LT th orique partir de l quation 2 14 et de l quation 2 16 L analyse a t r alis e avec le logiciel MatLab Le code d velopp par Castelan 2007 est affich l annexe M L analyse a t r alis e avec les propri t s estim es lors de la construction et avec les r sultats exp rimentaux Les param tres de van Genuchten 1980 retenus sont ceux de la Figure 4 2 et de la Figure 4 3 Les r sultats sont affich s la Figure 4 4 Il est possible de remarquer que pour des d bits de sollicitation variant entre 1 et 100 de valeur de ksa du SPD la LT demeure normalement faible moins de 10 m tres avec les mat riaux valu s en laboratoire et estim s lors de la construction Ces valeurs divergent de la LT vis e par le design 30 m tres C est seulement pour le cas des propri t s du sable obtenues par la colonne de drainage combin au gravier valu en laboratoire que la LT est lev 22 m tres pou
26. 5 2 2 Gravier Comme le mentionnent Parent et Cabral 2006a l paisseur minimale de la CBC est celle correspondant l atteinte de la succion de convergence dans un profil de succion dont la condition limite inf rieure est la plus d savantageuse soit l existence d une nappe phr atique pression nulle Le mod le de Kisch 1959 est utilis pour repr senter le profil de succion pour le gravier interm diaire Figure 5 2 Le d bit retenu pour cette tude est celui o 85 des infiltrations sont sup rieures 6x10 m s estim partir de la Figure 4 21 pour un Ksat 1x10 m s Pour ce point un d bit plus lev est conservateur car il impliquerait une diminution de l paisseur optimale de la CBC La conception a fix la valeur du d bit qas comme d bit de percolation ne pas d passer dans le gravier l extr mit aval de la CEBC Dans cette optique le d bit de sollicitation au sommet de la BC est plus lev Le d bit d infiltration doit donc tre corrig q 1 0 x 10 m s Equation 2 18 Les propri t s du gravier retenues sont celles valu es en laboratoire Figure 3 26 Tel qu indiqu la Figure 5 2 cette analyse donne une paisseur de 0 20 m tre soit la valeur retenue pour le design Accorder un surdimensionnement de 40 lors de la conception de la couche de gravier aura donc t pr voyant 106 5 2 3 Sable La section 3 1 5 3 pr sente l analyse qui permet de conclure que
27. 617 m pii eum m 0 618 6095 i be Osat 0 661 1 6 vix 0 05 gt 50 D 1 Pour 2006 D 4096 Donn es terrain a 0 056 I kPa 30 2007 liss par Van m 0 950 Genuchten 1980 Osa 70 747 20 Donn es terrain 0 vix 0 05 J 2006 ds j 2006 liss par Van 10 Genuchten 1980 0 4 T TOT TT ir ty FE Ea T SERIE T U ESTER 0 01 0 1 1 10 100 o kPa Figure 4 10 CRE observ sur le terrain 2006 et 2007 73 Il est difficile de tirer des conclusions claires et certaines de ces r sultats car les mesures r alis es sur le terrain s av rent tre sous la forme de nuage de point De plus il n y pas ou tr s peu de lecture de teneurs en eau pour des succions plus lev es que la vea L estimation des CRE pour des valeurs de succion plus lev es que cette Ove est donc tr s arbitraire N anmoins il est possible de voir clairement une diminution de la valeur de la teneur en eau a saturation Osat La Osa en 2006 correspond celle obtenue en laboratoire pour ce projet Figure 3 7 De plus la vea en 2007 28 kPa 1 0 0354 est plus lev e que celle de 2006 17 9 kPa Ces derni res observations correspondent aux conclusions de Parent 2006 Cet auteur mentionne que le tassement d un mat riau hautement compressible entra ne l augmentation de la vga Ces vga respectent la plage de valeurs pour la ovg du SPD 15 60 kPa pr sent e par Parent 2006 mais sont par contre inf rieur
28. DES DL6 EN KPA Selon les concepteurs Manuel technique 2001 la fonction reliant les mesures en mV la pression en kPa est variable selon les mod les des T4 choisis ainsi que l angle de positionnement de ces tensiom tres L quation reliant les mesures brutes aux mesures de pression en kPa s est r v l e non exacte apr s avoir analys certaines mesures sur le terrain Ainsi une calibration a t r alis e en comparant les mesures lues par un appareil manuel portatif appel Infeild en hPa avec les mesures des DL6 mv voir le tableau A 3 1 Deux r gressions ont t effectu es voir la figure A 3 1 une ayant comme contrainte le point 0 mv 0 kPa et l autre sans contrainte La correspondance retenue est la suivante Succion kPa lecture brute mv 10 Tableau A 4 Lecture avec Infeild et DL6 le 27 juin 2007 rene FRE Prage Tensiom tre eure de la eure de la lecture hPa kPa _ lecture 15 1 5 TEN S G 4 13 58 TEN LYS 2B 13 42 TEN S SPD 3 13 56 TEN SPD 1 13 46 TEN LYS 2H 13 52 TEN S G 3 13 48 TEN S SPD 1 13 35 TEN S G 1 A Lecture Infeild kPa T H r 80 100 120 140 160 Lecture DL6 mv 8 8 Figure A 1 Lecture avec Infeild et DL6 le 27 juin 2007 125 E CORRECTION DE LA CALIBRATION DE L IRROM TRE AUTOMATIQUE NO 4 La conversion entre les valeurs brutes en mV et les
29. I Bp uomuysq sep uogButuuejeg iud el 3 saenu jo sunojuoo S Qu c E UMS WEIT SUORIpuoS enbineup u eiojelog ue seeinseu s p xou eue seigudoidie so0z ue es ep ing xim i seounse sojoridoud o9Ae VETUS IST 41el9P uonenjeAg aepo mun hpewqes senbiBoloiosjeuu suonipuo s uuop lt s p s jeuy seenelloo daS a sione e juejooued FT SSfibijneipKu soouuop digep np uogueiqo dH sayoudoid Sep juauieiel A enbjnejp u eieuueg xnejusuiedxe sensay leju awn dx ous UONESIISPON enojioqe1 eue eioeye sds 9 suep xn amp lJ9jeui sep senbijnejpAu sejeudoJd sep uoneuea e ep epnig jnoefqo snos senustqo euorieAlesqo uonenpur p Sue ue esodoid S9 19 suoneullojur s uojes u isep np enasy JneuJejy e jueulJaJAno29J np SPOBdIPs JON EAQ euepuooes 498 40 qjediouud joefqo 4 1 Caract risation des mat riaux 4 1 1 Courbes de r tention d eau CRE Une r gression peut tre obtenue partir des donn es exp rimentales pr sent es au chapitre 3 de teneurs en eau en fonction des valeurs de succion en utilisant un mod le comme celui de van Genuchten 1980 ou de Fredlund 1994 Tableau 2 1 Le mod le retenu aux fins de ce m moire est celui de van Genuchten 1980 car le logiciel Hydrus ne permet pas l utilisation de celui de Fredlund et Xing 1994 De plus le mod le de van Genuchten 1980
30. cm sec subsurface inflow mm year 1 6 Layer Municipal Incenerator Fly Ash Top Slope Length 30 0000 Bottom Slope Length 30 0000 Top Slope 5 0000 Bottom Slope 5 0000 HELP Vertical Perc Layer Parameters Total porosity i vol vol Field capacity vol vol wilting point vol vol sat hydr conductivity f cm sec subsurface inflow mm year 137 Sel sojuad ap 3j xner19jeur 3p suosieurquioo SN9ISN d nod b uoneajpgur p xne np uonouoj 0661 SSOY uo os ame LT LI 1b ooejprojur SIJALI uon e npgur p xne np uoneLieA c y 2o4n9rq siu b eyeuogengul 90 3 t 10 41 80 3 60 31 OLX LEE er3t AUHE pues yb pepeduioo rn jee DEA AUHE pues w171 5Gute NH AHP pues vIjperoeduioo yn pene X AUHE pues YL7 SUINE ANNE AUHP purs ys Aeig ANHE puesusj fej e ACHP pues uojupaps O AKHE pues uojuyg als E 1 AHP pUeS YS WweO Aefo Apes O AUHE puesqsumorAep fpues 3 2 AE Le AEH puegAueo V AUHE pueg ueo V AFH puesale X ALH pues sjarouooypues Ap AHP pues HS dad AL HE S eM 01 34 ee 60 31 E 80 31 20 31 Ce ee mmama 8 UOREIASP PIERUEIS 556 Momgeuinse 1049 SBBISAE SANEOH sau ib u amp inorupreaiq ye soepayul eui yno uoge 90 31 9007 IVHIS8 VO LA LNH VA Ad XQ VLNANIIAHAXA SLNIOd O
31. colonne 72 h pour les propri t s du sable la LT augmente significativement pour atteindre une valeur plus lev e que 40 m tres sur SEEP W Pour ce dernier logiciel le mod le a t allong de 20 m tres pour atteindre 50 m tres Pour Hydrus tout ce qu il est possible de dire est que la LT est sup rieure 30 m tres car le mod le n a pas t allong Ces LT mod lis es sont comparables aux analyses du comportement th orique r alis es la section 4 1 3 Ces analyses bas es sur Ross 1990 sont aussi r p t es la Figure 4 24 Les LT sont valu es l aide de l quation 2 18 De plus la LT th orique fournit par Ross 1990 on observe un q sur les mod les d Hydrus et de SEEP W se situant l int rieur de la plage des points exp rimentaux de Parent et Cabral 20062 pr sent l annexe O Dans 100 le cas de la BC tudi e ici ces d bits sont sur SEEP W 51 60 de q pour q 1x10 m s 56 59 de q pour q 1x10 m s 59 61 de q pour q 1x10 m s Ce fait conforte donc la validit de l analyse r alis e par les mod lisations 4 5 Re 35 30 25 LT m 20 1 0E 09 d bit de solicitation m s UNSOSA SEEP ste UNSODA Hydrus UNSODA Ross 1990 Sable table de succion Gravier essai colonne SEEP il Sable table de succion Gravier essai colonne Hydrus gee Sable table de succion Gravier essai co
32. cover system depending on the hydraulic properties of the materials Keywords Capillary barrier Deinking by products Hydraulic barrier Sanitary landfill Surface sealing Valorization vi Remerciements Ce m moire de ma trise n aurait pu tre accompli sans l aide de certaines personnes Ainsi je tiens remercier Mon directeur de recherche Alexandre Cabral professeur titulaire d partement de g nie civil Universit de Sherbrooke pour son aide pr cieuse son soutien mais surtout sa disponibilit Jean Guy Lemelin technicien au laboratoire de m canique des sols de l Universit de Sherbrooke pour ses grandes connaissances pratiques et ses conseils indispensables sur le terrain et en laboratoire Le groupe de recherche de g oenvironnement de l Universit de Sherbrooke pour l aide apport e sur le terrain et au laboratoire et plus particuli rement Amir Massood Abdolahzadeh avec qui j ai partag une partie du travail r alis Greg Newman ing nieur senior chez Geo slope international pour ses conseils sur la mod lisation Le Conseil de recherche en sciences naturelles et en g nie du Canada CRSNG ainsi que Cascades Groupe Tissu Cascades Groupe Papiers Fins et Ferti Val Inc pour leur soutien financier au projet Finalement je tiens remercier ma fianc e C line ma famille mes amis pour leur amiti et leur amour et mes professeurs pour leur soutien ch
33. de la courbe de r tention d eau Pour un mat riau poreux donn la courbe de r tention d eau CRE d crit la relation entre un indice de sa teneur en eau on utilise souvent la teneur en eau volumique et sa succion La courbe de r tention d eau est donc une caract ristique d un mat riau poreux donn Une CRE peut aussi montrer une diff rence si elle est obtenue par un essai de d saturation ou par un essai de saturation un ph nom ne d sign sous le nom de l hyst r se Selon Smith et Mullins 2001 ceci est caus par l irr gularit de la g om trie des pores l angle de contact entre l eau et les pores qui est diff rent lors du s chage et du mouillage ainsi qu aux variations de volume Poulovassilis 1962 et Topp et Miller 1966 fournissent une autre explication durant le s chage en partant de l tat de saturation les pores les plus larges sont drain s en premiers suivis des plus petits pores La situation inverse se produit lorsqu on commence partir de l tat sec La Figure 2 2 permet de visualiser une CRE et ses diff rentes caract ristiques Cette courbe est normalement constitu e de 3 phases successives gt Une premi re phase I o la teneur en eau reste constante la teneur en eau de saturation 0 malgr la succion appliqu e gt Une deuxi me phase ITI o la teneur en eau diminue sous l effet de la succion croissante C est la phase de d saturation
34. des simulations num riques ont t effectu es avec le logiciel SEEP W logiciel qui sera pr sent la section 3 3 2 Des BC avec combinaison du sable classe A et deux types de gravier ont t test es Le premier gravier est celui provenant de la carri re Ladufo et pr sentant une granulom trie interm diaire entre le crit re de filtre et le sable classe A Figure 3 11 Le deuxi me gravier est un gravier ayant 42 une granulom trie plus grossi re que celle du gravier interm diaire Les r sultats sont pr sent s la Figure 3 12 Le d bit de percolation travers le SPD a t valu i haut q 5x10 m s La m thode de Parent et Cabral 2006a Equation 2 17 expliqu e au chapitre 2 permet de calibrer ce d bit au mod le de Ross 1990 q 7 8 x10 m s Avec cette valeur la barri re capillaire compos e de sable classe A et du gravier interm diaire donne une longueur de transfert de 31 m tres alors que le duo sable classe A et gravier grossier donne une longueur de transfert de 100 m tres ce qui d passe de beaucoup la longueur pr vue de la cellule exp rimentale de Saint Tite des Caps Le gravier interm diaire provenant de la carri re Ladufo a donc t retenu pour la conception du recouvrement alternatif 1E 06 aig EN Me x Sable Classe Gravier grossier on 1 Cu N o Sable Classe A Gravier interm diaire 1E 07 Topo eee p 3 acl ia Ead PT Se AR te en 2 i oe E Sree e
35. e 2 6 1 2 Longueur de transfert L eau infiltr e dans la barri re hydraulique est drain e lat ralement dans la CRC On nommera Qmax le d bit horizontal maximal qu une CRC peut d vier L eau commence s infiltrer dans le sol sous jacent au moment o la succion est suffisamment faible pour que les deux fonctions de conductivit hydraulique de deux couches formant la barri re capillaire se croisent Ross 1990 La longueur de transfert LT est la distance horizontale partir du haut de la pente jusqu au point de transfert c est dire le point partir duquel Qmax est atteint C est aussi ce point que l eau commence s infiltrer dans la CBC ou que son infiltration dans la CBC peut tre consid r e comme non n gligeable La longueur de transfert LT peut tre exprim e comme suit LT O max q Equation 2 14 Selon Parent et Cabral 2006a les hypoth ses consid rer pour l application de cette d finition sont gt La nappe phr atique se situe loin en dessous de l interface CRC CBC gt Un sol fin de grande paisseur repose sur un sol plus grossier de grande paisseur 21 gt L interface CRC CBC est inclin e et la longueur totale de la pente est plus grande que la LT gt Un d bit d eau uniforme q est appliqu au sommet de la CRC Diff rents mod les sont propos s pour quantifier le Qmax Biliotte et al 1988 Ross 1990 Morel Seytoux 1994 et Walter et al 200
36. effet de barri re capillaire CEBC Cette derni re est constitu e d une couche de sous produits de d sencrage SPD jumel e une barri re capillaire constitu e d une couche de sable sur une couche de gravier Pour faire le suivi de la performance les instruments suivants y ont t install s lysim tres tensiom tres sondes de teneurs en eau plaques de tassement et station m t orologique Afin d tudier la validit de certains principes de conception retenus pour ce projet de recherche ce recouvrement alternatif a t con u de fa on ce que la longueur de transfert LT soit juste inf rieure la longueur disponible pour la construction de la CEBC soit 30 m tres De plus la conception des lysim tres devait prendre en consid ration les choix de mat riaux car ces lysim tres devaient demeurer fonctionnels pendant toute la p riode de l tude Des essais de laboratoire ont t r alis s dans le but de d terminer la courbe de r tention d eau CRE des mat riaux composant la barri re capillaire Avec la CRE on peut obtenir la fonction de conductivit hydraulique FCH qui est le principal l ment de design de la CEBC et des lysim tres Finalement partir des FCH il est possible d valuer la LT th orique L utilisation des quations th oriques et des simulations num riques ont montr que la LT est tr s sensible aux param tres qui d crivent la CRE et la FCH Puisque la CRE a t obten
37. es exp rimentales banque de donn es UNSODA et r gressions 57 Figure 3 26 CRE gravier donn es exp rimentales banque de donn es UNSODA et r gressions 57 Figure 3 27 Montage de l essai table de succion chantillon et erlenmeyer ses 58 Figure 4 1 Structure de la pr sentation des r sultats 62 Figure 4 2 FCH du sable classe A pour diff rents essais exp rimentaux ainsi que pour les donn es d UNSODA LEES 66 Figure 4 3 FCH du gravier pour la CRE retenue et pour la CRE estim e lors de la conception UNSODA 66 Figure 4 4 Analyse des LT th oriques Ross 1990 en fonction du d bit de sollicitation 67 Figure 4 5 Pr cipitations au site d enfouissement de Saint Tite des Caps 2006 et 2007 donn es de la station m t orologique install e pr s de la cellule ss 68 Figure 4 6 Variation temporelle de la teneur en eau volum trique du SPD profil A 71 Figure 4 7 Variation temporelle de la teneur en eau volum trique du SPD profil B sss 71 Figure 4 8 Variation temporelle de la teneur en eau volum trique du SPD profil C sss 72 Figure 4 9 Succion matricielle du SPD 0 cccccesesscescesseceseesecaeeeeseaesceeaeenecscesceeacsesaeenesneceneeeeesesneseneeensaeseeessons 72 Figure 4 10 CRE observ sur le terrain 2006 et 2007 nennen nnne 73 Figure 4 11 Tassement mesu
38. est de 19 99 centim tres pour une hauteur totale de pr s de 2 m tres et le diam tre moyen est de 40 65 centim tres l vation cm f Succion 190 180 160 140 120 gt 100 gt 80 Dh 60 gt 2 points mesur s 2 points mesur s 40 4 points mesur s 20 4 points mesur s 7 Teneur en eau Figure 3 24 Essai de colonne pour l obtention d une CRE Deux essais sur une colonne de drainage ont t r alis s sur le sable classe A un avec un drainage de 48 h et l autre avec un drainage de 72 h Un seul essai a t r alis pour le gravier La densit retenue est la moyenne des c nes de sable effectu s sur le terrain lors de la construction soit 1650 kg m pour le sable et 1900 kg m pour le gravier Les r sultats de teneurs en eau en fonction des succions appliqu es sont pr sent s la Figure 3 25 et la Figure 3 26 56 0 45 UNSODA a 1 155 1 kPa _ n 1 949 0 0 31 870 012 Essai colonne 48 h 270 485 1 kPa n 6 81 6 0 32 0 720 057 0 4 Essai colonne 72 h 20 472 1 kPa n 6 33 8 0 33 8 70 05 Arya et al 1999 pa 1 65 g cm a 0 907 1 kPa n 2 15 0470 375 X 970 0 0 35 0 3 Essai 4 table de tension lt N 7 amp Oo i i o 0 25 Essai colonne 48 h a 0 835 1 kPa 2 n 3 52 o W Essai colonne 72 h a 02173 E pom Essa
39. fournit un ajustement plus ad quat des donn es exp rimentales que les mod les de Brooks et Corey 1964 et de Garden 1958 Dans les prochaines sections les param tres du mod le de van Genuchten 1980 sont ajust s de telle sorte la somme du carr des carts entre les valeurs exp rimentales et les valeurs liss es est minimis e 4 1 1 1 CRE obtenue partir des granulom tries partir de la courbe granulom trique du sable classe A obtenue par le mod le de Fredlund et al 2000 section 3 2 1 il est possible d estimer la CRE du sable classe A l aide du mod le d Arya et al 1999 via le programme Scilab voir la section 2 3 Le code utilis pour la compilation a t d velopp par le groupe de recherche en g oenvironnement de l Universit de Sherbrooke Ce dernier est pr sent l annexe K La masse volumique retenue est la moyenne de quatre c nes de sable r alis s lors de la construction 1650 kg m Les donn es fournies par le mod le Arya et al 1999 sont sous la forme d une s rie de points Il est donc n cessaire d appliquer le mod le de van Genuchten 1980 pour obtenir une r gression ad quate Le r sultat obtenu est pr sent la Figure 3 25 sous le titre Granulom tie 2007 Arya et al liss par VG De plus les param tres de van Genuchten 1980 minimisant la somme des carr es des carts entre les donn es exp rimentales et les donn es liss es sont inscrits
40. gt Une troisi me phase III o l on atteint un point partir duquel il y a peu de changement de la teneur en eau avec l augmentation de la succion Ce point indiqu la Figure 2 2 repr sente la teneur en eau r siduelle 9 85 Teneur en eau saturation BO 75 ca 2 ES edaturation X e o Ed 60 Teneur en eau volumique st PHASE PHASE Ill 50 Teneur en eau 45 r siduelle 6 KK Vaieur deni e deau pe 40 1 10 100 1000 Succion kPa Figure 2 2 CRE allure g n rale tir de Parent 2003 Notons que est le terme utilis pour d crire la teneur en eau volumique saturation et Pyra est la valeur d entr e d air soit la succion partir de laquelle la d saturation du mat riau poreux est consid rable Cette valeur marque le d but de la phase II l eau commence sortir des pores et se faire remplacer par la phase gazeuse Enfin est le terme utilis pour d crire la pente de d saturation exprimant la diminution de la teneur en eau avec l augmentation de la succion Ce sont les valeurs d entr e d air gyz ainsi que la pente A qui changent d un mat riau poreux l autre en fonction de la distribution des pores du mat riau 2 3 2 Facteurs influencant la CRE Les facteurs qui jouent un r le sur l allure des CRE sont essentiellement la granulom trie mais aussi la compaction McCartney 2007 Une granulom trie grossi re maximise
41. kPa mV De 0 5 46 cm de succion 100 kPa a 100 kPa Entre 0 et 32 kPa Entre 0 et 100 kPa Entre 0 et 20 L Variable selon le param tre Champs d application Besoin d une courbe de calibration propre a chaque mat riau tat de la teneur en eau dans la couche calcul rebours de k 9 Il faut creuser jusqu la D termination de K Utilis e pour profondeur souhait e afin les SPD dans le cadre de ce d effectuer des tests Le m moire trou doit permettre une personne d y entrer Variable selon les conditions Besoin de convertir les donn es collect es par le DL6 en mV en succion kPa D termination de la succion le long du recouvrement et dans les diff rentes couches D termination de la succion le long du recouvrement et dans les diff rentes couches Lecture en kPa directe 0 25 kPa 3kPapourda 6 kPa 1kPa pour y 6 kPa Donn es ponctuelles Lecteur offre lectures sur gamme trop tendue pour les besoins Permet de quantifier les infiltrations dans les couches de la barri re D termination de la succion dans la couche des SPD D termination du d bit d infiltration D termination du tassement des SPD variation des propri t s hydrauliques du SPD D termination du bilan hydrique du site et valeurs utiliser pour mod lisation Donn es ponctuelles Variable selon le param tre 124 D CONVERSION DE SUCCIONS MESUREES L AIDE
42. la CBC qxp P NON dx Kat tan Q Pie 22 Equation 2 17 S Le terme repr sente la pression capillaire en m tre Morel Seytoux et Khanji 1974 yw est la valeur d entr e d air en m tre M est un parametre de Brooks et Corey 1964 pour d crire la CRE P est un param tre de Brooks et Corey 1964 pour d crire la FCH P est calcul par la relation p 3 2M Morel Seytoux et al 1996 Cette th orie suppose que l eau ne s infiltrera pas travers l interface tant que la succion d eau l interface ne tombera pas sous la valeur d entr e d eau du mat riau grossier D Walter et al 2000 Walter et al 2000 supposent que l infiltration dans la couche de sol grossier suit une autre configuration que celle propos e par Ross 1990 et qu il y a une infiltration constante avant le transfert Bussi re et al 2007 ont montr que le mod le de Ross 1990 est plus conservateur que le mod le de Morel Seytoux 1994 de 22 24 selon la pente de la barri re capillaire Tel que mentionn plus t t Billiotte et al 1988 donne aussi des LT plus lev es que celles de Ross 1990 Ce sera donc ce dernier mod le qui sera consid r dans ce m moire 23 2 6 1 3 Consid rations des longueurs de transfert pour les mod lisations num riques Le mod le de Ross 1990 pr sente certaines limites Il suppose que l infiltration dans la CBC n a lieu que lorsque la LT est atteinte En aval du point d
43. la succion diminue en bas de pente jusqu se stabiliser lorsque sable Irrom tre automatique la capacit de transfert est atteinte Les mesures cette gravier 1 4 5 et 6 TEN S SPD 1 3 Interface interface permettent donc de v rifier l atteinte de la capacit de transfert La teneur en eau la base de la couche de SPD devrait tre proche de la saturation afin d viter les missions fugitives de m thane Les tensiom tres permettent de d terminer la teneur en eau via la courbe de r tention SPD sable Irrom tre automatique d eau cet endroit De plus des mesures de teneur en no2et3 Irrom tre m canique A et B TEN SPD 1 Lysim tre sable 2 TEN LYS 2H et 2B Endroit Quantit Sable Lysim tre sable 1 3 Gravier Lysim tre gravier 1 3 eau coupl es avec ces mesures de succion permettront de reconstituer la courbe de r tention d eau du SPD Le SPD tant une barri re hydraulique doit rester proche de la saturation De faibles succions mesur es par des tensiom tres positionn s dans cette couche va permettre de v rifier si le SPD rempli son r le Pour fonctionner ad quatement la succion la base d un lysim tre devrait tre nulle et la succion au sommet du lysim tre devrait tre gale la succion ambiante du mat riau poreux Deux tensiom tres plac s dans le lysim tre LYS SAB 2 mesurent ces succions afin de v rifier le bon fonctionnement du lysim tre
44. le sable et 1900 kg m pour le gravier Les r sultats de teneurs en eau en fonction des succions appliqu es sont pr sent s a la Figure 3 25 et a la Figure 3 26 La Figure 3 25 pr sente aussi la CRE obtenue partir de l essai granulom trique r alis en 2007 gr ce au mod le Arya et al 1999 3 3 Logiciels de mod lisation 3 3 1 Visual HELP Le mod le HELP Hydrologic Evaluation of Letfill Performance utilis par le logiciel Visual Help permet de g n rer des bilans hydriques d un recouvrement WHI 2000 Ce logiciel est concu par la compagnie Waterloo Hydrogeologic inc Le mod le HELP est pr vu pour les sites d enfouissement conventionnels l effet de barri re capillaire n est pas pris en compte HELP consid re que la seule composante qui influence l coulement est la gravit et n glige ainsi les contraintes matricielles qui peuvent tre dominantes pour les sols partiellement satur s Pease et Stormont 1996 La version utilis e aux fins de ce m moire est la version 2 2 0 1 Le mod le HELP a ses limites Celik et al 2007 mais il demeure tr s utilis 3 3 2 SEEP W SEEP W est un logiciel produit par G oslope International inc Il est utilis pour mod liser les coulements et les distributions de pressions dans les milieux poreux gr ce des l ments finis Il permet l analyse bidimensionnelle et unidimensionnelle permanente ou transitoire travers des milieux poreux partiellement satur s ou sat
45. re une dimension des diam tres des grains du sol Si les grains sont s par s par grosseur de leur diam tre tous les grains dont leur diam tre est plus petit que D repr sentent x o de la masse totale du sol Ds lt 5 et Dy 25 Dys Dio quation 3 1 41 gt Le sable classe A formant la CRC a un Dgs de 1 4 millim tre Le D 5 du mat riau de la CBC devra tre plus petit ou gal a 7 0 millim tre gt Le sable classe A a un Ds de 0 59 millim tre Le D du mat riau de la CBC devra tre plus petit ou gal 14 8 millim tres Le fuseau pour la granulom trie du gravier trac gr ce au mod le de Fredlund et al 2000 est pr sent la Figure 3 11 Cette figure pr sente aussi la granulom trie du Gravier Ladufo un des graviers l tude La limite minimale de la granulom trie du gravier est repr sent e la Figure 3 11 par la granulom trie du sable classe A 100 Crit re filtrant Sable classe A comme CRC Sable ciasse A 80 4 O Gravier Ladufo Limite maximale de la granulom trie du gravier crit re Filtre 60 4 Passant 40 20 T 096 T T T TUT TT TTTTTT 0 0001 0 001 0 01 0 1 1 10 100 1000 Diam tre des particules mm Figure 3 11 Fuseau approximatif pour le gravier selon les crit res des filtres gravier Ladufo l tude Parent et al 2006 Pour pr ciser le choix du mat riau constituant la CBC
46. succions kPa se fait automatiquement par les Watermark pour les Irrom tres automatiques Par contre des essais en laboratoire ont montr par contre que pour un des Irrom tres automatiques cette calibration tait d fectueuse L Irrom tre automatique n 4 a t ins r dans un grand cylindre gradu En faisant varier la hauteur de la nappe d eau dans le cylindre on faisait varier la hauteur de la t te d eau succion appliqu e sous le transducteur En mesurant la distance entre la jauge et la nappe d eau il tait possible d valuer la succion sollicit e en m et en kPa Ces succions ont pu tre compar es dA rm NR NN SENE sc E PRESENT ne dir tea a 124 1 i 10 i Donn es aub exp rimentales NEN o L oo Succion acquisiteur DL6 kPa id i ES T 0 2 4 6 8 10 12 Succion r elle d velopp e en laboratoire kPa DE M A Figure A 2 Correction de la calibration Lecture avec Infeild et DL6 le 27 juin 2007 126 F CALIBRATION DES SONDES DE TENEUR EN EAU ECH20 POUR LE SPD 0 85 M 0 80 1 y 0 000610x 0 0215 0 75 R 0 918 0 70 ces ai 0 55 e essai terrain 2007 Teneur en eau volum trique m3 m 0 50 essai labo 2006 0 45 Lin aire essai labo 2006 0 40 c 500 700 900 11
47. table de tension Sable moyenne labo pour n ei Q 1 0E 08 1 0E 09 k m s 1 0E 10 J 1 0E 11 1 0E 12 4 f 1 0E 13 1 0E 14 4 1 0E 15 1 0E 16 4 M 1 0E 01 1 0E 00 1 0E 01 kPa ee re Sa ae ae A 1 0E 02 Figure 5 1 Succion maximale d velopp e dans le sable partir des diff rentes FCH du sable classe A 5 2 Choix et paisseurs des mat riaux Les mat riaux choisis lors de la conception r pondent l objectif de fournir une LT tout juste en de de 30 m tres En effet l efficacit observ e sur le terrain permet de conclure que cette LT est en moyenne d au moins 23 m tres 105 5 2 1 Couche de SPD L paisseur de conception pour la barri re hydraulique est de 60 cm Le rapport de construction mentionne que la hauteur telle que construite est de 62 5 cm Cabral et B rub 2006 Les plaques de tassement pr sentent un tassement de 10 12 cm depuis la construction Figure 4 11 L paisseur de cette couche de r sidus la fin de 2007 serait d au minimum 50 cm D un point de vue de faisabilit l gale la barri re hydraulique pourrait ventuellement tre associ e la couche imperm able Figure 2 8 Dans ce cas cette couche devrait tre d au moins 45 cm Il semble qu une paisseur initiale de 60 cm pour ce mat riau hautement compressible entra ne long terme une paisseur respectant ce crit re
48. 0 A Billiotte et al 1988 Billiotte et al 1988 cit dans Ross 1990 a propos une formule donnant des valeurs quelque peu sup rieures a Ross 1990 pour des pentes de moins de 45 Ornax Ksar b tang Equation 2 15 O b est l paisseur de la CRC en m tre B Ross 1990 Selon Ross 1990 Qmax peut tre exprim e par l quation suivante 9CRC Omax Ksar tan b fk gdp Equation 2 16 PCBC OU k 4 est la conductivit hydraulique satur e du sol en m s k est la conductivit hydraulique relative k ksat D est l angle de la pente en sont respectivement les succions Verc Voge m dans les sols fin et grossier correspondants au d bit d infiltration q m s Selon Ross 1990 les hypoth ses consid rer pour l application de cette d finition sont les fronti res sup rieures et inf rieures du mod le sont suppos es tre assez distanc es le bas de la pente est suppos tre bien drain et assez loin du haut de la pente et il n y a aucun coulement horizontal 22 C Morel Seytoux 1994 Morel Seytoux 1994 a propos une formule diff rente donnant des valeurs quelque peu sup rieures au mod le de Ross 1994 selon Bussi re et al 2007 Morel Seytoux 1994 propose d utiliser l quation de Brooks et Corey 1964 et de poser le param tre dans l quation g n rale Morel Seytoux 1994 propose l quation suivante pour calculer le Qmax qui peut tre drain par
49. 0 sont respectivement la teneur en eau volum trique et la teneur en eau volum trique r siduelle Les autres symboles a n et m sont des param tres d ajustement 2 3 4 Pr diction de la CRE Il est possible d estimer la CRE via un mod le appropri La plupart des mod les se basent sur la distribution granulom trique comme les suivants Arya et Paris 1981 Arya et al 1999 Fredlund et al 1997 Fredlund et al 2000 et Hwang et Powers 2003 Ces m thodes ne sont valides que pour des mat riaux poreux granulaires ce qui exclut les SPD et les sols a haute teneur en mati re organique Cette approche est aussi inad quate pour les sols tr s fins Dans ce cas la forme de la CRE peut tre affect e par diff rents param tres g otechniques comme la teneur en eau de compaction Tinjum et al 1997 Miller et al 2002 Le mod le de Fredlund et al 2000 permet de faire r gresser une courbe de distribution granulom trique partir de donn es exp rimentales grace l quation suivante 7 d n Mgr of iis z d quation 2 7 i d d m a Fr passant ex O ag repr sente le point d inflexion de la courbe de granulom trie m ng et Mgr repr sentent respectivement la pente de la courbe de granulom trie et la forme de la courbe dans la r gion des particules fines sans dimension dig est un param tre reli la proportion de particules fines m dm est le diam tre minimum des
50. 0 et 7 5 kPa environ comparativement 1 2 kPa et 24 kPa 29 m tres TEN S G 4 Puisque la vera est estim e une valeur qui varie entre 0 94 et 2 1 kPa 80 selon les propri t s du sable retenues il est possible d affirmer que ce mat riau est presque satur en bas de pente et qu il peut y avoir transfert d eau vers le gravier La chute de succion est plus faible entre les positions de 23 et 29 m tres TEN S G 3 et TEN S G 4 A cette position le d bit drain par le sable est donc presque atteint Les mesures de succions par les diff rents tensiometres peuvent tre tudi es par une analyse spatiale Figure 4 15 En 2006 la LT serait de l ordre de 23 m tres soit la position o la succion semble se stabiliser De plus l augmentation graduelle de la succion partir du mois d ao t en 2006 peut tre associ e a une p riode de s cheresse En effet durant cette p riode peu de pr cipitations ont t mesur es Figure 4 5 pieni en Moy mobile sur 24 p r TEN S G 1 Moy mobile sur 24 p r wal TEN S G 2 7l Moy mobile sur 24 p r TEN S G 3 i Moy mobile sur 24 p r TEN S G 4 17 f vr L 4 20 oct ne io MENO e Ed 8 2 Date 2006 0
51. 00 1300 valeur brute mV 127 G FICHES TECHNIQUES DES LYSIMETRES INSTALLES DANS LE RECOUVREMENT ALTERNATIF Wwe vr0210 40 JF PALLET SIDE VIEW TANK TOR TANK SIDE VIEW al be 3 15 16 PALLET BOTTOM VIEW ACE ROTO MOLD RATI la 223 94 MS CET E77 Re TANK 1021040 Det er PALLET ST0210 40 vos L ARE IN M m om 56 PALLET 28 ez V10210 40 Ts arr TOLERANCES 5 68 F 128 H MODE OPERATOIRE POUR LES ESSAIS COLONNE 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Pr parer le sol a tester a la bonne teneur en eau soit Pour le gravier la teneur en eau de mise en place lors de la construction 3 4 Pour le sable la teneur en eau associ e la densit de mise en place courbe Proctor 5 Fermer la valve la base de la colonne apr s avoir rempli le siphon d eau Mettre en place le sol dans la colonne selon la densit de mise en place sur le terrain soit 1650 kg m pour le sable et 1900 kg m pour le gravier Les 4 premiers moules sont remplis en r alisant 4 couches de 2 5 cm chacune L paisseur des couches est v rifi e par une tige pr alablement calibr e aux bonnes paisseurs Les 6 derniers moules sont remplis en r alisant 2 couches de 5 cm chacune L paisseur des couches est v rifi e par une tige pr alablement calibr e aux bonnes paisseurs La valve la base est ouverte de l eau est ajout e au sommet de la
52. 000e 04 1 000006 04 8 00000e 05 6 00000e 05 4 00000e 05 3 00000e 05 2 00000e 05 SE 0006 05 q 1x10 m s Propri t s des mat riaux sable table de tension gravier table de tension UNSODA Figure 4 25 Simulation num rique typique sur Hydrus qz 1x10 mis 50m Propri t s des mat riaux Sable essai de colonne 72 h gravier essai table de tension Figure 4 26 Simulation num rique typique sur SEEP W En conclusion la LT est tr s sensible aux propri t s des mat riaux utilis s pour la mod lisation Les essais en laboratoire ainsi que les banques de donn es tel UNSODA donnent un aper u de ces propri t s Cependant en restant dans la plage offerte pour ces propri t s la LT varie consid rablement 4 3 4 valuation de la longueur de transfert en tat transitoire Une tude en r gime transitoire pourrait tre r alis e sur SEEP W Pour saisir la pertinence de cette possibilit il faut noter une probl matique rencontr e lors des mod lisations pr sent es dans ce m moire En r gime permanent les conditions contours mod lisant le drain sur SEEP W aval de la cellule n vacuent pas ad quatement l eau provenant du sable De ce 102 fait une quantit d eau semble tre forc e de p n trer dans le gravier sur les 2 derniers m tres de la BC Ce probl me n a pas eu de cons quence pour les r sultats pr sent s dans ce m moire car les LT mod lis es ne se si
53. 006 Pour un d bit de percolation du SPD de 5x10 m s et pour une longueur de transfert de 30 m tres de facon obtenir une longueur inf rieure celle de la cellule exp rimentale l paisseur doit tre de 0 40 m tre tel qu indiqu la Figure 3 13 Selon la m thode de conception expliqu e par Parent et Cabral 2006a il aurait fallu utiliser un d bit un peu plus lev soit celui calibr de 7 8x10 m s Une discussion sur cet aspect sera r alis e au chapitre 5 Sable Classe A Gravier grossier Sable Classe A Gravier intermediairc Longueur de transfert LT m 0 03 m 6 40 m me gempen qe Tempe pendens epe PM T r rM T1 90 1 1 10 Epaisseur de la CRC m Figure 3 13 Simulation num rique de la longueur de transfert en fonction de l paisseur de la CRC Parent et al 2006 44 gt Epaisseur de la CBC Comme le mentionnent Parent et Cabral 2006a l paisseur minimale de la CBC est celle correspondant l atteinte de la succion de convergence dans un profil de succion dont la condition limite inf rieure est la plus d savantageuse soit la pr sence d une nappe phr atique Gravier interm diaire 0 01 4 Elevation m 0 001 4 0 0001 0 001 0 01 0 1 1 10 Succion kPa Figure 3 14 Profils de succion dans le gravier Kisch 1959 Parent et al 2006 Le mod le de Kisch 1959 est utilis pour repr senter le profil de succion pour l
54. 2006 1 Chutes succions 3 Chute due aux 19 nov Figure 4 12 Variation temporelle de la succion l interface SPD BC 2006 El Ghabi 2006 de probablement dues a des d fectuosit s 2 P riodes de non acquisition probablement activit s de resaturation TEN S SPD 1 y 2m TEN S SPD 3 y 18 m Irrometre no 2 y 22 4 m W 1 Chute due aux activit s de resaturation d 5 PE 2 Chute probablement due aux fortes percolations atteignant le sommet de la couche de sable 0 LEE SE Tope TT TT T dT NES pet T 3 a 9 S E 3 3 9 9 o o Ww iD EL o Q o atl e N Date 2007 Figure 4 13 Variation temporelle de la succion l interface SPD BC 2007 78 14 nov En 2007 deux Irrom tres automatiques ont t rajout s l interface SPD Sable L Irrom tre no 3 s est av r d fectueux Le tensiom tre S SPD 2 est aussi devenu probl matique Les causes possibles de ces d fectuosit s sont nombreuses bris de la pierre poreuse joints non tanches etc La Figure 4 13 confirme en parti les conclusions de 2006 soit que la quantit d eau transf r e la couche de sable par le SPD augmente de l amont vers l aval Cependant les valeurs des tensiom tres S SPD 1 et S SPD 3 varient consid rablement La moyenne pour S SPD 1 est de 6 kPa
55. 26 08 Date 2007 15 09 05 10 25 10 14 11 Figure 4 9 Succion matricielle du SPD 72 4 2 3 Suivi de l volution des propri t s hydrauliques de la barri re hydraulique 4 2 3 1 CRE observ Tel que discut plus haut les propri t s hydrauliques des mat riaux hautement compressibles comme le SPD varient dans le temps Des sondes de teneur en eau et des tensiom tres install s environ aux m mes positions peuvent donner une estimation de la CRE in situ A cause des d fectuosit s temporaires et localis es de certaines sondes et du besoin d obtenir une plage de valeurs de succion aussi large que possible le seul couple de valeur ad quat s est av r tre celui du tensiom tre S SPD 1 et de la sonde ECH O PC 1 Ces deux sondes sont situ es environ la m me position La Figure 4 10 pr sente les r sultats de cette tude Une analyse avec le degr de saturation aurait t plus ad quate pour valuer la oyga d un mat riau hautement compressible Parent et al 2007 mais difficilement applicable ici ne connaissant pas la v ritable variation de l indice des vides de ce mat riau Cependant puisque les valeurs de succions mesur es sur le terrain ne permettent d valuer que la phase I de la CRE Figure 2 2 sans la yga l analyse par 0 n aura pas de cons quences dans le pr sent travail 9096 1 8096 ciem Pour 2007 J Keena pdt very a 0 0354 1 kPa 9 dt hte n 2
56. 2E 11 8 09E 11 7 97E 10 7 51E 10 7 96E 10 7 99E 10 29 7 52E 10 7 98E 10 8 00E 10 7 72E 10 7 98E 10 7 97E 10 63 7 70E 10 7 63E 10 D bit de solicitation m s 1 2 3 4 1 3 4 98 Tableau 4 6 Quatre sc narios de maillage et de tol rance tudi s pour le mod le sur SEEP W Maillage Maillage ordinaire plus fin tol rance tol rance plus s v re ordinaire horizontales Nbr de maille verticales dans le sable Nbr de mailles verticales dans le gravier Nbr maximal it ration 20000 10 1x10 Ordre de grandeur du changement de la conductivit maximum Ordre de grandeur du changement de la conductivit minimum Taux de changement Nbr de revision de l infiltration D N w 10000 1x10 0 025 0 05 1x10 1x10 79 1 0025 1 005 e Tableau 4 7 tude de la sensibilit du mod le sur SEEP W aux diff rents sc narios de maillage et de tol rance esse en Y l interface sable gravier Distance en 1 Maillage X depuis le ordinaire f haut de la tol rance m SUC DOR pente FL ordinal plus s v re Pare 4 10E 10 4 08E 10 6 22E 10 6 12E 10 8 07E 10 8 00E 10 9 79E 10 9 72E 10 1 13E 09 1 12E 09 2 83E 11 2 82E 11 4 37E 11 4 30E 11 5 76E 11 5 72E 11 7 13E 11 7 09E 11 8 44E 11 8 40E 11 D bit de solicitation Maillage plus 99 4 3 2 5 D termination de l tat permanent sur Hydrus Contrairement SEEP W Hydrus ne mod lise pas l
57. 3 Simulation num rique de la longueur de transfert en fonction de l paisseur de la CRC 44 Figure 3 14 Profils de succion dans le gravier Kisch 1959 45 Figure 3 15 Sch ma d un tensiom tre T4 install dans le recouvrement alternatif de Saint Tite des Caps 46 Figure 3 16 Un des Irrom tres automatiques install s dans le recouvrement alternatif de Saint Tite des Caps 48 Figure 3 17 Irrom tre m canique utilis Saint Tite des Caps eee eee 48 Figure 3 18 Repr sentation d une sonde de teneur en eau ECH2O utilis e Saint Tite des Caps 49 Figure 3 19 Installation des lysim tres dans le sable et dans le gravier 51 Figure 3 20 Section transversale montrant les vecteurs d coulement et les iso contours de pression kPa a Lysim tre de 0 40 m tre semaine s che b Lysim tre de 0 60 m tre semaine s che c Lysim tre de 0 40 m tre condition typique 85 du temps d Lysim tre de 0 60 m tre condition typique 85 du temps ses 51 Figure 3 21 Sch ma des plaques de tassement Saint Tite des Caps 53 Figure 3 22 Infiltrom tre de type Mini Disk a essai en laboratoire b essai sur le terrain 54 Figure 3 23 Analyses granulom triques sur le sable classe A 55 Figure 3 24 Essai de colonne pour l obtention d une CRE ss 56 Figure 3 25 CRE sable classe A donn
58. 7 Figure 4 14 Mesures des tensiom tres T4 sur deux ann es interface sable gravier 81 Pour 2007 les succions mesur es par les diff rents T4 sont plus variables Figure 4 14 Cependant la tendance est encore la diminution de la succion de l amont vers l aval En effet les succions moyennes pour les tensiom tres S G 1 4 sont respectivement de 6 0 kPa 5 0 kPa 3 2 kPa et 2 0 kPa Le sable comme en 2006 semble s humidifier de plus en plus en se dirigeant vers le bas de la pente La stabilisation de la chute de cette succion est diff rente en 2007 qu en 2006 En effet la succion du tensiom tre S G 3 est tout au long de l t 2007 significativement sup rieure celle mesur e par le tensiom tre S G 4 C est seulement vers la mi septembre que ces deux valeurs se rejoignent En 2007 la LT a t sup rieure 23 m tres tout au long de l t ce n est qu en septembre qu elle a r gress 23 m tres ce qui s explique probablement l augmentation des pr cipitations caus es par les pluies automnales Figure 4 14 i i H Zo 15 juin 06 t 15 juil 06 t 15 ao t 06 O 15 sept 06 15 oct 06 15 juil 07 amp 15 ao t 07 15 sept 07 kPa 0 4 0 10 20 LT 2006 LT 2007 30 Distance horizontale partir du sommet m Figure 4 15 Analyse spatiale de la succion
59. Bilan 2004 de la gestion des mati res r siduelles au Qu bec 177 p 118 Richards L A 1931 Capillary conduction of liquides through porous mediums J Phys 1 318 333 Robart G 1998 Etude de la perm abilit de la compressibilit des r sidus de d sencrage Maitrise en science appliqu e Universit de Sherbrooke Sherbrooke Ross B 1990 Diversion capacity of capillary barriers Water Resources Research 26 2625 2629 Serrano S E 2004 Modeling infiltration with approximate solution to Richards quation Journal of Hydrologic engineering sep oct Sim nek J van Genuchten M Th et Sejna M 2006 The HYDRUS software package for simulating the two and three dimensional movement of water heat and multiple solutes in variably saturated media technical manual PC Progress Prague R publique Czech Smith K A et Mullins C E 2001 Soil and environmental analysis Physical methods Marcel Dekker Seconde dition New York Terzaghi K Peck R B et Mesri G 1967 Soil mechanics in engineering practice New York The MathWorks Inc 2002 MatLab The Language of Technical Computing version 7 5 0 R2007b MA USA Tinjum J M Benson C H et Blotz L R 1997 Soil water characteristic curves for compacted clays Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering 123 1060 1069 Topp G C et Miller E E 1966 Hysteretic moisture characteristics and hydraulic conductivities for gl
60. E 08 46E 07 2 3E 08 Cependant les moyennes des valeurs du ksa mesur es sont sup rieures la valeur estim e lors de la conception 1x10 m s et d passent m me la gamme de valeurs pr sent es la section 3 1 5 1 Ce type d essai qui n est pas normalis ASTM comporte son lot d incertitudes reli es aux manipulateurs variables selon les dates de prise de mesure Le mat riau test est aussi non usuel Le guide d utilisateur ne fournit pas de conseil pour ce genre de mat riau De plus l analyse des r sultats du Mini Disk requi re la connaissance des param tres n et a du mod le de van Genuchten 1980 Ces derniers param tres ont t fournis partir de la CRE valu e en laboratoire Ces propri t s en plus d tre variable dans le temps pour le SPD ne sont pas n cessairement celles retrouv es sur le terrain N anmoins cette analyse confirme encore une fois la tendance de la perm abilit satur e du SPD diminuer dans le temps Cette section compl te la pr sentation de la variation des propri t s hydrauliques du SPD dans le temps commenc e aux sections pr c dentes 4 2 4 Suivi de la performance de la barri re capillaire 4 2 4 1 La succion l interface SPD Sable Pour suivre l apport d eau la BC des tensiom tres ont t install s l interface SPD Sable La variation temporelle de la succion cette interface pour 2006 est pr sent e la Figure 4 12 L empl
61. FCH il faut fixer une valeur pour la conductivit hydraulique satur e ksat Holtz et Kovacs 1991 pr sentent une relation empirique exprimant la conductivit hydraulique satur e en fonction du Dijo le diam tre correspondant au maillage du tamis travers lequel 10 des particules passeraient sur une base massique Pour des sables propres c est dire contenant moins de 5 de particules passant le tamis 75 um et dont le Dio se situe entre 0 1 et 3 mm le coefficient de perm abilit satur est estim par l quation 4 1 K sat C Dio Equation 4 1 Le terme kgat est la conductivit hydraulique satur e exprim e en m s C un param tre variant entre 0 004 et 0 012 et Dio le diam tre 10 exprim en millim tre Cette quation est valable pour k gt 10 m s Pour le sable classe A avec la valeur minimale du C soit 0 004 et pour un Djo de 0 22 mm Figure 3 23 granulom trie r alis e en 2005 on obtient une valeur de ka de 1 9x10 m s Pour le gravier avec la m me valeur pour C et avec un Djo de 0 5 mm d termin l aide d une granulom trie r alis e lors de la construction annexe L on obtient une valeur de k 4 de 1 0x10 m s Comme toutes les analyses initiales ont t faites avec 1 5 x10 m s pour le sable et 1 5 x10 m s pour le gravier ce sont ces valeurs qui ont t retenues Une analyse r alis e a posteriori semble montrer que cela a un effet n gligeable En effet l ordre de grandeur de la LT
62. Pour ce faire un lecteur manuel ECH2O Check a t utilis pour l obtention de 5 valeurs brutes mV entre 0 et 60 cm de profondeur par rapport au sommet du SPD Pour chaque valeur prise de l ECH2 O Check un chantillon de SPD a t relev pour r aliser une teneur en eau massique en laboratoire Deux c nes de sables ont t effectu s dans le trou du ballon gonflable n 3 60 cm de profondeur par rapport au sommet du SPD voir annexe A La densit de 625 kg m a t jug e repr sentative de la densit du SPD pour ces essais Cette densit a t utilis e pour convertir les valeurs de teneur en eau massique en teneur en eau volum trique Les r sultats sont affich s l annexe F Il est possible d observer que les valeurs mesur es sur le terrain ne divergent pas de celles obtenues en laboratoire malgr la diff rence de masse volumique La calibration retenue pour convertir les valeurs brutes des sondes ECH 0 en teneur en eau volum trique est donc la r gression effectu e sur les donn es exp rimentales C est dire 0 m m 6 10x10 x valeur brute mv 0 0215 quation 3 3 3 1 6 4 Lysim tres Deux s ries de lysim tres de type z ro tension section 2 6 3 sont install es Saint Tite des Caps une s rie dans le sable de 60 cm de hauteur et une s rie de 20 cm de hauteur dans le gravier Le diam tre de ces lysim tres est de 103 cm La Figure 3 19 pr sente ces lysim tres lors de leur mise en pl
63. RL l MRL k CBL Ksat CBL I a CBL psi m CBL n CBL 1 a CBL psi n CBL m CBL 2 J 1 a CBL psi n CBL m CBL 1 CBL figure loglog psi k MRL hold loglog psi k CBL XLim psimin psimax YLim kmin kmax grid on D termination des bornes d int gration p q 10 indPsic CBL find q p lt k CBL amp k CBL lt q p 1 last indPsic MRL find q p lt k MRL amp k MRL lt q p 1 first Psic CBL indPsic CBL psimin Psic MRL indPsic MRL psimin 9 Calcul de l aire entre k Om s et la FCH entre les bornes K x Ksat MRL 1 a MRL x m MRL n MRL 1 a MRL x n MRL m MRL 2 J 1 a MRL x n MRL m MRL MRL Qmax tan phi quad K Psic CBL Psic MRL 10 Qmax en m 2 s 135 N RAPPORT DE MODELISATION VISUAL HELP Model HELP An US EPA model for predicting landfill hydrologic processes and testing of effectiveness of landfill designs Author Benoit Lacroix Vachon Client Title Alexandre Cabral Location Saint Tites des Caps 2008 04 15 1 Profile EPA profilel Model Settings HELP Case Settings Runoff Method Model calculated Initial Moisture Settings Model calculated HELP Surface Water Settings Runoff Area 100 iu Vegetation Class Good stand of grass Profile Structure Thickness m 0 6000 0 6000 5 4 Sable classe A 0 4000 Gravi 0 2000 ravier Ez Sable ST i 0 1000 1 1 Layer Loamy Fine Sand Top Slope Length 30
64. RT Plaques de tassement Code Instrument x Y z PT 1 Plaque de tassement 43 1 8 SPD PT 2 Plaque de tassement 15 8 1 8 SPO PT 3 Plaque de tassement 24 15 SPD z tant d fini comme la hauteur par rapport la base de la couche de gravier selon les mesures telles que construit peut varier par rapport aux dimensions retenues pour l tude See ee SES SRE RSS Bailons gonflables Code instrument Xx z BG 2 Ballon gonflable retir BG 2 Balion gonflable 27 4 1 7 0 6 BG 3 Ballon gonflable hors cellule z tant d fini comme la hauteur par rapport la base de la couche de gravier selon les mesures telles que construit peut varier par rapport aux dimensions retenues pour l tude 123 C CARACTERISTIQUES DES EQUIPEMENTS DE TERRAIN Nom utilis Nom donn dans ce m moire Sonde ECH O Infiltrom tre de type mini disque Tensiom tre de type UMS model T4 Irrometre automatique Irrom tre m canique Lysim tre Plaque de tassement Irrometer RSU R colte des ar le f p donn es fabricant Sonde de teneur de en eau ECH 0 Acquisiteur EM 50 Infiltrom tre del type Mini Disque Mesures directes Tensiom tre de type UMS model T4 Acquisiteur DL6 Acquisiteur Watermark Mesures directes Mesures directes Mesures directes Station m t o Station m t o Weatherlink Weatherlink Sur la console Intervalle de mesure Selon fa courbe de calibration
65. SPD en 2007 serait autour de 66 ce qui impliquerait que le SPD pour cette derni re ann e serait pr s de la saturation 4 2 2 2 Succion dans la couche de SPD Pour suivre l volution des succions dans la barri re hydraulique deux types de tensiom tres sont install s dans la couche de SPD un T4 et deux Irrom tres m caniques Leur emplacement est indiqu la Figure 3 3 L Irrom tre m canique A s est av r d fectueux Cette d fectuosit peut tre expliqu e par de multiples facteurs probl me de saturation bris de la pierre poreuse etc La Figure 4 9 pr sente les valeurs de succion pour les tensiom tres retenus comme non d fectueux et plac s dans le SPD Les valeurs de succion du tensiom tre T4 TEN SPD 1 sont l g rement sup rieures celles de l Irrom tre m canique B Ceci peut tre expliqu par le fait que l Irrom tre m canique B est install plus bas dans la couche de SPD Malgr ceci les valeurs de succion mesur es sur le terrain sont bien en dec de la VEA du SPD valu e par l essai en laboratoire 90 kPa Figure 3 7 Il est donc possible d affirmer que le SPD reste satur ce qui est souhait pour un meilleur captage des biogaz 70 8 estim 75 LX 4 i l H STE SPD PA1 STE SPD PA 2 70 STE SPD PA 3 r1 STE SPD PAA H 1 i 65 4 60 55 I 50 E e ro 2 5 9 amp X a g a Date 2006 07 Figure 4 6 Variati
66. Starmer R H 1997 A water balance study of four landfill cover desings varying in slope for semiarid regions Journal of Environmental Quality 26 1385 1392 Olson R E et Langfelder L J 1965 Pore water pressures in unsaturated soils Jour of the Soil Mech and Found Div ASCE 91 SM4 127 151 Panarotto C T Cabral A R et Lefebvre G 2005 Biochemical evolution of a cellulose rich by product used as alternative cover material part I Laboratory study J Env Engin and Science 4 123 138 Panarotto C T Robart G Cabral A Chartier R Burnotte F et Lefebvre G 1999 Using deinking residues in cover systems Dans 7th Int Waste Mgmt and Landfill Symposium SARDINIA 99 4 8 octobre S Margherita di Pula Italy Vol III p 357 364 Parent S E 2003 Etude des couvertures avec effet de barri re capillaire Applications l utilisation des r sidus de d sencrage comme mat riau de recouvrement de sites de r sidus miniers et d enfouissement sanitaire Maitrise en science appliqu e Universit de Sherbrooke Sherbrooke Parent S E Cabral A et Zornberg J G 2007 Water retention curves and hydraulic conductivity functions of highly compressible materials Canadian Geotechnical Journal accepted 117 Parent S E et Cabral A 2006a Design of inclined covers with capillary barrier effect Geotechnical and Geological Engineering Journal 24 689 710 Parent S E et Cabral A 2006b Design a
67. Trois sc narios de maillage et de tol rance tudi s pour le mod le sur Hydrus 98 Tableau 4 5 Etude de la sensibilit du mod le d Hydrus aux diff rents sc narios maillage et tol rance 98 Tableau 4 6 Quatre sc narios de maillage et de tol rance tudi s pour le mod le sur SEEP W 99 Tableau 4 7 tude de la sensibilit du mod le sur SEEP W aux diff rents sc narios de maillage et de tol rance D p M S 99 xi Liste des acronymes BC Barri re capillaire CEBC Couverture avec effet de barri re capillaire CH M thane CRE La courbe de r tention d eau CRC Couche de r tention capillaire CBC Couche de bris capillaire FCH Fonction de conductivit hydraulique GES Gaz effet de serre LT Longueur de transfert LET Lieu d enfouissement technique SPD Sous produits de d sencrage VEA Valeur d entr e d air VEE Valeur d entr e d eau Liste des symboles 0 Teneur en eau volum trique Teneur en eau massique ou gravim trique Succion r gnant dans un mat riau poreux Pc Succion au sommet d une couche de sable pa Masse volumique s che e ndice des vides n Porosit Osat Teneur en eau volumique saturation vea Succion associ e la valeur d entr e d air veg Succion associ e la valeur d entr e d eau Pente de d saturation de la CRE h Hauteur d e
68. a CRE Pour de faibles valeurs de succion la CRE devra tre estim e avec la courbe UNSODA De plus lors de la r alisation des mod lisations pr sent es dans ce m moire l essai de table de tension sur le gravier n tait pas effectu Ainsi seulement les r sultats de l essai de colonne ont t retenus pour de hautes valeurs de succions La Figure 3 26 pr sente donc la CRE retenue pour le gravier voir courbe CRE retenue soit les r sultats de l essai de colonne pour de hautes succions combin es la r gression effectu e sur les donn es d UNSODA pour les valeurs de faibles succions cause de l absence de donn es exp rimentales 64 4 1 2 Fonctions de conductivit hydraulique FCH Ayant valu les param tres du mod le de van Genuchten 1980 il est possible d obtenir les FCH en utilisant l quation Mualem van Genuchten 1980 pr sent e au Tableau 2 3 La Figure 4 2 et la Figure 4 3 pr sentent les FCH pour les essais exp rimentaux Aux fins de comparaison la FCH des donn es UNSODA retenues lors de la conception est aussi affich e Pour cette FCH des valeurs de perm abilit taient fournies par la banque de donn es ind pendamment de la CRE Ainsi les param tres de r gression de van Genuchten 1980 ne sont pas les m mes entre la CRE et la FCH du sable classe A Les param tres du mod le pour chacune des r gressions sont pr sent s la Figure 4 2 et la Figure 4 3 Pour obtenir les
69. a longueur disponible pour la construction de la CEBC soit 30 m tres De plus le choix des mat riaux influence la conception des lysim tres ces lysim tres devaient demeurer fonctionnels pendant toute la p riode d tude L objectif premier de ce projet tait d valuer l efficacit de ce recouvrement alternatif L tude de la variation des propri t s du SPD ainsi qu une r vision du design taient aussi fix es comme autres objectifs Des essais en laboratoire ont t r alis s partir d une colonne de drainage et d une table de succion dans le but de d terminer les CRE des mat riaux composant la BC l aide de ces courbes les r gressions du mod le de van Genuchten 1980 permettent d valuer les FCH de ces m mes mat riaux qui sont les principaux param tres de design de la CEBC et des lysimetres Finalement partir des FCH il est possible d valuer la LT th orique Au d part on a pu remarquer que la LT est tr s sensible aux param tres qui d crivent la CRE et la FCH Comme la CRE a t obtenue selon diff rentes techniques qui ont donn des r sultats diff rents les LT obtenues variaient sensiblement Les donn es de terrain ont permis de mieux valuer la LT et ainsi de pr ciser les propri t s hydrauliques r elles des mat riaux L analyse des donn es chantillonn es sur le terrain montre qu entre 2006 et 2007 la k 4 des SPD diminue d environ un ordre de grandeur ce qui a pour cons
70. ace La fiche technique de ces instruments est pr sent e l annexe G et la position de ces appareils leur intervalle de mesure et leur pr cision l annexe C 50 c Figure 3 20 Section transversale montrant les vecteurs d coulement et les iso contours de pression kPa a Lysim tre de 0 40 m tre semaine s che b Lysim tre de 0 60 m tre semaine s che c Lysim tre de 0 40 m tre condition typique 85 du temps d Lysim tre de 0 60 m tre condition typique 85 du temps Parent et Cabral 2006b 51 Les principaux param tres de design de ce type d instrument sont la hauteur des parois et le d bit de percolation tel qu expliqu la section 2 6 3 Ainsi dans le cadre de la conception des lysim tres de la cellule exp rimentale de Saint Tite des Caps des simulations num riques utilisant SEEP W logiciel pr sent a la section 3 3 2 ont t r alis es par Parent et Cabral 2006b pour valuer la performance des lysim tres install s dans les couches de sable et ceux dans le gravier Figure 3 20 en fonction de ces deux param tres La conception de la barri re capillaire a limit l paisseur de la couche de sable 0 40 metre bien que la hauteur requise pour les lysim tres dans ce mat riau tait de 0 60 m tre Par cons quent les lysim tres ont d tre prolong s sous l interface de sable gravier 3 1 6 5 Plaques de tassement Trois plaques de
71. acement des tensiom tres cette interface est indiqu la Figure 3 3 On y observe une chute de succion entre le haut de la pente TEN S SPD 1 et le bas de la pente TEN S SPD 3 pouvant atteindre 3 kPa Cette chute correspond une augmentation de la 76 quantit d eau transf r e travers l interface El Ghabi 2007 Au fur et mesure qu on se dirige vers le bas de la pente l augmentation de la quantit d eau transf r e humidifie la couche de sable faisant chuter la succion r gnant dans ce mat riau On remarque une concordance entre les variations temporelles de ces trois tensiom tres et le fait que les valeurs de la succion sont plus lev es uniquement pour le tensiom tre plac en haut de la pente TEN S SPD 1 Cela signifie qu en aval la couche de SPD au niveau de l interface avec le sable est tr s satur e Plus en amont l effet de l vaporation se fait sentir Wilson et al 1997 De plus l augmentation graduelle de la succion partir du mois d ao t peut tre associ e une p riode de s cheresse En effet durant cette p riode peu de pr cipitations ont t mesur es Figure 4 5 Les valeurs de succion obtenues avec le tensiom tre TEN S SPD 1 a partir de la date du 25 septembre 2006 sont affect es par un probl me de d saturation Cela semble tre le cas aussi pour le tensiom tre TEN S SPD 3 grande variation de succion partir du 30 septembre 2006 Hormis les p
72. acun leur mani re vil 1 w Table des mati res T troduction oic E E TE AA PIA 1 1 1 Probl matique et contexte du projet sise 1 1 2 Objectifs du projet et aper u des r sultantes ss 2 1 3 Structure du m moire inner ee e us t TO e v NN Rat Ha 4 tat des CORMIAL SS ATIC ES ere mar RE ed sl in 6 2 1 Relations de phase dans les sols non satur s 6 2 2 Potentiel hydraulique dans les sols non satur s eese tnter nennen 7 2 3 Caract ristiques hydrauliques des sols non satur s la courbe de r tention d eau 9 2 3 1 Description de la courbe de r tention d eau 9 2 3 2 Facteurs influen ant la CRE c sccccccssssscosescevssuescssacscssnessssssescsesansersavcracsesesceecasssecesssenesevenenes 10 2 3 3 Modele de CRE eae rie t eH HER Le AIRE RO EIE Er EA ees PARTS 11 2 3 4 Pr diction de la CRE 5 eene teo b Gs enr or ei nana rel ese e Dee di detente 12 2 3 5 Approche exp rimentale pour l obtention de la CRE 14 2 4 Caract ristiques hydrauliques des sols non satur s la fonction de conductivit hydraulique 15 2 4 1 Description de la fonction de conductivit hydraulique see 15 242 Facteur influengant la fonction de conductivit hydraulique 15 2 4 3 Mod les de FCH 5 nne pea tole ee dace den er en ce ee D ESTNE PORA EET ORA EUR tas 16 2 5 coulements non satur s et mod li
73. adien des normes Ottawa Billiotte J Bourgeois M Deveughele M Jacquard C et Amould M 1988 Etude d un syst me bicouche sol fin sol grossier effet de barri re capillaire Comptes rendus de la conf rence internationale sur l hydrog ologie s curit nucl aire et site d enfouissement de d chets dangereux document 160 p 149 161 Bureau de Recherches G ologiques et Mini res Orl ans France 7 10 juin 1998 Burnotte F Lefebvre G Cabral A Audet C et Veilleux A 2000 Use of deinking residues for the final cover of a MSW landfill Dans 53rd Canadian Geotechnical Conference Montreal Vol 1 p 585 591 Bussi re B Aubertin M et Zhan G 2007 submitted Design of inclined covers with capillary barrier effect Discussion to Parent and Cabral 2006 Submitted to geotechnical and geological engineering Cabral A et B rub L P 2006 Utilisation des r sidus de d sencrage pour augmenter efficacit de captage des biogaz rapport d tape RDC 314427 112 Cabral A R 2006 Att nuation naturelle des GES mis par les sites d enfouissement en ligne Disponible sur http www usherbrooke ca observatoire evenements doc journee06 pdf cabral pdf consult le 08 31 2007 Cabral A R Planchet L F A M et Lefebvre G 2004 Determination of the soil water characteristic curve of highly compressible materials Case study of pulp and paper by product Geotechnical Testing Jour
74. aires sable gravier au dessus de laquelle se retrouve une couche de sous produits de d sencrage SPD de papier utilis e comme une barri re hydraulique Le SPD provenant du processus de recyclage du papier est ainsi d vi de l enfouissement La Figure 1 1 suivante pr sente le contexte dans lequel s ins re le recouvrement alternatif de Saint Tite des Caps Les cases gris fonc pr sentent le cas pr cis du recouvrement alternatif 1 2 Objectifs du projet et aper u des r sultantes Le pr sent m moire s ins re dans un projet plus vaste du groupe de recherche en g oenvironnement ayant pour but d att nuer les effets n fastes du lixiviat et du m thane sur l environnement sous trois aspects gt Diminuer la production de d chets en valorisant un sous produit industriel gt Augmenter l efficacit de la collecte des biogaz gt Diminuer la quantit d eau percolant travers les d chets d un site d enfouissement Le projet dont il est question ici a pour objectif principal d analyser le troisi me aspect du projet global ntreposage ieu TN Compostage fenfoulssement Incin ration Economie Social Environne Autre Autres bsp B bici CK be PAIN Inf tration Emission de d sencrage Woo po Mee Emissions fugitives optimisation du captage Membrane a ecouvrement fond du site dusite Recouvrements Recouvrements t
75. ans le gravier permet de conclure que la LT varie entre 24 m tres et 29 m tres en 2006 et est plus lev que 24 m partir de l t 2007 gt L augmentation de la performance de la BC dans le temps ne serait pas caus e par des sollicitations m t orologiques plus favorables en 2007 par rapport 2006 En effet en 2007 une pr cipitation totale plus lev e et un nombre d v nements extr mes plus faible sont observ s comparativement 2006 Figure 4 5 Ainsi davantage d infiltrations au travers du tout venant seraient probables en 2007 par rapport 2006 La Figure 4 20 pr sente le sommaire pour ce qui a trait aux coulements dans le recouvrement alternatif tudi sur le terrain Quoi qu il en soit en tout temps le lysimetre LYS GRA 3 situ quasiment l extr mit aval de la BC ne collecte pas un d bit plus lev que celui du design de la BC 5x10 m s L objectif du recouvrement alternatif qui est de d vier le d bit de percolation au del de 30 m tres pour viter l entr e d eau dans les d chets est donc atteint Il a t d montr plus haut que la LT interpr t e gr ce des donn es du terrain est variable dans le temps selon les conditions m t orologiques et le tassement du SPD Cependant cette LT varie entre 23 m tres et une longueur plus lev e que celle de la BC Comment concilier ces observations in situ avec les conclusions amen es la section 4 1 3 cette secti
76. aque n 1 0 04 plaque n 2 T 4 plaque n 3 0 06 o E i 0 08 o i G xil E k 0 10 aa EET a ie LE 0 12 Mb gs a 0 14 i N CN o baud co oO N A S 35 SF 8 B5 SF T G8 N N wo co N mM e e gt hn Q a T F 9 NI te tO aa e e N N N e e e e e e e e e Date Figure 4 11 Tassement mesur e par les plaques de tassement install es dans le SPD Tableau 4 1 Estimation de la variation de la conductivit hydraulique satur e du SPD dans le temps avec le tassement Tassement k total sur la Date p riode tudi e Plaque de tassement D ms m 2005 07 28 1 0E 08 2007 10 30 16E 09 90997 2005 07 28 1 0E 08 2007 10 30 1 3E 09 0 1100 2005 07 28 1 0E 08 2007 10 30 _1 1E 09 0 1273 4 2 3 3 Infiltrom tre Diff rents essais ont t r alis s avec un infiltrom tre de type Mini Disk en 2006 et en 2007 Le Tableau 4 2 pr sente ces r sultats ainsi que les moyennes pour 2006 et 2007 Ces essais montrent que la ksa du SPD diminue d un facteur 9 entre l ann e 2006 et l ann e 2007 Un test sur la diff rence entre deux moyennes d montre qu il y a seulement 9 de chance que la ksa de 2006 ne soit pas sup rieur au ksa de 2007 75 Tableau 4 2 Mesures de la conductivit hydraulique satur e du SPD avec l infiltrom tre Mini Disk satur es m s 6 6E 09 3 8E 08 7 7E 08 1 9E 08 3 4E 09 2 8E 08 1 9E 09 6 6E 07 2 3E 08 3 2E 07 7 4E 09 1 9
77. ass bead media Soil Sci Soc Am Proc 30 156 162 United States Department of Agriculture Agricultural Research Service 1999 UNsaturated SOil hydraulic properties DAtabase UNSODA version 2 0 California 119 USEPA 2002 Solid waste management and greenhouse gases A life cycle assessment of emissions and sinks 2i me dition United States Environmetal Protection Agency 136 p USM GmbH 2001 User s manual T4 pressure transducter tensiometer with external refilling USM GmbH M nchen 36 p van Genuchten M T 1980 A closed form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils Soil Science Society of America Journal 44 892 898 Walter M T Kim J S Steenhuis T S Parlange J Y Heilig A Braddock R D Selker J S et Boll J 2000 Funneled flow mechanisms in a sloping layered soil Laboratory investigation Water Resources Research 36 841 849 Webb S 1997 Generalization of Ross tilted capillary barrier diversion formula for different two phase characteristic curves Water Resources Research 33 1855 1859 Wendroth O Ehlers W Hopmans J Kage H Halbertsma J et Wosten J 1993 Reevaluation of the evaporation method for determining hydraulic functions in unsaturated soils Soil Sc Soc Am J 57 1436 1443 WHI 2000 WHI UnSat suite plus user s manual Waterloo Ontario Canada Wilson G W Fredlund D G et Barbour S L 1997 The effect of soil suc
78. au exprim e en m tre correspondante une nergie de pression ka Conductivit hydraulique satur e a L inverse de la valeur d entr e d air pour le mod le de van Genuchten 1980 1 kPa xii 1 INTRODUCTION 1 1 Probl matique et contexte du projet Malgr les efforts de recyclage la quantit de d chets enfouis au Qu bec entre 1994 et 2004 a augment de 29 2 Recyc Qu bec 2006 L augmentation des quantit s de mati res envoy es dans les lieux d enfouissement entra ne son lot de probl mes comme entre autres la g n ration de lixiviat et de gaz effet de serre Les biogaz d un site d enfouissement ont tendance s chapper travers le recouvrement du site Afin de les r cup rer pour les br ler ou pour produire de l nergie les sites modernes sont quip s de syst mes de captage des biogaz Gouvernement du Canada 2002 Actuellement seulement 25 des sites canadiens sont dot s d un tel syst me Dans la majorit des cas ce sont des syst mes classiques dont l efficacit de r cup ration ne d passerait pas les 40 60 Humer et Lechner 1999 Les syst mes de r cup ration les plus performants laissent chapper en moyenne 25 des biogaz produits USEPA 2002 Les gaz effet de serre GES qui s chappent constituent des missions fugitives qui contribuent au r chauffement plan taire Les missions de m thane CH4 provenant des sites d enfouissements repr sentent envi
79. avec les propri t s estim es lors de la conception pour atteindre une LT de 30m tres il a fallu une paisseur de la CRC de 40 cm Refaire cette analyse d passe le cadre de ce m moire 3 0E 01 2 5E 01 2 0E 01 1 5E 01 El vation m 1 0E 01 5 0E 02 0 0E 00 0 25 0 2 0 15 0 1 0 05 0 Charge de pression m Figure 5 2 Profil de succion dans le gravier avec propri t s valu es en laboratoire 5 3 Sommaire de la r vision du design Bref la lumi re des caract ristiques valu es en laboratoire et des observations sur le terrain le design des lysim tres l paisseur et le choix des mat riaux retenus semblent ad quats a posteriori pour r pondre aux objectifs fix s 107 6 CONCLUSIONS Une parcelle exp rimentale construite sur le site d enfouissement de Saint Tite des Caps a pour but d valuer l efficacit d une CEBC Cette derni re est constitu e d une barri re hydraulique compos e de SPD jumel e une barri re capillaire constitu e d une couche de sable sur une couche de gravier Pour faire le suivi de la performance de cette CEBC des lysim tres des tensiom tres des sondes de teneurs en eau des plaques de tassement et une station m t orologique ont t install s Pour tudier la validit de certains principes de conception retenus ce recouvrement alternatif a t con u de fa on ce que la LT soit juste inf rieur l
80. bile sur 10 p r biogaz TID Moy mobile sur 10 p r CH4 HERI 700 rata fA y il lus f n 1 N 4 600 dH n 5 MR NEN ETE MT NET EI T ib i ME f WP DN i n H i n id y i M i Alu i rt E mh nl it AT 209 i ft 4 ee a OT o0 TIRAN A Pn MEE od M A n 1 i A rh vi onm nth qut 400 E i D w tA i Avily 1 i pa aN 3 of 300 T f 200 i 100 0 peee mm 5 di ES RS RC Gi 1 janvier 3 mars 3 mai 3 juillet 2 septembre 2 novembre Date 2006 Figure 3 5 D bits de biogaz et de m thane CH br l s la torch re communications personnelles avec Suzanne Boisvert Ville de Qu bec 34 La Figure 3 5 pr sente les d bits de biogaz et de m thane CH4 enregistr s pour l ann e 2006 et br l s la torch re illustr e la figure 3 4 Ceux de l ann e 2007 n taient pas encore disponibles au moment de la r daction de ce m moire 3 14 Composition du recouvrement alternatif Cette section pr sente les mat riaux composant le recouvrement illustr la Figure 3 3 3 1 4 1 Sable Saint Tite Le sable Saint Tite est en fait le tout venant d j en place Il cr e une couche de protection pour les mat riaux sous jacents 3 1 4 2 Sous produits de d sencrage Les sous produits de d sencrage SPD sont des sous produits du proc d de recyclage du papier Il s agit de la fraction du papier dans laquelle l encre issue des impressions est trop concentr e pour que les fibres puissen
81. btenues en laboratoire in situ et par mod lisations num riques gt Le chapitre 5 effectue une revue du design du recouvrement alternatif propos dans le but de r pondre l objectif secondaire gt Une conclusion permet de revoir succinctement les principaux r sultats de ce travail ainsi que les futurs travaux envisageables pour poursuivre la lign e de ce projet de ma trise 2 ETAT DES CONNAISSANCES Ce chapitre pr sente une revue de la litt rature reli e au projet relations de phase et potentiel hydraulique dans les sols non satur s les caract ristiques hydrauliques des sols non satur s les coulements dans ces sols et le ph nom ne de barri re capillaire 2 1 Relations de phase dans les sols non satur s Un milieu poreux est un domaine dans lequel on retrouve une matrice solide l int rieure de laquelle se trouvent des vides les pores Un sol est un exemple de milieu poreux Un milieu poreux est dit partiellement satur lorsque les pores ne sont pas compl tement remplis d eau Dans ce cas cette saturation partielle du sol se caract rise par la pr sence de trois phases distinctes une phase solide la matrice du sol une phase liquide eau et une phase gazeuse air tel que montr la La Figure 2 1 l i v Mr E ES A v v Figure 2 1 Diagramme des phases Diff rents indices sont utilis s pour exprimer la proportion d une phase par rapport une autre
82. ce retenus peuvent influencer les r ponses fournies par le mod le En effet si le maillage est trop grossier ou si la tol rance n est pas assez s v re les valeurs fournies par la mod lisation peuvent tre biais es Ainsi une tude de sensibilit ces param tres a t r alis e sur le mod le d Hydrus Le mod le propos soit celui avec le maillage fin et la tol rance ordinaire n entra ne pas de variation significative de la r ponse vitesse en XY tout juste en dessous de l interface sable gravier ZV y lorsque le maillage est raffin et la tol rance rendue plus s v re En effet les vitesses mesur es par ces mod les sont quivalentes Tableau 4 5 Les param tres retenus sont donc ad quats Tableau 4 4 Pour cette analyse le mod le utilis a t raccourci de 30 m tres 5 m tres afin d all ger la compilation De plus les propri t s de sols retenus sont celles estim es lors du design 43 24 Etude de sensibilit au maillage et tol rance du mod le propos sur SEEP W La taille du maillage et les crit res de tol rance la convergence retenus peuvent influencer significativement les r ponses fournies par le mod le SEEP W tel qu expliqu ci haut pour Hydrus Ainsi une tude de sensibilit ces param tres a t r alis e sur le mod le de SEEP W Le mod le propos soit celui avec le maillage et la tol rance ordinaire n entraine pas de variation significative de la r ponse v
83. celui retenu pour le design le d bit 85 5x10 m s section 3 1 5 2 Puisque le sommet des lysim tres install dans le sable atteint la couche de SPD le lysim tre mod lis atteint pratiquement lui aussi le sommet de la couche Les paisseurs des parois du lysim tre sont de 3 centim tres Les r sultats sont pr sent s la Figure 4 18 Le diff rentiel de succion mesur sur le terrain entraine une d viation de la percolation de l eau comme il tait pr vu En effet pour 1 m tre de large le lysim tre mesure 2 8x10 m s au lieu de 5x10 m s Il est donc possible de conclure que la diff rence de succion mesur e 86 sur le terrain entrainerait une sous estimation des valeurs du lysim tre d environ 45 du d bit de percolation si ce d bit est celui retenu pour le design qz5x10 m s Figure 4 18 Simulation de l efficacit d un lysim tre dans le sable en consid rant les succions sur le terrain Malgr ces lacunes les lysim tres install s dans le sable donneraient un bon aper u de la percolation in situ l interface SDP sable classe A On est aussi en droit de penser que la situation serait relativement similaire pour les lysim tres install s dans le gravier La hauteur n cessaire pour ces lysim tres tait de 14 cm la valeur de 20 cm a t retenue pour la construction diminuant ainsi les chances de d faillances de ces lysim tres Cependant il a
84. colonne jusqu l observation d une perte d eau la valve en bas Faire couler l eau pendant environ 15 minutes Fermer par la suite la valve et ajouter une bonne quantit d eau au sommet de la colonne dans l entonnoir Au moins 12 heures plus tard v rifier que le niveau d eau se situe encore au dessus du sol et qu il est stable Rouvrir la valve pour la p riode de stabilisation drainage pour 2 ou 3 jours Note 2 essais ont t r alis s sur le m me type de sol sable et la p riode de stabilisation 2 ou 3 h n influence pas significativement les r ponses 10 D monter la colonne en commengant par le moule le plus lev 11 Pour les 6 premiers moules prendre une mesure de teneur en eau par moule faire s cher l tuve au moins 24 h 12 Pour les 2 moules suivants entre 20 et 40 cm prendre 2 mesures de teneur en eau par moule faire s cher l tuve au moins 24 h 13 Pour les 2 moules qui sont la base de la colonne entre 0 et 20 cm prendre 4 mesures de teneur en eau par moule faire s cher l tuve au moins 24 h 129 I MODE OPERATOIRE POUR LES ESSAIS TABLE DE SUCCION 1 Remplir la table de tension d eau v rifier qu il n y a pas de bulles d air dans le tuyau reliant la table de tension et la burette puis verser les billes de verre bien nettoy es 2 Prendre une teneur en eau initiale de l chantillon sable gravier tester 3 partir de la teneur en eau initiale d
85. compaction conditions on soil water characteristic Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering 128 733 742 Moo Young H K et Zimmie T F 1996 Geotechnical properties of paper mill sludges for use in landfill covers Journal of Geotechnical Engineering 122 768 775 Morel Seytoux H J et Khanji J 1974 Derivation of an equation of infiltration Water Resources Research 10 795 800 Morel Seytoux H J 1994 Steady state effectiveness of a capillary barrier on a sloping interface 14th Hydrology days Hubert J Morel Seytoux ed Hydrology Days Publications Atherton CA 335 346 Morel Seytoux H J Meyer P D Nachabe S D Touma J van Genuchten M T et Lanhard R J 1996 Parameter equivalence for the brooks corey and van Genuchten soil characteristics Preserving the effective capillary drive water resources research 10 1251 1258 116 Mualem Y 1976 A new model for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated porous media Water Resources Research 12 513 522 Municipalit de Saint Tite des Caps Carte pour bien vous situer en ligne Disponible sur http www sainttitedescaps com index html site consult le 03 26 2008 Ngnepieba P Le Dimet F X Boukong A et Nguetseng G 2002 Identification de param tres une application de l quation de Richards Revue africaine de la recherche en informatique et math matique appliqu e 1 157 Nyhan J W Schofield T G et
86. ctobre 2007 Figure 4 13 peut tre expliqu e par une augmentation des pr cipitations la saison automnale ce qui augmente la percolation et donc le d bit atteignant le sommet de la couche de sable Cette hypoth se peut tre v rifi e par l analyse des d bits r colt s dans les Iysim tres plac s dans Ia couche de sable Pour cette p riode le lysim tre LYS SAB 2 qui est plac la m me position que le TEN S SPD 3 recueille un d bit pouvant atteindre 2x10 9 m s comparativement la valeur annuelle moyenne de 1 6x10 m s pour ce lysim tre voir la 79 section 4 2 4 3 Ce grand d bit de percolation a travers le sable permet de dire que ce dernier mat riau est humidifi et que la succion qui y r gne est faible A ce moment le sable serait pr s de la saturation et probablement qu il y a percolation dans la couche de gravier Enfin on ne r ussit pas comprendre ce que repr sente la chute de succion du 15 septembre 2007 pour le tensiom tre TEN S SPD 3 Si la succion avait vraiment baiss a presque z ro il y aurait eu infiltration Or les donn es des lysim tres montrent que a n a pas t le cas d bit du m me ordre de grandeur que la moyenne annuelle pour 2007 soit de 10 m s voir la section 4 2 4 3 Il y a peut tre eu une d fectuosit par rapport l acquisition des donn es 4 24 2 volution temporelle de la succion dans le sable Dans le but de suivre la performance de la BC diff rents tensi
87. de Instrument x z Lysim tre install dans le sable 4 LYS SAB 2 Lysim tre install dans le sable 19 4 LYS SAB 3 Lysim tre install dans le sable 25 4 LYS GRA 1 Lysim tre install dans le gravier 14 6 6 6 Pour tous les cas x et y sont d finis tel que 010 Y 0 0 X Lysim tre install dans le gravier Lysim tre install dans le gravier f z tant d fini comme la hauteur par rapport la base de la couche de gravier lors de la construction munn Tene Tensiom tres de marque T4 Tensiom tre interface sable gravier 4 TEN S G 2 Tensiom tre interface sable gravier 14 3 0 22 TEN S G 3 Tensiom tre interface sable gravier 23 3 0 22 30 10 30 0 TEN S G 4 Tensiom tre interface sable gravier 29 3 0 22 TEN S SPD 1 Tensiom tre interface sable SPD 2 4 0 52 TEN S SPD 2 Tensiom tre interface sable SPD 10 4 0 52 TEN S SPD 3 Tensiom tre interface sable SPD 18 4 0 52 Tensiom tre install au sommet du TEN LYS 2H cimatre LYS SAB 2 19 4 0 52 Tensiom tre install la base du ITEN LYS 2H lysim tre LYS SAB 2 19 35 0 TEN SPD 1 Tensiom tre install dans le SPD 20 4 11 z tant d fini comme la hauteur par rapport la base de la couche de gravier selon les mesures telles que construit peut varier par rapport aux dimensions retenues pour l tude Instrument z x Irrom tre 1 Tensiom tre interface sabl
88. de Visual HELP Figure 4 21 pour les conditions de 2007 la succion maximale que le sable peut d velopper se situe autour de 4 kPa Le lysim tre devrait donc avoir au moins 40 cm Figure 2 6 Le design r alis initialement 60 cm r pond cette exigence Ceci ne veut pas dire que le lysim tre sera enti rement fonctionnel Un d bit plus faible peut survenir 15 du temps et biaiser les lectures du lysim tre Pour la FCH provenant de la banque de donn es UNSODA la hauteur du lysim tre devrait tre de 80 cm pour le pire sc nario q 6x10 9 m s Pour ce cas concr tement ceci voudrait dire que les lysim tres au lieu de fonctionner ad quatement 85 du temps le feraient 104 environ 75 du temps Figure 4 21 Ceci repr sente une petite baisse d efficacit comme celle observ e par les tensiom tres 4 2 4 3 Cependant il a t d montr au chapitre 4 que le sable classe A doit avoir une pente de d saturation n abrupte pour obtenir une LT telle qu observ e sur le terrain En ce sens les propri t s fournies par les essais de colonnes seraient plus repr sentatives du sable classe A pr sent sur le terrain que celles fournies par UNSODA En consid rant ceci un lysim tre de 60 cm de haut serait donc suffisant 1 0E 03 1 0E 04 1 iria cf Essai colonne 72 h 1 1 0E 05 4 y N A 1 0E 06 ON 1 UE 1 0E 07 A UNSODA i sees Essai colonne 48 h Sable
89. de conductivit hydraulique en fonction de la succion ou de la teneur en eau On utilise donc une quation de forme k f y ou k f 0 pour tablir une courbe ajust e aux mesures voir le Tableau 2 2 L utilisation de mod le statistique est bas e sur les courbes de distributions granulom triques dans le but de pr dire les FCH Leong et Rahardjo 1997 Enfin les mod les macroscopiques permettent d obtenir la FCH en ins rant la CRE dans le mod le statistique de la FCH Le mod le de la FCH le plus utilis est obtenu en ins rant l quation de Mualem 1976 dans le mod le de van Genuchten 1980 voir Tableau 2 3 Un autre mod le commun est obtenu en incorporant le mod le de Burdine 1953 dans celui de Brooks et Corey 1964 voir Tableau 2 3 Tableau 2 3 Mod les de FCH Se z Le Mualem 1976 7 0 git p 0 q 0 5 k S x ks S re X est la constante d int gration 1d Dye repr sentant S 0 1 7 o k g k e Gardner 1958 Adaptation de McCartney 2007 k 0 k JS l a x sy tir de Mualem 1976 et van Genuchten 1980 2 Adaptation de McCartney 2007 ELONE S SN tir de Burdine 1953 et Brooks Corey 1964 16 2 4 4 Approche exp rimentale pour l obtention de la FCH Plusieurs techniques ont t utilis es pour d terminer directement la FCH en laboratoire Benson et Gribb 1997 Cependant ces approches sont longues et demandent un bon contr le de la temp rature et
90. de l humidit dans le laboratoire Wendroth ef al 1993 2 5 coulements non satur s et mod lisations 2 5 1 Equation de Richards L coulement dans les sols non satur s peut tre d crit par l quation de Richards 1931 La description math matique de l coulement vertical est obtenue en consid rant d une part l quation de continuit l quation 2 11 qui exprime la conservation de la masse d eau dans un volume l mentaire repr sentatif du sol Ngnepieba et al 2002 quation 2 11 gt Le terme repr sente la teneur en eau volumique q la densit de flux volumique le temps et z la profondeur mesur e positivement vers le bas On doit aussi prendre en consid ration d autre part l quation de la quantit de mouvement l quation 2 12 qui est l quation de Darcy 1856 et qui s exprime ainsi e quation 2 12 _k 0 7 quation ain Le terme h repr sente la charge hydraulique 0 la conductivit hydraulique en fonction de la teneur en eau 17 La loi de Darcy permet de d crire les coulements dans un milieu poreux satur elle exprime la proportionnalit entre le flux d eau q et le gradient de charge hydraulique Bien qu elle fut con ue l origine pour les coulements en milieux satur s elle fut tendue par Richards en 1931 l coulement en zone non satur e en stipulant que la constante de proportionnalit k appel e conductivit hydraulique es
91. de mat riaux poreux juxtapos es dont les pores de la couche sup rieure la couche de r tention capillaire CRC sont plus fins que ceux de la couche inf rieure la couche de bris capillaire CBC Parent et Cabral 2006a En respect avec la th orie des coulements d eau dans les milieux non satur s lorsqu une barri re capillaire est soumise une infiltration d eau la couche sup rieure aura tendance accumuler l eau l emp chant de s infiltrer dans la CBC Parent et Cabral 2006a La ph nom nologie des barri res capillaires peut tre expliqu e gr ce aux propri t s hydrauliques CRE et FCH de deux mat riaux CRC CBC qui ont des granulom tries diff rentes la Figure 2 4a on constate qu faible succion le mat riau constituant la CRC pr sente une conductivit hydraulique inf rieure celle du mat riau constituant la CBC tel que l intuition le suppose Cependant pour des succions plus lev es la conductivit hydraulique de la CBC devient plus faible ce qui cr e un bris hydraulique l interface entre les deux C est ce bris capillaire qui est l origine de l effet de barri re capillaire Comme le montre la Figure 2 4b il y a continuit dans le profil de succion mais l interface la CRC est encore satur e alors que la CBC est non satur e Le degr de saturation dans la CBC tant plus faible indique que ce mat riau s est drain tandis que la CRC maintient un haut de
92. e augment e en pla ant une barri re hydraulique au dessus de la barri re capillaire Cette barri re hydraulique doit tre constitu e d un mat riau ayant une conductivit hydraulique satur e suffisamment faible pour limiter q de sorte de la LT vis e puisse tre atteinte Equation 2 14 La barri re hydraulique 24 permet d att nuer les infiltrations qui atteignent la CRC qui sont limit es la conductivit hydraulique satur e du mat riau fin 2 6 3 Instrumentation des CEBC Diff rents instruments peuvent tre install s pour valuer la performance d une CEBC Ces instruments comme des lysim tres permettent entre autres d valuer la LT Il existe plusieurs types de lysim tres Les lysim tres de type z ro tension simples construire et installer sont un contenant apte recueillir l eau de percolation du mat riau o il est plac Le contenant est reli l atmosph re par un tuyau dont l embouchure est plac e sa base Ce type d appareil permet de quantifier l eau qui s infiltre dans le mat riau poreux ainsi que de faire un suivi de la qualit de ces eaux Bews et al 1997 ainsi que Parent et Cabral 2006b indiquent qu un lysim tre fonctionne ad quatement s il respecte les deux crit res suivants gt Crit re n 1 Le drainage se fait en permanence la base du lysim tre gt Crit res n 2 Le lysim tre ne d vie ou n attire pas l eau de percolation
93. e de conception est bas sur une simulation avec le logiciel Visual HELP pour un SPD dont la ksa est de 1x10 m s 85 des debits de sollicitations arrivant au sommet de la BC varient entre 5x10 m s et 1x10 m Pour le d bit de percolation de 5x10 m s on obtient des succions de 20 kPa pour le sable ST et de 6 2 kPa pour le sable classe A Figure 3 10 Le choix du sable classe A pour la CRC a t fait parce qu avec des succions plus faibles le lysim tre pr sent la section 3 1 6 4 l un des instruments de suivi le plus important pouvait tre fonctionnel avec des parois de plus petites dimensions En effet si le sable ST avait t retenu des lysim tres de 2 m tres de hauteur auraient t n cessaires ce qui ne convenait pas la g om trie du site Le fondement de ce choix est expliqu en plus amples d tails la section 3 1 6 4 Choix du mat riau de la CBC Le gravier a t choisi de facon respecter les crit res de filtre de Terzaghi Holtz et Kovacs 1991 et les crit res de perm abilit tant donn que les mat riaux sont sous succion la plupart du temps le crit re de perm abilit n a pas t pris en consid ration Parent et al 2006 Crit re de r tention Ce crit re pr sent l quation 3 1 assure que les interstices de la CBC sont suffisamment petits pour emp cher les particules de la CRC d tre entrain es dans les interstices de la CBC pour ensuite les colmater Le terme D r f
94. e ee et ee er E doa 4 gs po UU a eee TN p i 1 a 1 1 i 9 4E 0 MN TR md e i s ja Zo i BW 0105 d x n Cas 1E 10 aa sai Sie TS j i n 2 E i LN 3 1E 11 3 m eet Nr J 1 i 3 1 EE l ES EE O Q 1 10 31M 49g 1 000 10 000 Longueur de transfert m Figure 3 12 Simulation num rique de la LT partir de plusieurs valeurs d infiltration Parent et al 2006 3 1 5 3 Choix des paisseurs des mat riaux gt paisseur de la barri re hydraulique Selon l article 50 du REIMR Gouvernement du Qu bec 2008 la couche imperm able couche no 2 Figure 2 8 du recouvrement doit tre constitu e soit de sol ayant en permanence une conductivit hydraulique maximale de 1x10 cm s sur une paisseur 43 minimale de 45 cm apr s compactage soit d une g omembrane ayant une paisseur minimale de 1 mm Dans le but de pr senter un recouvrement alternatif qui pr senterait ventuellement une faisabilit l gislative et en tenant compte de la perte de masse possible des SPD par biod gradation Ait Benichou et al 2006 Panarotto et al 2005 le choix de 60 cm d paisseur pour la barri re hydraulique constitu e par les SPD a t retenu gt Epaisseur de la CRC Pour d terminer l paisseur de la couche de CRC compos e de sable classe A des calculs pr sent s par Parent et Cabral 2006 ont t r alis s et pr sent s par Parent et al 2
95. e gravier Irrom tre 2 Tensiom tre interface sable SPD 22 4 8 9 1 1 Irrom tre 3 Tensiom tre interface sable SPD 23 5 8 9 1 1 Irrom tre 4 Tensiom tre interface sable gravier 23 5 8 6 1 5 Tensiom tre interface sable gravier Tensiom tre interface sable RS RSS SOS SAGESSE RO ee ee Tensiom tres irrom tres m caniques Code Instrument s cc eme u Irrom tre sans acquisition Irom tre A automatique dans le SPD 18 7 8 6 0 285 x Irrom tre sans acquisition lrrom tre B automatique dans le SPD 18 7 89 0 135 z tant d fini comme la profondeur par rapport fa surface du SPD lors de feur mise en place en 2007 SSS eee x nd Sondes de teneur en eau Code Instrument x 2 STE SPO PA 1 Sonde de teneur en eau dans fe SPD 2 8 39 35 STE SPD PA 2 Sonde de teneur en eau dans le SPD 28 39 25 STE SPD PA 3 Sonde de teneur en eau dans le SPD 15 STE SPD PA 4 Sonde de teneur en eau dans le SPD 5 STE SPD PB 1 Sonde de teneur en eau dans le SPD STE SPD PB 2 Sonde de teneur en eau dans le SPD STE SPD PC 1 Sonde de teneur en eau dans le SPD STE SPO PC 2 Sonde de teneur en eau dans le SPD 23 7 72 37 5 STE SPD PC 3 Sonde de teneur en eau dans le SPD 23 7 72 22 5 STE SPD PC 4 Sonde de teneur en eau dans le SPD 7 2 7 5 5 z tant d fini comme la hauteur par rapport la base du SPD lors de leur mise en place en 2006 mme LR DS A TRCN A
96. e gravier interm diaire Figure 3 14 pour un d bit d infiltration corrig de q 7 8x10 m s section 3 1 5 2 Comme il est indiqu la Figure 3 14 cette analyse donne une paisseur de 0 14 m tre Pour des contraintes de construction la valeur retenue pour le design est de 0 2 m tre 3 1 5 4 Objectif de performance du recouvrement alternatif et r vision du design r alis en 2005 Puisque le d bit de sollicitation retenu pour la conception est de 5x10 m s le recouvrement alternatif remplira son objectif si le d bit percolant dans le gravier la fin de la BC soit 30 m tres est inf rieur ce d bit En d autres mots si le lysim tre le plus en aval dans le gravier r colte un d bit inf rieur 5x10 m s le recouvrement alternatif remplira l objectif vis De plus une discussion du design et de certains probl mes et limitations identifi s sera r alis e au chapitre 5 Malgr tout un des principaux param tres de cette mod lisation la LT s est av r relativement juste 45 3 1 6 Instrumentation sur le terrain La Figure 3 3 pr sente la position des instruments de la CEBC 3 1 6 1 Objectifs principaux de l instrumentation Pour suivre le comportement du recouvrement alternatif il faut une instrumentation ad quate Le Tableau 3 2 pr sente un sommaire des instruments et de leurs fonctions De plus un sommaire des abr viations et des positions des instruments est pr sent l annexe B 3
97. e in situ 467 kg m 518 kg m 516 kg m Tableau A 2 C nes de sables effectu s sur le SPD dans la cellule exp rimentale lors de la construction Coordonn es X Y Z 13 10 7 85 0 37 23 50 8 10 28 07 2005 Date 28 07 2005 30 0 14 09 2005 Densit s che kg m 633 31 598 27 609 94 Tableau A 3 C nes de sable effectu s sur le SPD hors cellule dans le trou du ballon gonflable n 3 lors de la mise en place de ce dernier en 2007 C ne n 1 Masse initiale du flacon de sable Masse finale du flacon de sable hasse du sable dans le trou fe c ne Masse du sable dans le c ne Masse du sable dans le trou Masse volumique du sable talonn Volume du trou Masse du sol humide et cailloux r cipient Masse du r cipient D Co 1 oO GE UN Masse du sol humide et cailloux Masse du sal humide p santS mm Masse des cailloux humides Teneur en eau du sol passant 5 mm Teneur en eau des cailloux tasse du sol sec passant 5 mm Masse des cailloux secs Masse du sol sec cailloux secs Teneur en cailloux totale Pa totale in situ 127 7040 g 2810 0 g 4230 0 g 1704 8 g 25252 g 1563 kg m 0 00162 nF 2045 g 20g 2025 g 620 kg m 7130 g 3195 0 g 3835 g 17048 g 2230 2 g 1563 kg m 00014 m 1850 g 20 g 1830 g 1830 g 0g 103 8 397 9 g sig 59 620 kg m B SOMMAIRE DE LA POSITION ET DU CODE DE L INSTRUMENTATION SUR LE TERRAIN Co
98. e teneur en eau Des sondes ECH20 de type EC 5 de l entreprise Decagon Decagon Devices 2006 ont t install es en 2006 pour palier au mauvais fonctionnement des sondes TDR Time Domain Reflectometry install es lors de la construction Les sondes TDR ne seront pas prises en compte dans ce m moire En effet seules les sondes ECH20 qui sont des sondes di lectriques seront consid r es Ces derni res sondes sont install es dans la couche de SPD en 3 profils Une sonde EC 5 mesure la diff rence de potentiel entre les deux pointes de la sonde Figure 3 18 La variation de la teneur en eau va entra ner une variation de la mesure de cette diff rence de potentiel Les donn es sont emmagasin es dans des acquisiteurs de donn es de marque EM50 L intervalle de mesure et la pr cision de ces sondes sont pr sent s l annexe C Une courbe de calibration a t obtenue en laboratoire pour convertir les valeurs brutes mv en teneur en eau volum trique La densit vis e est celle obtenue par des c nes de sable effectu s sur la couche de 60 cm de SPD lors de la construction soit 506 kg m voir annexe A Les r sultats sont affich s l annexe F Figure 3 18 Repr sentation d une sonde de teneur en eau ECH20 utilis e Saint Tite des Caps Decagon Devices 2006 49 Par ailleurs des travaux r alis s sur le ballon gonflable n 3 lors de l t 2007 ont permis d effectuer des essais sur le terrain
99. e transfert la CRC draine selon le mod le de Ross 1990 la totalit de l eau Ceci n est pas conforme avec ce qui est observ en simulation num rique Webbs 1997 En effet l infiltration dans la couche inf rieure de la barri re capillaire BC qi augmentera progressivement le long de l interface CRC CBC pour atteindre asymptotiquement la valeur du taux d infiltration uniforme au dessus de la CRC Parent et Cabral 2006a Parent et Cabral 2006a ont propos une relation pour quantifier l infiltration dans la CBC qi l emplacement o la LT est atteinte tel que d termin e par le mod le ph nom nologique de Ross 1990 quation 2 15 m 1 024 q 0 998q quation 2 18 ou q est le d bit appliqu au sommet de la BC 2 6 2 Performance et limites des CEBC La performance d une CEBC r side dans la capacit de la CRC drainer l eau lat ralement et ainsi limiter les infiltrations dans la CRC Une CEBC peut tre efficace pour d vier l eau si le mat riau composant la CRC est suffisamment perm able En respectant ce crit re une CEBC demeure apte limiter les infiltrations dans la CBC seulement pour de faibles d bits de sollicitation arrivant au sommet de la CRC q Equation 2 14 De plus l utilisation d un tel mat riau pour constituer la CRC diminue le ruissellement et rend la barri re susceptible de subir de fortes infiltrations Selon Parent et Cabral 2006a l efficacit d une CEBC peut tr
100. ement 4 Saint Tite des Caps Parent et al 2006 3 1 6 6 Station m t orologique Une station m t orologique de marque Vantage Pro de la compagnie Davis Davis Instruments 2004 a t install e environ 100 m tres de la cellule exp rimentale de Saint Tite des Caps Cette station sans fil comprend une suite int gr e de capteurs m t o et une console de visualisation des donn es Les donn es de la station m t orologique permettent principalement d tablir un bilan hydrique du site En ce sens la station m t orologique r pond au besoin de quantifier les pr cipitations et les autres propri t s m t orologiques n cessaires la mod lisation 3 1 6 7 Infiltrom tre L infiltrom tre de type Mini Disk con u par la compagnie Decagon permet de mesurer la conductivit hydraulique satur e d un sol Decagon 2005 Ce type d essai pr sent la Figure 3 22 b n est pas normalis L eau p n tre dans le sol non satur a partir du moment o la succion dans le sol est sup rieure celle impos e la base du mini disque La Figure 3 22 a illustre un essai sur le chantier L intervalle de mesure et la pr cision des plaques de tassement sont inscrits l annexe C 53 Figure 3 22 Infiltrom tre de type Mini Disk a essai en laboratoire b essai sur le terrain 3 2 Laboratoire Diff rents essais sont r alis s en laboratoire pour d terminer les propri t s hydrauliques
101. ement d finies par les donn es de la CRE et de la FCH Une pr diction de ces param tres est donc effectu e grace au r seau neuronal du code RETC par l interm diaire des pourcentages en sable 96 68 9 silt 2 48 et argile 0 84 de ce sable Les CRE et FCH des deux sables sont pr sent es la Figure 3 9 et la Figure 3 10 39 0 3 7 THTNTTUEET O Sable classe A UNSODA 0 3 4 a Nu Sable Classe A Fredlund and e Xing 1994 02 ends B g 4 Sable ST UNSODA 0 2 on 0 1 0 0 i j 0 01 0 1 1 10 100 1000 10000 100000 1000000 9 kPa Figure 3 9 CRE du sable Classe A UNSODA et Fredlund et Xing 1994 et du sable ST UNSODA k m s 1 E 02 1 E 03 3 1 E 04 1 E 05 4 E 06 4 Parent et al 2006 Sable Classe A nana Sable ST 4 E 07 4 3 A Wei cec e E i ee etuus uec cos d Ie 1 E 09 3g 5 0X10 mis En 1 iN 1 E 10 de Sable ST 20 kPa 1 i i Wc Sable classe A 6k Pa 4 1 E 11 c a a Y Sd 1 E 12 T 1 at a mE 0 1 1 10 100 9 kPa Figure 3 10 FCH du sable classe A UNSODA et van Genuchten 1980 et du sable ST UNSODA avec extrapolation Parent et al 2006 40 La barri re capillaire de Saint Tite des Caps est con ue de sorte obtenir une longueur de transfert tout juste en de de 30 m tres pour un d bit de percolation traversant le SPD et atteignant le sable de 5x10 m s Ce crit r
102. en terme de quantit pr sente dans le milieu poreux param tres d finissent ces phases La teneur en eau gravim trique est d finie comme la masse d eau M divis e par la masse de solide M La teneur en eau volum trique 0 est d finie comme le volume d eau dans les pores V divis par le volume total du sol V7 Ces proportions sont li es ensemble par la densit s che du sol o et par la densit de l eau p La porosit n est le ratio du volume des vides V sur le Vr La porosit est connexe l indice des vides e qui est le volume des vides divis par le volume des solides V7 Le degr de saturation Sr est gal au rapport du volume d eau sur le volume des vides Holtz et Kovacs 1991 La Figure 2 1 pr sente ces diff rentes variables La teneur en eau volum trique est typiquement utilis e pour quantifier le changement dans la quantit d eau emmagasin e d un milieu poreux Cependant cette technique ne peut tre utilis e que pour les milieux poreux rigides c est dire un mat riau qui ne se compactera pas dans le temps En effet la teneur en eau volum trique est d pendante du volume des vides et n est donc pas ad quate pour d crire pleinement la variation de la teneur en eau d un chantillon compressible Dans ce dernier cas il est pr f rable d utiliser la teneur en eau gravim trique soit une variable ind pendante aux changements du volume McCartney 2007 2 2 Pot
103. ent z ro il est possible de conclure que le lysim tre draine ad quatement l eau accumul e en son fond Cependant les deux tensiom tres plac s au sommet du LYS SAB 2 en 2007 mesurent des succions diff rentes En effet le tensiom tre l ext rieure du lysim tre mesure une succion en moyenne de 0 9 kPa plus lev e que celle mesur e l int rieur du lysim tre De ce fait la percolation de l eau viterait le lysim tre Cette diff rence de succion peut tre entrain e par un d bit de sollicitation atteignant la BC plus faible que celui pr vu lors du design De plus environ 10 96 de cette diff rence 0 1 kPa sur 0 9 kPa peut la plupart du temps tre associ e la pression existante la base du lysim tre Une simulation num rique avec SEEP W a t r alis e pour quantifier ce d tournement et ainsi d terminer la sous estimation des mesures du lysim tre Un lysim tre de 60 cm de haut et de 1 m tre de large tel que retrouv sur le terrain a t plac au centre d une couche de sable avec les propri t s du sable classe A ici tudi UNSODA Un diff rentiel d nergie totale de 0 09 m tre 0 9 kPa a t appliqu entre l int rieur et l ext rieur du lysim tre environ 1 m tre de distance conform ment avec les mesures du terrain Figure 4 18 Une nappe d eau a t mise la base de la couche et une condition de drainage a t appliqu e la base du mod le Le d bit de sollicitation est
104. entiel hydraulique dans les sols non satur s Pour bien comprendre les propri t s des sols insatur s il faut conna tre l tat d nergie de l eau dans les pores Darcy 1856 a montr que pour un coulement laminaire vertical travers un sol le d bit varie en fonction du gradient hydraulique i K d Q po A KiA quation 2 1 z Le terme K repr sente la conductivit hydraulique g la constante gravitationnelle 4 l aire de la section perpendiculaire l coulement travers par le d bit z la distance verticale partir d une r f rence sp cifique choisie 6 l nergie hydraulique totale par masse unitaire et 7 le gradient hydraulique La valeur de peut tre donn e par une forme modifi e de l quation de Bernouilli Holtz et Kovacs 1991 1 v 3 P P quation 2 2 o 5 PER 1 2 n Pw Pw Le terme v repr sente est la vitesse effective gale Q A Po la pression osmotique Pw la pression d eau Le terme v n r f re la vitesse d coulement et refl te l augmentation locale de la vitesse effective autour des particules Dans l quation 2 2 les termes du membre de droite r f rent respectivement de gauche droite l nergie potentielle l nergie cin tique l nergie osmotique et l nergie caus e par la pression d eau Selon McCartney 2007 pour un sol assez fin pr s de l quilibre thermodynamique l nergie osmotique et celle caus e par la pression d eau pe
105. es celle obtenue en laboratoire pour ce pr sent projet Figure 3 7 Notons que le manque de donn es haute succion sur le terrain influence grandement l estimation du param tre a et donc de la qvgA 4 2 3 2 Tassement de la barri re hydraulique 2006 2007 Trois plaques de tassement ont t install es la cellule exp rimentale pour tudier le comportement de la barri re hydraulique comme le montre la Figure 3 3 Les r sultats de ces instruments sont pr sent s la Figure 4 11 La plaque de tassement n 3 pr sente un tassement plus lev que les deux autres plaques Ceci peut tre expliqu par une densit de mise en place plus faible du SPD 598 kg m comparativement aux SPD plus en amont 633 kg m pour les environs de la plaque de tassement n 2 annexe A Une valuation du ksa du SPD dans le temps a t r alis e par l tude de l volution de l indice des vides l aide des notions pr sent es par Terzaghi et al 1967 et de certaines valeurs caract ristiques pr sent es par B dard 2005 qui a tudi le fluage des SPD Cette m thode qui utilise une relation e log k 4 d crite plus en d tail par Abdolahzadeh et al 2008 En utilisant la k 4 initialement fix e 1x10 m s on obtient la variation de la perm abilit satur e pr sent e au Tableau 4 1 74 0 00 ie a 0 02 e pl
106. es coulements non satur s dans des couvertures multicouches en sols Hydrog ologie 1 3 13 Aubertin M Chapuis R Bouchentouf A et Bussi re B 1997 Unsaturated flow modelling of inclined layers for the analysis of covers Dans Proceedings Fourth International Conference on Acid Rock Drainage Vancouver Canada Vol 2 p 731 746 B dard D 2005 Effet du fluage long terme des sous produits de d sencrage d la perte de masse et son effet sur la compression et la conductivit hydraulique M Sc A Universit de Sherbrooke Sherbrooke Benson C et Gribb M 1997 Measuring unsaturated hydraulic conductivity in the 111 laboratory and field Unsaturated Soil Engineering Practice Houston S and Wray W eds 113 168 Bews B E O Kane M Wilson G W et Williams D 1997 The design of a low flux cover system including lysimeters for acid generating waste rock in semi arid environments Proceedings of the Fourth International Conference on Acid Mine Drainage Volume II Brooks R H et Corey A T 1964 Hydraulic properties of porous media Hydrology paper no 3 Colorado State University Fort Collins Colorado Burdine N T 1953 Relative permeability calculations from pore size distribution data Pet Trans of the Amer Inst of Mining and Metal Eng 198 71 77 Bureau de Normalisation du Qu bec 1987 Sols Analyse granulom trique des sols inorganiques CAN BNQ 2501 025 Conseil can
107. escription de la texture du mat riau ou la banque de donn es UNSODA US Department of Agriculture 1999 est aussi possible Comme dernier recours il est aussi possible de le faire partir des sols quivalents Pour ce faire il faut utiliser des logiciels qui ont t con us dans ce but comme ROSETTA PC Progress 2003 13 2 3 5 Approche exp rimentale pour l obtention de la CRE Il existe aussi des m thodes en laboratoire pour obtenir la CRE Citons seulement la table de tension la marmite pression la plaque de pression et l essai sur une colonne Cabral et al 1999b Parent 2003 McCartney 2007 Les plaques de pressions sont des cellules utilisant la technique de translation d axe L chantillon reposant sur une pierre poreuse est mis dans une cellule o la pression d air est augment e La base de la pierre poreuse est maintenue pression atmosph rique La pierre poreuse doit avoir une vga plus lev e que la pression appliqu e dans la cellule pour viter la d saturation de ce mat riau L quilibre et le volume d eau expuls sous la succion peuvent tre respectivement observ et mesur par une burette Mariotte Cette op ration peut tre r p t e pour diff rentes pressions appliqu es dans la cellule pour ainsi obtenir plusieurs couples de valeurs 8 McCartney 2007 La table de tension est similaire la plaque de pression hormis qu au lieu de g n rer une pression au so
108. et g otechniques des mat riaux composant le recouvrement alternatif Les propri t s hydrauliques valu es exp rimentalement sont les CRE Les FCH peuvent tre estim es partir de ces CRE tel que mentionn au chapitre 2 Les propri t s g otechniques ont d j t obtenues en grande partie dans les travaux ant rieurs Cabral et B rub 2006 Pour compl ter ceux ci des granulom tries ont t r alis es 3 2 1 Granulom trie Des essais de granulom trie ont t r alis s sur le sable classe A formant la CRC du recouvrement alternatif Ces essais suivent la norme Bureau de Normalisation du Qu bec 2501 025 1987 La Figure 3 23 pr sente les quatre analyses effectu es Deux essais ont t r alis s sur un sable classe A chantillonn en 2007 et provenant de la m me carri re ayant fourni le sable classe A lors de la construction Un essai a t r alis sur le sable classe A chantillonn sur le terrain en 2007 lors de la mise en place des Irrom tres Enfin un dernier essai a t pr sent ici soit celui r alis en 2005 sur le sable utilis pour la construction 54 Le mod le de Fredlund et al 2000 est utilis pour obtenir une r gression sur la moyenne des 2 essais sur le sable Ladufo 100 90 80 Sable classe A Saint Tite 2007 Sable Ladufo essai 1 2007 mme Sable classe A Saint Tite 2005 Sable Ladufo essai 2 2007 60 se
109. f the unsaturated moisture flow equation with application to evaporate from a water table Soil science 85 228 232 Google 2008 Google Earth version 4 3 7284 3916 b ta 8 juillet 2008 consult le 13 ao t 2008 114 Gouvernement du Canada 2002 Plan d action 2000 sur le changement climatique Environnement Canada et Ressources Naturelles Canada 52 p Gouvernement du Qu bec 2008 R glement sur l enfouissement et l incin ration de mati res r siduelles loi sur la qualit de l environnement Provinciale Qu bec Holtz R D et Kovacs W D Traduit par Jean Lafleur 1991 Introduction la g otechnique Editions ECOLE POLYTECHNIQUE 808 p Humer M et Lechner P 1999 Alternative approach to the elimination of greenhouse gases from old landfills Waste Management Research 17 443 452 Hwang S I et Powers S 2003 Using particle size distribution models to estimate soil hydraulic properties Soil Sci Amer Proc 67 1103 1112 INRIA Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique 2008 Scilab version 4 1 2 Paris France Irrometer CO 2008 Optimizine irrigation worldwide since 1951 en ligne Available from http www irrometer com consult le 03 26 2008 Kamon M Inazumi S Takashi T et Inui T 2001 Waste sludge applicability and waste balance analysis of landfill cover system Dans Proceedings of the First Korea Japan Joint Seminar on Geoenvironmental Engineer
110. fected its WRC and k fct Field monitoring also shows that the hydraulic barrier remains saturated and that the volume of water reaching the sand gravel capillary barrier increased progressively as one moves downslope Data from the four tensiometers placed along the sand gravel interface and the measured infiltration rates in the 3 lysimeters installed in the gravel layer show that the DL varied between 24 m and 29 m during the 2006 monitoring period During some short periods in 2007 the DL was greater than the 30 m of the cell The infiltration rate into the gravel layer at the toe of the slope was continuously lower than 3 0 x 10 m s i e lower than the more stringent standards of low permeability cover design R glement qu b cois sur l enfouissement et l incin ration des mati res r siduelles In order to quantify the amount of infiltrating water trough DBP and sand layers several simulations were performed using by Visual HELP software Infiltrations rates obtained thereof were used as boundary conditions in steady state simulations of the response of the capillary barrier system Software SEEP W and Hydrus were used in these simulations and allowed to check the exactness of the initial design hypotheses and assumptions As the measured DL is somehow similar to the simulated DL it was concluded that the design methodology was appropriate The simulations results also show that much greater DL can be attained using such an alternative
111. g Fillers 25 Extenders Weight Bounds Per Gaia 13 3 a Magnetic Tape Fluidized Bek Weight Pounds Par Liter 3 79 a Paper Textile Coatings Optical Frame Moine Rafactve Index 15 131 Mechanical Plating Botishing Vibratory Medit Craik Resistance psi 14900 34 000 Pharmaceuticals Decorative dness N 5 6 gsiculzire Products Instrument Calibration Hardness Kmoop l Cglead SS Keen Cosmetics Heat Treaster Coefficient af Friction Static 29 10 Dye Sais Filmation CHEMICAL Composition Sada Lime Silica Glass Free Sitica Mone Stock Number Siza mmi US Steve Round Pema aww f aras wa pease is pi NE Ds EE a Te t g E E MET 5n t mm eme t TEE 3 a BIS 8 e ra m seen es a EXER E ES Fa al EIS bel ed fe ed wt Sot E amp Bs ji in cul x n E 146 Finer SG e b Fi amp 01 19 2007 131 K CODE SCILAB POUR ARYA PARIS 1999 Display mode mode 0 Display warning for floating point exception ieee 1 clear clc nombre points 30 propri t s et compaction du sol rho_s 2 65 densit des grains g cm rho b 2 densit du mat riau bulk g cm indice des vides rho_s rho_b rho_b 2 indice des vides du mat riau porosite indice_des_vides 1 indice_des_vides porosit d finition des param tres de Fredlund 2000 a 1 6 cm
112. gn sera trait au chapitre 5 le chapitre 4 ne pr sente que les activ s r alis es pour valuer l efficacit du recouvrement alternatif propos En premier les r sultats d riv s de la caract risation des mat riaux soit la r gression des CRE partir des donn es exp rimentales obtenues au chapitre 3 et l obtention des FCH sont pr sent s partir de ces propri t s le comportement th orique de la CEBC est valu Les donn es recueillies sur le terrain sont par la suite analys es la lumi re des observations r alis es au laboratoire il est possible de d crire le comportement observ in situ du recouvrement alternatif Enfin les simulations num riques de la CEBC r alis es partir entre autres des propri t s valu es en laboratoire permettent de quantifier la performance du recouvrement alternatif Enfin ces efficacit s th oriques observ es et mod lis es sont compar es partir des observations du terrain il est possible de mieux cibler les v ritables propri t s hydrauliques des mat riaux composant la CEBC 61 c9 8 NSI1 Sap UONEJU9S9Id EI op 21NJIN YS p I M NI sj ueia C ajans eevesqo 11 SONOUUISA sep Ans Utea 3j je uonesigpoui s l eau S lt et Jed sinoj syeynses e Suoibons sep IAINS euejideb eiouueg E 9 99 e xheugjeui T te a ms sep selgegoid snid queueubed 1819 sei senbineipAu seieudoid
113. gr de saturation De plus tel qu indiqu la Figure 2 4c le profil de succion d pend de la valeur de q soit le d bit d infiltration Ce dernier peut varier de plusieurs ordres de grandeur Sa valeur doit tre d termin e l aide de mod les appropri s consid rant les interactions sol atmosph re VADOSE W ou HYDRUS 3D par exemple La barri re capillaire peut tre utilis e comme recouvrement de site d enfouissement sanitaire Figure 2 5 a Utilis e comme recouvrement horizontal Figure 2 5 b elle agira comme 19 barri re vapo transpirative L eau sera accumul e dans la CRC lors des p riodes d infiltration pluie fonte des neiges etc et la CRC vacuera l eau par transpiration ou par vaporation lors des p riodes s ches Khire et al 2000 Nyhan J W Schofield T G et Starmer R H 1997 Par contre si le recouvrement est inclin une composante de l infiltration se transforme en drainage lat ral Figure 2 5 c Aubertin et al 1997 Kampf et Montenegro 1997 ao 2 3 s g E 3 8 Succion E e Sg m 3 AJ Degr de saturation et Succion b qi q2 q3 i A q1 lt q2 lt q3 nn gite nn succion P 0 Pression Figure 2 4 Profils de degr de saturation et de succion dans une barri re capillaire Image tir e d El Ghabi 2007 20 a b c Figure 2 5 Barri re capillaire a probl matique b horizontale et c inclin
114. i colonne 48 h liss VG 7 zia E note VG r f re au zm 045 Essai colonne 72 h liss VG mod le de van ee UNSODA par SEP 2005 Genuchten 1980 0 1 7 Arya et al 99 partir de granulo 07 liss par VG 0 05 Table de tension essai no 4 vom Table de tension essai 4 liss VG 0 0 01 0 1 1 10 9 kPa Figure 3 25 CRE sable classe A donn es exp rimentales banque de donn es UNSODA et r gressions 0 4 0 35 a 1384 1 kPa In 1 46 m 0 315 8 0 31 ia L4 2 18 0 015 e 5 f Essai colonne eens as ee a 2 039 1 kPa eo 3 32 jm 0 699 is 036 amp r 0 01 0 3 0 25 LC UNSODA 0 2 Essai colonne f 8 mm UNSODA a 3 899 1 kPa EJ n 1 74 m 0 9 05 0 63 1 0 06 CRE retenue 0 15 4 777 Table de tension 0 1 CRE retenue a 1 953 1 kPa mmm In 4 20 m 0 762 0 0 353 8 0 07 0 05 0 0 01 0 1 9 kPa Figure 3 26 CRE gravier donn es exp rimentales banque de donn es UNSODA et r gressions 57 3 2 3 Essai de table de tension Un autre type d essai est r alis pour valuer les CRE la table de tension Pour ce genre d essai un mat riau poreux de faible perm abilit et ayant une VEA plus lev e que les sols tester est utilis comme pierre poreuse pour transmettre une succion la base des chantillon
115. ing Seoul Korea p 31 38 K mpf M et Montenegro H 1997 On the performance of capillary barriers as landfill cover Hydrology and Earth Systems Sciences 4 925 929 Khire M V Benson C H et Bosscher P J 2000 Capillary barriers Design variables and water balance Journal of Geotechnical amp Geoenvironmental Engineering 126 695 708 Kisch M 1959 The theory of seepage from clay blanketed reservoirs Geotechnique 9 9 21 Krahn J 2004 Seepage modeling with SEEP W an engineering methodology Premi re dition GEO SLOPE International Ltd mai 2004 398 p 115 Lacroix Vachon B El Ghabi B et Cabral A R 2007 valuation pr liminaire de l efficacit du recouvrement avec double effet de barri re capillaire install au site de St Tite des Caps Qc Comptes rendus de la 60 conf rence de la soci t canadienne de g otechnique Ottawa Leong E C et Rahardjo H 1997 Permeability functions for unsaturated soils Journal of Geotechnical amp Geoenvironmental Engineering 123 1118 1126 Marinho F A M 1994 Shrinkage behaviour of some plastic soils Ph D Thesis Imperial College London 215 pages McCartney J S 2007 Determination of the hydraulic characteristics of unsaturated soils using a centrifuge permeameter Ph D Thesis Faculty of the Graduate School of The University of Texas at Austin Texas Miller C J Yesiller N Yaldo K et Merayyan S 2002 Impact of soil type and
116. inution du k 4 d un ordre de grandeur environ 4 3 1 2 Mod lisation sur Visual HELP Les conditions climatiques retenues sont celles mesur es sur le terrain par la station m t orologique pour l humidit et la vitesse du vent et celle des archives m t orologiques pour la ville de Qu bec pour la temp rature et les pr cipitations Dans tous les cas la moyenne des ann es 2006 et 2007 a t r alis e Les propri t s des mat riaux utilis es pour la mod lisation sont pr sent es l annexe N Les r sultats de cette mod lisation sont pr sent s la Figure 4 21 4 3 1 3 Conclusions sur le d bit percolant le SPD La plage de d bit percolant travers la couche de SPD et donc atteignant le sommet de la BC variera entre la valeur du kj du SPD et le crit re de conception du d bit 85 15 seulement des infiltrations y sont inf rieures En effet on rejette l hypoth se d un gradient vertical sup rieur l unit ceci limite donc le d bit de percolation maximal la valeur du Ksa des SPD La Figure 4 21 pr sente des d bits de percolation plus lev e que 1x10 m s Il est peu probable que ce d bit d passe dans la r alit la ksu du SPD En effet ceci signifierait qu il y a accumulation d une charge d eau sur la couche de SPD Ces valeurs sont probablement caus es par les limites du mod le d j pr sent es la section 3 3 93 Pour 2006 c est a dire avec la valeur de 1x10 m s pour la ksa de
117. itesse en XY tout juste en dessous de l interface sable gravier V y lorsque le maillage est raffin et la tol rance rendue plus s v re Tableau 4 7 Les param tres choisis sont donc ad quats Tableau 4 6 Pour cette analyse les propri t s des sols retenus sont celles valu es avec la table de succion 97 Tableau 4 4 Trois sc narios de maillage et de tol rance tudi s pour le mod le sur Hydrus Maillage ordinaire Maillage tr s Maillage fin tol rance fin tolerance tol rance ordinaire ordinaire plus s v re taille maille maille taille maille taille maille z 10 cm 5 cm 10 cm 5 cm 2cm 1 cm 5 cm 5 0c 15 cm i m 10 cm At initial h f 1 00E 10 1 00E 10 1 00E 12 Nbr it rationmax 40 0 1 cm 6 initial h ol rance o 01 0 001 Limite inf rieure au a changement d angeme Facteur 1 1 augmentateur acteur diminuateur 70074 Limite sup rieure 0 01 p se interpolation Limite inf rieure CM interpolation 200 m 2 5 Tableau 4 5 tude de la sensibilit du mod le d Hydrus aux diff rents sc narios maillage et tol rance Vitesse tout juste en dessous l interface sable gravier Vxy m s Distance Maillage selon la pente dee Maillage tr s Maillage fin depuis ordinaire fin tol rance tol rance plus l amont m tol rance ordinaire s v re ordinaire 8 35E 11 8 09E 11 8 41E 11 8 17E 11 8 41E 11 8 44E 11 8 3
118. ksa de 1x10 m s Par ailleurs si la couche de SPD demeure satur e elle sera moins perm able aux missions de biogaz ce qui aidera au captage de ces derniers L tude de cette augmentation de l efficacit de captage des biogaz fait partie d un projet plus vaste du groupe de g o environnement de l Universit de Sherbrooke comme mentionn la section 1 2 La pr sente section ne donnera qu un aper u sommaire de ce sujet 4 2 2 1 Teneur en eau du SPD Plusieurs sondes de teneur en eau ECH 20 sont install es dans la couche de SPD Leur emplacement est indiqu la Figure 3 3 La Figure 4 6 la Figure 4 7 et la Figure 4 8 pr sentent la teneur en eau volum trique du SPD dans les profils A B et C respectivement Il y a absence de donn e durant l hiver puisque les acquisiteurs de donn es sont retir s En faisant abstraction des d fectuosit s temporaires les valeurs de 0 diminuent en g n ral lorsqu on se rapproche du sommet de la couche de SPD Ceci est normal puisque dans un profil de sol la succion augmente et ainsi la teneur en eau volum trique diminue avec la distance verticale par rapport la nappe d eau Puisque la teneur en eau volum trique de saturation du SPD 0 4 est estim e 78 la base de la couche de SPD demeure PA 4 pour 2007 PB 1 en 2007 PB 2 au d but des saisons PC 1 PC 4 en d but de saison 2006 ainsi que PC 2 et PC 3 pour la saison 2007 Dans le but d expliquer l origine des d fec
119. l e gr ce Vadose W de GeoStudio Cette mod lisation qui consid rerait les effets d vapotranspiration pourrait inclure en r gime transitoire les donn es m t orologiques mesur es in situ Cette approche aurait comme avantage de se rapprocher des conditions r elles observ es sur le terrain 110 BIBLIOGRAPHIE Abdolahzadeh A M Lacroix Vachon B et Cabral A 2008 Hydraulic barrier and its impact on the performance of cover with double capillary barrier effect Comptes rendus de la 61 conf rence de la soci t canadienne de g otechnique Edmonton Ait Benichou S Cabral A R et Panarotto C T 2006 Evolution of biodegradation of deinking by products used Waste Management 10 Arya L M Leije F J van Genuchten M T et Shouse J P 1999 Scaling parameter to predict the soil water characteristic from particle size distribution Soil Science Society of America Journal 63 510 519 Arya L M et Paris J F 1981 A physicoempirical model to predict the soil moisture characteristic from particle size distribution and bulk density data Soil Science Society of America Journal 45 1023 1030 Aubertin M Chapuis R P Aachib M Bussi re B Ricard J F et Tremblay L 1995 Evaluation en laboratoire de barri res s ches construites a partir de r sidus miniers Rapport final NEDEM NEDEM 2 22 2a Aubertin M Bussi re B Aachib M et Chapuis R P 1996 Une mod lisation num rique d
120. l est possible de conclure qu il y a la base du lysim tre pour la majorit du temps une pression d au moins 1 kPa indiquant une accumulation d eau dans le lysim tre c est dire qu il y a un mauvais drainage y En conclusion puisqu il y a absence de gradient hydraulique horizontal au sommet du lysim tre en 2006 les volumes d eau globaux r colt s sont repr sentatifs du volume d eau percolant dans la couche de sable Il est noter cependant que l eau n est pas drain e au fur et mesure de son arriv e la base du lysim tre il se peut donc que pour des prises de mesures rapproch es les mesures de d bits r colt s ne coincident pas avec les volumes d eau percol Gravier kPa Note pas l chelle TEN S SPD 3 TEN LYS 2B TENLYS 2H 29 nov 28 avr _____ ___ 17 juin 06 ao t 25 sept 14 nov Poe 13 mai 02 juil 21 ao t 18 janv 4 09 mars Date 2006 07 Figure 4 17 Succions mesur es en bas et en haut l int rieur et l ext rieur du lysim tre sable 2 85 Pour 2007 les succions mesur es a la base du lysim tres sont variables En effet elles oscillent autour de 0 kPa avec une moyenne de 0 1 kPa environ Puisque la succion est pratiquement nulle faible pression et que lorsqu il y a une pression de g n r e elle revient rapidem
121. la Figure 3 25 63 4 1 1 2 CRE obtenue partir des essais de colonne de drainage et de table de tensions Le mod le de van Genuchten 1980 peut encore tre utilis pour lisser les CRE partir des donn es exp rimentales essais de table de tension et de colonne de drainage pour le sable et pour le gravier Les r gressions et les param tres de ce mod le minimisant la somme du carr des erreurs pour les essais exp rimentaux sont pr sent s la Figure 3 25 et la Figure 3 26 De plus la Figure 3 25 pr sente la CRE du sable classe A estim lors de la conception via la base de donn es UNSODA USDA 1999 Le mod le retenu l poque pour obtenir la r gression tait celui de Fredlund et Xing 1994 Les param tres de van Genuchten 1980 ont encore t obtenus par la minimisation de la somme des carr es des carts entre les donn es exp rimentales et les donn es liss es Il est possible de conclure que la CRE estim e lors de la conception a une teneur en eau volum trique saturation 0 4 moins lev e que celles calcul es en laboratoire De plus la pente de d saturation estim e lors de la conception est moins lev e que celles observ es exp rimentalement Enfin la Figure 3 26 pr sente aussi la CRE estim e du gravier lors de la conception par la banque de donn es UNSODA Pour le gravier les essais exp rimentaux essai colonne et table de tension ne fournissent que la queue de la courbe de l
122. la variation des propri t s hydrauliques du SPD n a pas t consid r e lors du design Ceci fournit aussi une marge de s curit moyen et long terme quant au d bit d eau en termes de m s atteignant les d chets Une partie du travail de ce m moire a t d analyser la variation temporelle des propri t s du recouvrement alternatif dans le temps Puisque le site exp rimental est suivi depuis seulement deux ans les conclusions sur ces variabilit s sont partielles Les questions qu il est possible de se poser concernent la barri re hydraulique Le tassement du SPD va t il se stabiliser dans le temps Le d bit de percolation traversant ce mat riau va t il encore diminuer en 2008 Si ce d bit diminue encore l efficacit des lysim tres devra tre s rieusement remise en question En g n ral les r sultats qui seront r colt s lors de l ann e 2008 aideront confirmer la tendance des variations des propri t s hydrauliques du recouvrement alternatif Comme prochains travaux il serait pertinent de faire des essais de perm abilit sur les mat riaux constituant la CEBC En particulier les conductivit s hydrauliques satur es du sable classe A et du gravier ont t valu es partir de leur granulom trie respective Des essais au laboratoire pourraient venir pr ciser ces valeurs Pour les mod lisations num riques le recouvrement alternatif en entier avec la barri re hydraulique pourrait finalement tre simu
123. le terrain Finalement un objectif secondaire est aussi pos soit d tablir une revue du design du recouvrement alternatif propos selon les caract ristiques et les donn es accumul es depuis deux ans en laboratoire et sur le terrain Pour effectuer cette tude certaines hypoth ses ont d tre pos es 1 Le recouvrement alternatif propos est aussi efficace sinon davantage pour d vier l eau qu un recouvrement conventionnel 2 Ce recouvrement alternatif sera encore plus performant avec une barri re hydraulique les SPD sont des mat riaux formant une bonne barri re hydraulique 3 La m thode de design retenue lors de la conception est raisonnable pour atteindre les LT souhait es 1 3 Structure du m moire Pour v rifier les hypoth ses pos es la section 1 2 ce pr sent m moire sera structur comme suit gt Le chapitre 2 fait l tat des connaissances sur les coulements des eaux dans un milieu poreux non satur comme les sols et sur les recouvrements effet de barri re capillaire gt Le chapitre 3 concerne la pr sentation du site exp rimental le choix des mat riaux et des quipements les montages utilis s en laboratoire ainsi que les logiciels de simulations num riques utilis s dans le cadre de ce projet gt Le chapitre 4 pr sente pour r pondre l objectif principal une analyse du comportement du recouvrement alternatif propos en fonction des donn es exp rimentales o
124. le se situent dans les limites de cette plage 103 5 DISCUSSIONS SUR LE DESIGN PROPOSE EN 2005 REVISION SELON LES RESULTATS OBSERVES ET MODELISES La conception de la CEBC de Saint Tite des Caps r alis en 2005 tient compte des propri t s des mat riaux estim es avec l aide de banques de donn es Les exp rimentations en laboratoire tel que d montr plus haut ont pr cis les caract ristiques des mat riaux celles ci divergent quelque peu des propri t s retenues lors du design De plus la conception r alis e n a pas pris en compte le tassement du SPD dans le temps ce qui entra ne une diminution de la conductivit hydraulique de ce mat riau et ainsi une diminution du d bit de sollicitation atteignant la BC L efficacit observ e sur le terrain du recouvrement alternatif permet aussi de jeter un regard critique sur la conception Ce chapitre pr sente donc une revue du design lysim tre paisseur des couches et choix des mat riaux en tenant compte de ces nouvelles r alit s 5 1 Design des lysim tres Les FCH valu es partir des donn es exp rimentales d j pr sent es la Figure 4 2 sont r p t es la Figure 5 1 Pour ces donn es obtenues exp rimentalement et pour le d bit 85 96 de 6x10 m s associ au k 4 de 2006 et valu par Visual HELP Figure 4 21 la succion maximale que le sable peut d velopper se situe autour de 3 5 kPa Pour le d bit 85 96 6x10 m s estim partir
125. les barri res capillaires inclin es La m thode de Parent et Cabral 2006a a t utilis e pour la s lection des mat riaux Cette section pr sente les travaux r alis s par le groupe g oenvironnement de l Universit de Sherbrooke Parent et al 2006 Choix des mat riaux pour la CRC Deux mat riaux taient disponibles gt Le sable ST un sable silteux que l on retrouve en grande quantit sur le site de Saint Tite des Caps gt Le sable classe A un sable fourni par Vantal et fils un entrepreneur de la r gion et provenant de la carri re Ladufo Le mat riau doit tre choisi en fonction de sa possibilit 4 mesurer les infiltrations a travers la couche de SPD l aide d un lysim tre Les CRE et les FCH de ces deux sables ont t obtenues gr ce la banque de donn es UNSODA partir de sols de granulom tries similaires La banque de donn es UNSODA comprend des donn es de laboratoire et de terrain Des mesures assez continues sont disponibles pour le sable ST Une extrapolation de la FCH a toutefois t n cessaire Quant au sable de classe A les mesures d UNSODA sont sous forme de nuages de points L utilisation d un mod le a t n cessaire pour ajuster la courbe Le mod le d ajustement utilis pour la CRE est celui de Fredlund et Xing 1994 tandis que celui utilis pour ajuster la FCH est celui de van Genuchten 1980 Les valeurs de ksa et de la porosit du sable classe A ne sont pas clair
126. lington Ottawa ON K1A ON4 Canada Your file Votre r f rence ISBN 978 0 494 49520 9 Our file Notre r f rence ISBN 978 0 494 49520 9 AVIS L auteur a accord une licence non exclusive permettant a la Bibliotheque et Archives Canada de reproduire publier archiver sauvegarder conserver transmettre au public par telecommunication ou par l Internet pr ter distribuer et vendre des th ses partout dans le monde a des fins commerciales ou autres sur support microforme papier lectronique et ou autres formats L auteur conserve la propri t du droit d auteur et des droits moraux qui prot ge cette th se Ni la th se ni des extraits substantiels de celle ci ne doivent tre imprim s ou autrement reproduits sans son autorisation In compliance with the Canadian Privacy Act some supporting forms may have been removed from this thesis While these forms may be included in the document page count their removal does not represent any loss of content from the thesis Canada Conform ment la loi canadienne sur la protection de la vie priv e quelques formulaires secondaires ont t enlev s de cette th se Bien que ces formulaires aient inclus dans la pagination il n y aura aucun contenu manquant ii Benoit Lacroix Vachon 2008 R sum Une parcelle exp rimentale construite sur le site d enfouissement de Saint Tite des Caps a pour but d valuer l efficacit d une couverture avec
127. lonne Ross 1990 Sable moyenne laboratoire Gravier essai colonne SEEP iil Sable moyenne laboratoire Gravier essai colonne Hydrus 4 Sable moyenne laboratoire Gravier essai colonne Ross 1990 m Sable et gravier essai colonne SEEP i Sable et gravier essai colonne Hydrus i Sable et gravier essai colonne Ross 1990 1 0E 08 Figure 4 24 LT mod lis es sur SEEP W et sur Hydrus et LT th orique Ross 1990 pour diff rents d bits et pour diff rentes propri t s des mat riaux La Figure 4 25 pr sente un exemple typique des simulations pour une faible valeur de LT Hydrus 1x10 m s propri t s du sable table de tension propri t s du gravier table de tension UNSODA L coulement devient important l interface CBC CBC et que la valeur du d bit de sollicitation est rapidement atteinte dans le gravier autour de 1 5 m tre 3 6x107 m h ou 3 6x10 cm h La Figure 4 26 pr sente quant elle un exemple caract ristique des simulations pour de hautes valeurs de LT SEEP W 1x10 m s propri t s du sable essai de colonne 72 h propri t s du gravier table de tension UNSODA Le sable le long de l interface CBC CRC draine l eau Ce n est que vers le bas de la pente que les infiltrations dans le gravier deviennent consid rables 101 itp v fem hour Custom Scale 1 00000e 00 be 1 000006 01 P 1 000006 02 1 00000e 03 5 00
128. lternatif qui est de d vier le d bit de percolation du design sur 30 m tres pour viter l entr e d eau dans les d chets est donc atteint avec le design propos Une simulation a t r alis e avec le logiciel Visual HELP pour quantifier l apport d eau arrivant la fronti re entre les SPD et la couche de sable Avec cet apport d eau diff rentes simulations ont t r alis es avec les logiciels SEEP W et Hydrus afin de v rifier si les crit res de design s av raient exacts Ces mod lisations montrent que la conception initiale est somme toute assez pertinente car les m mes LT observ es sur le terrain sont obtenues par simulation num rique Les simulations nous indiquent aussi qu un recouvrement alternatif comme celui propos pourrait permettre d atteindre des LT beaucoup plus lev es d pendamment des propri t s hydrauliques de la couche de r tention capillaire CRC Mots cl s Barri re capillaire Barri re hydraulique Site d enfouissement sanitaire Imperm abilisation Sous produit de d sencrage Valorisation iv Abstract An experimental cell was built over the Saint Tite des Caps landfill in order to evaluate the efficiency of a cover with capillary barrier effect CCBE The latter is composed of a layer of deinking by products DBP installed over a capillary barrier which is in turn composed of a layer of coarse sand over a layer of gravel In order to monitor the performance of this system
129. ment en se dirigeant de l amont vers l aval en 2006 Cet apport d eau pour 2007 augmente plut t dans la zone entre 18 0 m tres et 22 4 m tres Barri re capillaire gt L analyse des succions mesur es montre que le haut de la couche de sable classe A demeure sec gt L analyse des succions mesur es montre aussi que la LT 23 m tres en 2006 et que LT gt 23 m tres en 2007 gt L analyse de fiabilit des lysim tres en 2006 a montr que les lysim tres install s dans le sable sont repr sentatifs pour le volume d eau r colt Cependant cause d une d faillance du drainage le d bit peut tre biais En 2007 ces lysim tres sont drain s 90 plus ad quatement Cependant une diff rentielle de succion entre le centre du lysim tre et l ext rieur de ce dernier son sommet pourrait entra ne une sous estimation d environ 45 du volume d eau r colt gt Aux fins de la mod lisation l apport d eau sera consid r constant dans l espace Par la moyenne des lysim tres install s dans le sable Qgolicitation 2006 1x10 M S solicitation 2007 2x10 m s Ces valeurs sont corrig es pour tenir compte de la sous estimation du d bit caus e par le diff rentiel de succion au sommet du lysim tre gt Puisque les lysim tres situ s dans le gravier ont t surdimensionn s de plus de 40 ces derniers ont t jug s fonctionnels gt L analyse des r sultats des lysim tres install s d
130. mmet des chantillons une t te d eau n gative fournit une succion la base des chantillons Les lectures des teneurs en eau et donc des volumes d eau expuls s se font g n ralement par essais destructifs en retirant l chantillon et en le pla ant dans l tuve pour mesurer la teneur en eau volum trique Pour des mat riaux tr s compressibles comme les SPD ou de texture plus particuli re comme un sol tr s organique comme le composte ces m thodes d crites ci haut peuvent tre peu adapt es Quelques recherches ont d j t r alis es sur ce sujet comme Cabral et al 2004 qui a d velopp une cellule modifi e pour l valuation de la CRE Il existe aussi des m thodes dites directes pour obtenir les CRE avec un psychrom tre ou un papier filtre Ces m thodes sont d crites en d tail par Marinho 1994 et Smith et Mullins 2001 14 2 4 Caract ristiques hydrauliques des sols non satur s la fonction de conductivit hydraulique 2 4 1 Description de la fonction de conductivit hydraulique Pour un sol donn la fonction de conductivit hydraulique FCH d crit la relation entre la conductivit hydraulique et la succion du sol Comme la CRE la FCH est une caract ristique d un mat riau poreux donn Elle est g n r e par les m mes ph nom nes de succion dans les pores que pour la CRE La conductivit hydraulique du mat riau poreux augmente lorsque la teneur en eau augmente ou que la succio
131. n des couches de sols et des instruments est donn e respectivement aux sections 3 1 4 et 3 1 6 Les acronymes utilis s la Figure 3 3 sont d finis l Annexe B 31 20 25 30m 60 cm OL6 las 5 Vue en coupe 2 de 2 premiers ten e de v g tation i DL 6 Jos 5 i i derniers ten Irrom tres m caniques tom Note Pas f chelle La couche de v g tation n est pas encore install e La v g tation croit m me le sable Saint Tites La station m t o et le ballon gonflable no 3 ne sont pas repr sent s ici car ils se trouvent hors de la cellule Le ballon gonflable no 1 n est pas repr sent ici car i a t retir apr s d tection de d fectuasit s Les sondes gaz ne sont pas repr sent es ici Figure 3 3 Vues en plan et en coupe de la cellule exp rimentale de Saint Tite des Caps 32 3 13 Lieu d enfouissement de Saint Tite des Caps La cellule exp rimentale contenant le recouvrement alternatif tudi ne couvre qu une petite partie du lieu d enfouissement de Saint Tite des Caps La Figure 3 4 pr sente l environnement autour de la cellule exp rimentale Coordonn es 0 0 L gende geese 90 omde SPD pec 45 cm de classe B fout vencint 60 cm de SPD 60 cm de classe 8 doutvenant Celule exp rimentale 20 Cm de gravier interm diaire 40omde sable 60cm de SPD 60 cm de classe B lout venont 1 2 m de classe B tout venant contorm rmen
132. n diminue et atteint un maximum k4 lorsque le mat riau est compl tement satur 0 Ce ph nom ne peut tre expliqu par la Figure 2 3 Lorsque le mat riau est satur case du haut de la Figure 2 3 la conductivit est satur e donc la plus lev e Au fur et mesure que le mat riau se d sature case du milieu et du bas de la Figure 2 3 l coulement se fait de plus en plus difficilement chemin d coulement Ww w inexistant ou plus tortueux et la Figure 2 3 Sch matisation de l coulement dans conductivit diminue un sol granulaire non satur Adapt de Fredlund et Wilson 2000 par Parent 2003 2 4 2 Facteur influencant la fonction de conductivit hydraulique McCartney 2007 num re quelques tudes exp rimentales qui ont pr sent l influence des propri t s du sol sur la FCH comme la porosit les conditions de compactions et l influence de la teneur en particules fines McCartney 2007 pr sente aussi des tudes r alis es sur l influence des variables environnementales sur la FCH comme la chimie de l eau des pores du sol et la temp rature 15 2 4 3 Mod les de FCH Les trois types de mod les math matiques les plus courants pour d finir la FCH sont les mod les empiriques macroscopiques et statistiques La FCH peut tre valu e par des formules empiriques comme celle de Gardner 1958 Les mod les empiriques sont utilis s pour repr senter des mesures
133. nal 27 154 162 Cabral A R Racine I Burnotte F et Lefebvre G 2000 Diffusion of oxygen through a pulp and paper residue barrier Canadian Geotechnical Journal 37 201 217 Cabral A R Burnotte F Lefebvre G Amyot G et Lacasse G 1999a Design construction and monitoring of a waste rock cover using pulp and paper residues Dans Tailings and Mine Waste 99 Fort Collins p 405 415 Cabral A R Lefebvre G Burnotte F Panarotto C T et Pastore E 1999b Use of pulp and paper residues as an alternative cover material to landfill and to acid generating tailings Dans 2 Seminario de Meio Ambiente em Industrias de Processo Sao Paulo Brazil p 56 70 Cabral A R Lefebvre G Burnotte F Proulx M Racine I et Audet C 1998 Developments in the use of deinking residues in cover systems for acid generating mine tailings Dans Tailing and Mine Waste 98 Fort Collins CO p 379 388 Castelan J S 2007 Code MatLab pour le calcul des longueurs de transfert selon Ross 1990 Code MatLab d velopp dans le cadre du cours de G otechnique environnementale GCI 733 D partement de G nie Civil Universit de Sherbrooke Celik B Rowe R K et Unlii K 2007 Effect of sandy vadose zone on the performance of landfill barrier systems Comptes rendu de la 11e conf rence internationale Waste Management and Landfill Symposiums Italie Darcy H 1856 Les fontaines publiques de la ville de Dijon Dalm
134. nd installation of zero tension lysimeters in an inclined cover Unsaturated Soil Conference Carefree Arizona Parent S E 2006 Aspects hydrauliques et g otechniques de la conception de barri res capillaires incluant des mat riaux recycl s hautement compressibles Ph D Universit de Sherbrooke Sherbrooke Parent S E El Ghabi B Motte J Lacroix Vachon B Peinturier C et Askri M 2006 Cellule exp rimentale de Saint Tite des Caps rapport interne stdc_v01 2 1 Universit de Sherbrooke Sherbrooke 40 p PC Progress 2003 Neural Network Prediction Rosetta Lite v 1 1 Czech Republic Pease R E et Stormont J C 1996 Increasing the divergence capacity of capillary barriers Albuquerque Nouveau Mexique Planchet L 2001 Utilisation des r sidus de d sencrage comme barri re capillaire et vapotranspirative ET pour les parcs a r sidus miniers producteurs de DMA Th se de doctorat Universit de Sherbrooke Sherbrooke Poulovassilis A 1962 Hysteresis of pore water an application of the concept of independent domains Soil Science 93 405 412 Qu bec MUNICIPAL 19 mars 2008 En manchette Sherbrooke soixante quatorze pour cent des missions de GES de la ville proviennent du m thane non br l de son lieu d enfouissement sanitaire en ligne Disponible Sur http www quebecmunicipal qc ca Cyberbulletin manchette asp article 96201 6765 site consult le 03 2008 Recyc Qu bec 2006
135. nt fabriqu s par la compagnie Irrometer Co Irrometer CO 2008 Les donn es acquises par les Irrom tres automatiques Figure 3 16 sont enregistr es dans un acquisiteur de donn es de type Watermark Cependant les Irrom tres m caniques Figure 3 17 ne poss dent pas d acquisiteur de donn es Pour ces deux types d Irrom tres le transducteur se trouve au sommet du tensiom tre ce dernier n est donc pas enterr La saturation de la pierre poreuse doit d abord se faire en laboratoire et doit par la suite tre entretenue sur le terrain en rajoutant de l eau dans le r servoir par le sommet du tensiom tre L intervalle de mesure et la pr cision de ces instruments sont pr sent s l annexe C Figure 3 16 Un des Irrom tres Figure 3 17 Irrom tre m canique utilis automatiques install s dans le recouvrement Saint Tite des Caps Irrometer CO 2008 alternatif de Saint Tite des Caps 48 La conversion entre les valeurs brutes mV et les succions kPa se fait automatiquement par l acquisiteur de donn es Watermark Tous les Irrom tres ont tout de m me t test s en laboratoire Un de ceux ci l Irrom tre automatique n 4 pr sentait une calibration trop erron e pour obtenir la pr cision voulue Des essais suppl mentaires ont t r alis s sur ce tensiom tre voir l annexe E Un facteur de 1 14 doit tre appliqu la succion brute pour obtenir la v ritable succion 3 1 6 3 Sondes d
136. ntillon en abaissant le niveau d eau dans la burette 12 Attendre en moyenne entre un deux jours d pendamment du type de sol et de la hauteur du cylindre 13 Le syst me tant quilibr sortir l chantillon n 1 et le peser 14 R p ter pour plusieurs autres tensions exemple 10cm 30 cm 50 cm 90 cm 120 cm 15 A la fin de chaque prise de mesure s cher les chantillons n 2 jusqu au dernier l tuve 16 D terminer la teneur en eau massique pour chacune des succions 17 Convertir cette teneur en eau massique en teneur en eau volum trique l aide des densit s s ches de chacun des chantillons tape 6 18 Associer les teneurs en eau volum trique avec les succions pour obtenir la CRE Note Lors des essais dans le cadre de ce pr sent m moire du mat riau de la pierre poreuse suivait les chantillons lors de la pes e masses humides et s ches Les manipulations n cessaires ont t r alis es pour corriger l erreur que la masse de la pierre poreuse entra ne 130 J CARACTERISATION DE LA PIERRE POREUSE UTILIS E DANS L ESSAI TABLE DE SUCCION Potters Industries Inc ase alfiliate ed PO Corporabium A Series Technical Quality Products iin Fer carre co Telenhone 15s n Fax 4280 405 3734 Wied site enr cottersbeads com TYPICAL PROPERTIES APPLICATIONS Pigment Deagglomertion PHYSICAL for coatings and inks sChromatcenphy Density gite 15 Mineral Processin
137. om tres ont t install s l interface CBC CRC La Figure 4 12 et la Figure 4 13 pr sentent la succion l interface SPD Sable Puisque la succion est continue dans un profil de sol la succion l interface SPD Sable est similaire la succion dans la partie sup rieure de la couche du sable La succion au sommet de la couche de sable varie g n ralement entre 2 et 6 kPa Sachant que la VEA du sable varie entre 0 94 kPa CRE obtenue partir des propri t s UNSODA et 2 1 kPa selon l essai de table de succion il est donc possible de conclure que la partie sup rieure de la couche de sable demeure g n ralement un niveau de succion plus lev que la VEA et est donc non satur e Le sommet de la couche de sable demeure donc la plupart du temps sec en 2006 et en 2007 Une discussion sur les variations anormales des succions et les d fectuosit s ponctuelles ou non de ces tensiom tres a d j t r alis e la section 4 2 4 1 Pour la partie inf rieure de la couche de sable quatre tensiom tres T4 sont plac s l interface sable gravier comme le montre la Figure 3 3 Les mesures de ces tensiom tres sont pr sent es la Figure 4 14 pour deux ann es le manque de donn es est associ la p riode hivernale En 2006 la succion diminue de l amont vers l aval voir la Figure 4 14 En effet une distance horizontale de 6 m tres du haut de la cellule TEN S G 1 on mesure des succions variant entre 4
138. ommet m Figure 4 19 Analyse spatiale des d bits annuels moyens de percolation dans le gravier 2006 et 2007 89 En 2007 la quantit d eau r colt e au LYS GRA 2 est nulle sauf pour le printemps voir le Tableau 4 3 et la Figure 4 19 Il est donc possible d affirmer que la LT serait plus lev e que 24 m tres partir de la mi juin 2007 Ces conclusions se rapprochent de celles r alis es par l tude des succions la section pr c dente Quoi qu il en soit en tout temps le lysim tre GRA 3 situ l extr me aval de la BC ne r colte pas un d bit plus lev que 3x10 m s L objectif du recouvrement alternatif qui est de d vier le d bit de percolation de 5x10 m s jusqu 30 m tres pour viter l entr e d eau dans les d chets est donc atteint 4 2 5 Synth ses des r sultats et discussion Barri re hydraulique L analyse des teneurs en eau et des succions mesur es montre que le SPD sa base demeure satur en 2006 Si le tassement du SPD et la variation des propri t s hydrauliques sont consid r s le SPD demeure aussi satur sa base en 2007 L tude d un duo de sonde de teneur en eau tensiom tre a montr que les propri t s hydrauliques du SPD varient dans le temps La Osa diminue passant de 75 66 96 La vea semble augmenter aussi en 2007 par rapport 2006 L analyse des succions mesur es montre que l apport d eau la barri re capillaire augmente constam
139. on il a t montr que la LT th orique de la BC pouvait tre beaucoup plus faible selon les propri t s 9 des mat riaux retenues Ceci tend montrer que la LT est probablement tr s sensible aux propri t s des mat riaux composant la BC Il se pourrait que les mat riaux mis en place sur le terrain poss dent des propri t s hydrauliques diff rentes de celles valu es en laboratoire Cette diff rence pourrait entra ner une augmentation drastique de la LT Cet aspect sera analys plus en d tail la section 4 3 0 5 10 15 20 25 30m LT moyenne 2006 23m analyse des tensiom tres LT 2997223 m analyse des tensiom tres LT 2006 2007 23 24 m analyse des lysim tres Note Pas l cheile S GRA a q 0 drain dans le sable Figure 4 20 Sommaire des coulements observ s sur le terrain cellule exp rimentale 92 4 3 Mod lisation du recouvrement alternatif 4 3 1 D bit arrivant la barri re capillaire 4 3 1 1 Mise en contexte et rappel Une couche de SPD a t ajout e au dessus de la BC pour diminuer et contr ler l apport d eau atteignant la CRC Pour effectuer ad quatement les mod lisations il est n cessaire de quantifier l arriv e d eau au sommet de cette BC Pour ce faire le logiciel Visual HELP est utilis A la section 3 1 5 1 la valeur du ksa du SPD lors de sa mise en place a t valu e 1x10 m s Il a t d montr cependant qu entre 2006 et 2007 il y a eu une dim
140. on temporelle de la teneur en eau volum trique du SPD profil A 80 stim PPM E 7596 fonctionn en 2007 70 i STE SPD PB 1 as STE SPD PB 2 8 65 D a 4 j j 4 60 4 i 2 1 i D fectuosit i 55 do 5096 PEN 5 3 8 3 amp 5 3 S N o 5 E g D N Ni N Date 2006 07 Figure 4 7 Variation temporelle de la teneur en eau volum trique du SPD profil B 71 6 80 65 55 50 o KPa STE SPD PC 3 STE SPD PC 4 ste seppc 1 STE SPD PC 2 D fectuosit de PC 2 et de PC 3 en 2007 5 8 v se 30 oct 29 d c Date 2006 07 i He lop Fe o 1 MEE OS n b 1 E Ties Arms Les i lae Trier SSSR ee DES ER ees E T t as TENERE 3 26 ao t tz 25 oct Figure 4 8 Variation temporelle de la teneur en eau volum trique du SPD profil C E TEN SPD 1 x 20 m interface tout i venant SPD Irrom tre m canique B x 18 7 m z 0 135m ins OR DRE T 0 d 18 05 07 06 pr 27 06 Tr np 17 07 06 08
141. ont Paris 647 p 113 Davis Instrument 2004 Ensemble de capteurs int gr s Manuel d installation pour les stations m t o Ventage Pro2 et Ventage Pro2 plus version fran aise Californie USA 64 p Decagon Devices 2005 Mini disk infiltrometer User s manuals version 1 3 Decagon Devices Inc 20 p Decagon Devices 2006 ECH2O system User s manual for all ECHO related sensors and loggers Decagon Device Inc 62 p El Ghabi B 2007 Etude des recouvrements avec effet de barri re capillaire pour minimiser les infiltrations d eau dans les sites d enfouissement de mati res r siduelles Maitrise s Science appliqu e Universit de Sherbrooke Sherbrooke Fredlund D G et Wilson G W 2000 From theory to the practice of unsaturated soil mechanics Cours intensif de la Soci t canadienne de g otechnique Montr al Qu bec Canada Fredlund M D Wilson G W et Fredlund D G 1997 Indirect procedures to determine unsaturated soil property functions Proc 50th Canadian Geot Conference Fredlund D G et Xing A Q 1994 Equations for the soil water characteristic curve Canadian Geotechnical Journal 31 521 532 Fredlund M D Fredlund D G et Wilson G W 2000 An equation to represent grain size distribution Canadian Geotechnical Journal 37 817 827 Fredlund D et Rahardjo H 1993 Soil mechanics for unsaturated soil Wiley New York U S A Gardner W 1958 Some steady state solutions o
142. opri t s des mat riaux sessi esee nne enne rnt tne tnnt nenas 101 Figure 4 25 Simulation num rique typique sur Hydrus sees nnne 102 Figure 4 26 Simulation num rique typique sur SEEP W ss 102 Figure 5 1 Succion maximale d velopp e dans le sable partir des diff rentes FCH du sable classe A 105 Figure 5 2 Profil de succion dans le gravier avec propri t s valu es en laboratoire 107 Table des tableaux Tableau 2 1 Variation des param tres de la CRE vga et en fonction de la granulom trie et de la eerie rentre Ann rene ent rer aged duce Code A tt ar a E er tan 11 Tableau 2 2 Modeles de CRE netter ennemi ne rhe netu e Bo ye e se ea yx od Ska ees en ren siiin 11 Tableau 2 3 Mod les de FH oet Henna e pre e eed ente dne rte eei ten east ED Ree oL eae 16 Tableau 3 1 Caract risation des d chets re us au site d enfouissement de Saint Tite des Caps 34 Tableau 3 2 Sommaire des instruments et de leurs fonctions 47 Tableau 4 1 Estimation de la variation de la conductivit hydraulique satur e du SPD dans le temps avec le I II 75 Tableau 4 2 Mesures de la conductivit hydraulique satur e du SPD avec l infiltrom tre Mini Disk 76 Tableau 4 3 D bits r colt s aux lysim tres install s dans la CRC et la CBC 2006 et 2007 sss 89 Tableau 4 4
143. osl eo1 SONAROVY sx au91eu981 ep ednojf np seuquiew seine p 2eAe uoneJoqejoo ue seesi E oJ SOMAQnOV Jejueuuedxe als Uea SIOS s p ebeuuojiueu33 lt UORESIOPON V Meuleuuonouo 4 e ap juawauy eu enb neipAu z nea da q 5002 5002 om Me oed sinus ep sepuos 000 600 eJeujeq er ep Be 3 j1usuieuuogouoJ mmm mm UOHONYSUOD Uondeouo lt Saguuop _ Oe Flop EX Sep 99 09 jueueuuonouo 3 z opie vones cM i Waas dIAHIENSA de c aSa sIMPWOMUEI senbineipAu cm ae Sejudoid ined eJelideo d I3H I nsiA 29 e anbynespAy eyreuimuoJd X Geyipour N SISS3 3HO xneuejeu s p JOIAEIO He s ne uonesusjoeie 3 1 Recouvrement alternatif de Saint Tite des Caps 3 1 1 Localisation La Figure 3 2 pr sente la localisation du site exp rimental de Saint Tite des Caps une municipalit pr s de la ville de Qu bec Les coordonn es du site sont 47 06 41 08 N 40 49 21 11 Google 2008 Figure 3 2 Localisation du site exp rimental Saint Tite des Caps Municipalit de St Tite des Caps 2008 3 1 2 Plans du recouvrement alternatif de Saint Tite des Caps Le recouvrement alternatif propos sur le terrain prend la forme d une cellule exp rimentale de 30 m tres de long par 10 m tres de large La Figure 3 3 pr sente deux vues en coupe et une vue en plan de cette cellule exp rimentale La descriptio
144. our de 1x107 m s Le mat riau utilis doit aussi avoir une VEA lev e Pour que cette derni re condition soit respect e le mat riau doit contenir en premier lieu des particules fines Cette couche a une paisseur variable selon le mat riau utilis Parent 2003 gt E Couche de bris capillaire CBC Le bris capillaire que g n re la superposition de la CBC et la CRC section 2 6 1 1 permet de garder la couche D a un haut degr de saturation De plus sa faible hauteur capillaire limite la 27 remont e des lixiviats contamin s vers la couche D Pour cette couche on peut utiliser le m me mat riau que pour la couche C Parent 2003 gt F Couche de fondation Cette couche est souvent celle plac e par int rim en attendant les travaux plus avanc s Le mat riau utilis est grossier et peu co teux Son paisseur est d environ 30 cm Parent 2003 2 6 5 R glementation qu b coise La Figure 2 8 pr sente les diff rentes couches formant le recouvrement final type d un lieu d enfouissement technique tel que prescrit par l article 50 du R glement sur l enfouissement et l incin ration de mati res r siduelles REIMR Gouvernement du Qu bec 2008 Le recouvrement avec effet de BC n est pas sp cifi dans la r glementation canadienne 4 une couche de sol apte la v g tation d une paisseur minimale de 15 cm 3 une couche de sol ayant une paisseur minimale de 45 cm et dont les caract ristiq
145. particules et d est le diam tre qui correspond au passant 12 partir de l quation de Fredlund et al 2000 Equation 2 7 il est possible de g n rer la CRE grace au mod le Arya et al 1999 via un compilateur math matique comme Scilab INRIA 2008 ou MatLab The MathWorks Inc 2002 Il faut d abord fixer une densit estim e obtenue ou vis e pour obtenir la porosit n 0 Le mod le permet de calculer le rayon et le volume des pores pour chaque tranche de granulom trie Ainsi plus on augmente les subdivisions plusieurs tranches de granulom trie plus le r sultat est pr cis Par segment la masse de sol est convertie en volume Vi et la teneur en eau dans chaque segment est calcul e en utilisant la relation suivante 1 ns Osi gt V x Ps quation 2 8 i l Le terme ns repr sente le nombre de segments La derni re tape du mod le calcule la succion pour le rayon de chaque segment r en utilisant la formule suivante _ 2T cosO4p Vi Parcs quation 2 9 w i Le terme T repr sente la tension de surface 0 p l angle de contact et ri le rayon repr sentatif des particules du segment i d termin par l quation 2 10 l g den AP quation 2 10 6 Les termes Q4p et n sont respectivement l indice des vides le param tre empirique repr sentant la tortuosit et le nombre de particules par masse unitaire dans le segment i L estimation de la CRE partir de la d
146. r e par les plaques de tassement install es dans le SPD 75 Figure 4 12 Variation temporelle de la succion l interface SPD BC 2006 78 Figure 4 13 Variation temporelle de la succion l interface SPD BC 2007 78 Figure 4 14 Mesures des tensiom tres T4 sur deux ann es interface sable gravier sss 81 Figure 4 15 Analyse spatiale de la succion l interface CRC CBC ss 82 Figure 4 16 Mesures des Irrom tres en 2007 interface sable gravier 83 Figure 4 17 Succions mesur es en bas et en haut l int rieur et l ext rieur du lysim tre sable 2 85 Figure 4 18 Simulation de l efficacit d un lysim tre dans le sable en consid rant les succions sur le terrain 87 Figure 4 19 Analyse spatiale des d bits annuels moyens de percolation dans le gravier 2006 et 2007 89 Figure 4 20 Sommaire des coulements observ s sur le terrain cellule exp rimentale ss 92 Figure 4 21 Mod lisation sur Visual HELP d bit percolant le SPD atteignant CRC Ksat SPD 1x10 m s 94 Figure 4 22 Mod le retenu sur Hydrus sense 95 Figure 4 23 Mod le retenu sur SEEP W esee eese then tinere aaide ta inne nettes aiae 96 Figure 4 24 LT mod lis es sur SEEP W et sur Hydrus et LT th orique Ross 1990 pour diff rents d bits et pour diff rentes pr
147. r la mod lisation pr sent e la section 4 3 Pour 2006 le d bit moyen atteignant le sable est de l ordre de 1x10 m s et en 2007 de 1 1x10 m s ou 2 0x107 m s si on applique une correction pour tenir compte de la diff rentielle de succion au sommet du lysim tre Bref la quantit d eau atteignant le sable diminue consid rablement en 2007 comparativement 2006 appuyant ainsi les conclusions de la diminution de la conductivit hydraulique satur e du SPD dans le temps La LT peut tre estim e de fa ons approximatives partir des mesures des quantit s d eaux r colt es dans les lysim tres du gravier Durant l t 2006 et 2007 une quantit d eau significative a t r colt e dans la couche de sable surtout lors de pr cipitations importantes En 2006 par contre pratiquement aucune quantit d eau n a t r colt e dans les lysim tres LYS GRA 1 et LYS GRA 2 C est partir du LYS GRA 3 que des quantit s importantes d eau ont t pr lev es Cela indique que la LT est atteinte entre les lysim tres LYS GRA 2 et LYS GRA 3 en d autres termes entre les chainages 24 m tres et 29 m tres Figure 4 19 88 Tableau 4 3 D bits r colt s aux lysim tres install s dans la CRC et la CBC 2006 et 2007 ee LYS SAB 1 LYS SAB 2 LYS SAB 3 06 05 31 44E 11 4 8E 10 2 5E 10 3 5E 11 6 5E 10 06 06 09 0 0 0 0 0 06 06 22 7 9E 10 1 7E 10 2 1E 10 1 1E 11 1 9E 10 06 07 26 8 0E 11 2 7E 11 1 7E 10 1 1E 10 1 7E 11
148. r le d bit de conception de 5x10 m s gt NG 30 Sable et gravier UNSODA E E 25 I Sable table de tension Gravier essai colonne compl t par UNSODA E Sable colonne de drainage 72 h gt Gravier essai colonne compl t par UNSODA a E Sable moyenne laboratoire Gravier essai colonne compl t par UNSODA N o a EN o Longueur de transfert LT Ross 1990 m 1 0E 10 1 0E 09 1 0E 08 D bit appliqu au sommet du sable classe A m s Figure 4 4 Analyse des LT th oriques Ross 1990 en fonction du d bit de sollicitation 67 4 2 Suivi du comportement du recouvrement alternatif 4 2 1 Donn es m t orologiques L tude de la performance du recouvrement alternatif passe entre autres par l tude des v nements m t orologiques Une partie des donn es de la station m t o pr sent es la Figure 4 5 fournit un aper u des conditions m t orologiques sur deux ann es Il y a eu une l g re augmentation 8 de la quantit de pr cipitation de pluie en 2007 comparativement 2006 Cependant il y a eu davantage d v nements extr mes en 2006 8 v nements sup rieurs 15 mm h qu en 2007 2 v nements sup rieurs 15 mm h Consid rant ces faits il est possible de s attendre ce qu il y ait plus d infiltration travers le tout venant en 2007 comparativement 2006 Le tout venan
149. ra et minimisera yga une granulom trie uniforme maximisera et un indice des vides lev minimisera QvgA et maximisera A voir le Tableau 2 1 10 Tableau 2 1 Variation des param tres de la CRE vra et A en fonction de la granulom trie et de la compaction lev e faible Note le signe r f re a une augmentation et le signe une diminution McCartney 2007 num re quelques autres facteurs qui influencent la CRE la min ralogie la structure les macros failles la composition chimique du sol le pH du sol le fluide des pores la temp rature les cycles de gel d gel le changement de volume de l chantillon durant l infiltration de l eau 2 3 3 Mod le de CRE Il peut tre pratique d estimer la CRE comme une fonction continue Le Tableau 2 2 r sume ces diff rents mod les de CRE Gardner 1958 Brooks et Corey 1964 van Genuchten 1980 Fredlund et Xing 1994 Ces mod les permettent aussi de lisser la CRE partir de donn es exp rimentales voir la sous section 2 3 5 Tableau 2 2 Mod les de CRE Gardner 1958 Brooks amp Corey 1964 van Genuchten 1980 Fredlund et Xing 1994 11 Le terme S repr sente la saturation effective S S S 1 S 0 0 1 8 S est le degr de saturation S est le degr de saturation r siduel est la succion e est l indice des vides Ovea est la valeur d entr e d air est la pente de d saturation 0 et
150. raditionnels alternatifs REIMR Bam res hydrauliques Barri res capillaires Recouvrement alternatif de Saint Tite des Caps Figure 1 1 Contexte du recouvrement alternatif de Saint Tite des Caps Objectif principal valuer l efficacit du recouvrement alternatif propos en termes d infiltration d eau Il est important de noter que le deuxi me aspect touchant les biogaz fait l objet du travail d un coll gue Cette valuation de la performance se fera en trois volets 1 Les r sultats de terrain permettent d tudier et de quantifier l infiltration de l eau observ e dans le recouvrement alternatif 2 Des essais en laboratoire permettent d obtenir les propri t s hydrauliques des mat riaux composant le recouvrement alternatif propri t s n cessaires la mod lisation et une bonne analyse des r sultats sur le terrain 3 Des mod lisations num riques du recouvrement alternatif propos permettent d analyser sa performance pour diff rents d bits et diff rentes propri t s hydrauliques des sols De plus le pr sent projet a comme sous objectif l tude de la variation dans le temps des propri t s hydrauliques des mat riaux composant le recouvrement alternatif de Saint Tite des Caps L accomplissement de ce sous objectif est n cessaire pour r pondre l objectif principal soit plus pr cis ment pour valuer l efficacit du recouvrement alternatif sur
151. riodes de non acquisition d ja connue mai 2006 et mi juillet 2006 pour les tensiom tres S SPD 1 et S SPD 2 on ne r ussit pas comprendre d une mani re certaine ce que repr sentent quelques unes des valeurs nulles ou n gatives de succion Pour les tensiometres T4 en 2006 Figure 4 12 elles sont possiblement associ es des moments de mauvais fonctionnement de l acquisiteur de donn es d but juin et octobre 2006 Si la succion avait r ellement diminu jusqu atteindre des valeurs de pr s de z ro on aurait d observer de fortes infiltrations dans les lysim tres plac s dans la couche de sable Or les donn es de ces lysim tres montrent que a n a pas t le cas puisque le d bit pour cette p riode et pour la r gion du tensiom tre TEN S SPD 3 est de l ordre de 1x10 m s comparativement la valeur moyenne de 3 8x10 m s voir la section 4 2 4 3 Cependant certaines perturbations peuvent tre caus es par des activit s ponctuelles de restaurations des tensiom tres fin juillet 2006 En effet lors du processus de saturation la jauge Figure 3 15 est mise condition de pression atmosph rique ce qui cause la chute des valeurs de succions 77 KPa TEN 5 SPD 1 eiie 12 j Probl me de d saturation 10 D TEN S SPD 2 TEN S SPD 3 0 2 W H B 8 2 2 8 d E 2 32 G3 8 e e e e1 N e e e N e N pams i A Date
152. ron 5 6 des missions mondiales de GES et au moins 3 des missions de GES du Canada Cabral 2006 l chelle municipale ces proportions peuvent augmenter En effet 74 des missions de GES de la ville de Sherbrooke proviennent du m thane non br l de son lieu d enfouissement sanitaire Qu bec MUNICIPAL 19 mars 2008 Quant au lixiviat m lange d eau et de solides dissous il est produit lorsque l eau passe travers les d chets et s accumule au fond du site d enfouissement La composition exacte du lixiviat d pend du type de d chets et de leur tat de d composition mais le lixiviat peut contenir une vari t de composants toxiques et polluants en quantit s importantes ou infimes S il est mal g r le lixiviat peut percoler et contaminer les eaux souterraines et les eaux de surface Des recouvrements faible perm abilit comme des couvertures avec effet de barri re capillaire CEBC ou des barri res hydrauliques peuvent aider a att nuer les probl mes d mission de GES et de production de lixiviat La combinaison de ces deux derniers recouvrements peut offrir un recouvrement alternatif encore plus efficace pour limiter les infiltrations d eau Parent et Cabral 2006a Dans ce contexte un recouvrement alternatif a t construit sur une section du lieu d enfouissement de Saint Tite des Caps Ce recouvrement est compos d une barri re capillaire constitu e de mat riaux granul
153. s Pour les essais r alis s dans le cadre de ce projet des micro billes de verre de diam tre de 0 3 millim tre ont t utilis es comme mat riaux poreux La fiche technique de propri t de ce mat riau est pr sent e l annexe J Diff rents chantillons peuvent tre plac s sur ce lit de billes de verre voir la Figure 3 27 Les chantillons d un centim tre de hauteur sont compact s dans des moules cylindriques en PVC de 2 59 centim tres de diam tre moyen En dessous des chantillons des filtres ont t plac s pour viter la perte de particules fines lors des essais La succion peut tre augment e en abaissant un erlenmeyer par rapport aux chantillons ce qui g n re une pression n gative Figure 3 27 chaque incr ment de diff rence de hauteur apr s stabilisation la teneur en eau d un chantillon peut tre mesur e l tuve Il est possible d associer la succion l vation de l erlenmeyer par rapport l l vation m diane des chantillons aux teneurs en eau pour obtenir les CRE Le mode op ratoire de cet essai est pr sent l annexe I Billes de verre Echantillons hsuccion 1 Filtres Erlenmeyer Figure 3 27 Montage de l essai table de succion chantillon et erlenmeyer 58 Un essai de table de tension a t r alis pour chacun des mat riaux de la BC La densit retenue pour l essai est la moyenne des c nes de sables r alis s sur le terrain 1650 kg m pour
154. s SPD la plage de d bits de percolation retenue est donc de 6x10 1x10 m s Consid rant tel que mentionn pr c demment que la perm abilit satur e du SPD diminue d un ordre de grandeur de 2006 2007 la plage de d bits atteignant le sommet de la couche de sable pour les deux ann es sera fix e 6x10 m s 1x10 m s Afin de simplifier la mod lisation la plage retenue sera de 1x10 m s 1x10 m s 2 5E 08 2 0E 08 1 5E 08 D bit percolant le SPD m s 5 0E 09 0 0E 00 lnc cl Ann e 1 Ann e 2 j peel ses Ann e 3 T i q as 6x10 m s 85 du temps les d bits j i 7 sont sup rieures qas i Pac i Gf i n i i i 1 i i 755 jours 15 de l ann e H L 30 pt 60 90 120 150 180 210 Jour de l ann e 240 Figure 4 21 Mod lisation sur Visual HELP d bit percolant le SPD atteignant CRC ksat SPD 1x10 m s 94 4 3 2 Elaboration du mod le sur Hydrus et SEEP W la barri re capillaire 4 3 2 1 Pr sentation du mod le sur Hydrus Pour le mod le r alis avec le logiciel Hydrus les conditions contours appliqu es sont les suivantes gt Le d bit d une simulation l autre varie entre 1x10 m s et 1x10 m s tel que conclu la section 4 3 1
155. s r sultats il est donc primordial de v rifier la fiabilit du lysim tre comme moyen juste de suivi du recouvrement alternatif tudi Pour ce faire deux tensiom tres TEN LYS 2B et TEN LYS 2H ont t plac s l int rieur du lysim tre LYS SAB 2 pour une valuation temporelle de la succion sa base et son sommet Le tensiom tre TEN S SPD 3 est situ proximit du lysim tre la m me l vation que TEN LYS 2H Leur emplacement est indiqu la Figure 3 3 Les variations temporelles des succions mesur es par ces trois tensiom tres sont pr sent es la Figure 4 17 L absence de donn e correspond la p riode de non acquisition durant l hiver En 2006 en haut du lysim tre on trouve une succion semblable son centre et l ext rieur ce qui indique l absence d un gradient hydraulique horizontal et donc que le lysim tre ne d vie pas l eau de percolation En effet s il y avait un tel gradient l eau viterait le lysim tre et ce dernier ne fonctionnerait pas ad quatement Bews et al 1997 Parent et Cabral 2006b Cependant les r sultats du tensiom tre la base du lysim tre ne donnent pas de succions nulles telles qu on l esp rait En effet la majorit du temps l acquisiteur DL6 fournit la 84 lecture INF indiquant que le voltage lu est inf rieur 4 la plage admissible pour l acquisiteur plage commen ant 10 mV quivalent une succion de 1 kPa Ainsi pour 2006 i
156. sations ein 17 2 6 Barri re capillaire une application des principes d coulement non satur s 19 2 6 1 Th orie des barri res capillaires inclin es eese enne eene etna 19 2 6 2 Performance et limites des CEBC sise 24 2 6 3 Instrumentation des CEBQC 52 ree coavensduecesotencossey ia ai e a iai 25 2 6 4 Composantes d une CEBO ie ge er aU chant eteg aaa RA E doves CE Ge Pha e ERR a PEE ea RR 26 2 6 5 R glementation queb coise 1 e qt see ahd ARR aee eet edie a 28 Approche et m thodologie ir ide eb nettes ire be de rae lei epa T Pe gus 29 3 1 Recouvrement alternatif de Saint Tite des Caps ss 31 3 1 1 Cocal a oturana a nn ne din tn RNA 31 3 1 2 Plans du recouvrement alternatif de Saint Tite des Caps sse 31 3 1 3 Lieu d enfouissement de Saint Tite des Caps nennen 33 3 1 4 Composition du recouvrement alternatif 35 3 1 5 Conception du recouvrement alternatif eene eene 36 3 1 6 Instrumentation sur le terram ence pine tria tr aana tasandada Riera eaaet Eia 46 3 22 EUCH 54 3 2 1 Gran loim ttie eoim Ei Tree nine nn nn nn Rae ee eee aee ee seis 54 3 22 Essais de colonne 4 unitis cioe fi rie T e EORR UR Re AI e IRSE ERRARE Fac ee eet 55 3 2 3 Essai d table de tension state nr statement 58 3 3 Logiciels de mod lisation e tenete nets duin notera Rn ta Sur eaessusvass
157. sineconesercessonaee 59 3 3 1 MAISUAL SHEEP Cu M 59 3 32 ISI DA c E 59 3 3 3 Hydrus 3D AE E trie er dete ed etoile seri mor vae aue oe p ue pe aco less re Peta 60 Approche et m thodologies entente tbe teret anaana pee E ireann e che those ti rte rente deiner rote 61 4 1 C ract nsation des Mal ridux 8 be eene tinitest te ete ree eo eene dh e EL Ee ir HERE eS Ene Le o TIRE KAE 63 4 1 1 Courbes de r tention d eau CRE inner 63 4 1 2 Fonctions de conductivit hydraulique FCH ss 65 4 1 3 Comportement th orique du recouvrement alternatif selon la caract risation des mat riaux 67 4 2 Suivi du comportement du recouvrement alternatif 68 4 2 1 Donn es m t orologiques eere antt tn terere ea eue pe keen narnii raaa E Ai 68 4 2 2 Suivi de la performance de la barri re hydraulique SPD esses 69 4 2 3 Suivi de l volution des propri t s hydrauliques de la barri re hydraulique 73 4 2 4 Suivi de la performance de la barri re capillaire 76 4 2 5 Synth ses des r sultats et discussion ss 90 4 3 Mod lisation du recouvrement alternatif 93 4 3 1 D bit arrivant la barri re capillaire sn 93 4 3 2 Elaboration du mod le sur Hydrus et SEEP W la barri re capillaire 95 viii 4 3 3 valuation de la longueur de transfert en r gime permanent esee 100 4 3 4 Evaluation de la longueur de transfer
158. t tre utilis es pour fabriquer nouveau du papier Traditionnellement les r sidus de d sencrage sont entrepos s par enfouissement ou bien sont incin r s Parent 2003 Le SPD est compos en majeur parti de cellulose 3496 un compos volatile ainsi que de calcite 29 2 un compos non volatil Ce mat riau contient aussi de petites quantit s de lignine d h micellulose et de min raux Panarotto et al 2005 Les SPD ont t utilis s plus d une fois comme mat riau de recouvrement alternatif de lieux d enfouissement municipaux par exemple Moo Young et Zimmie 1996 Burnotte et al 2000 Kamon et al 2001 et comme barri re oxyg ne pour contr ler le drainage minier acide par exemple Cabral et al 1999b Panarotto et al 2005 Dans le cas du recouvrement alternatif pr sentement tudi le SPD agit comme barri re hydraulique soit comme un recouvrement faible perm abilit exploit pour limiter les infiltrations d eau travers les couches sous jacentes comme la CRC 35 3 1 4 3 Sable classe A Le sable classe A est la couche sup rieure de la BC et agit comme CRC Elle a donc pour but de drainer l eau et de limiter par les forces capillaires les infiltrations d eau dans la couche inf rieure 3 1 4 4 Gravier interm diaire Le gravier mis en place est la couche inf rieure de la BC et remplit le r le de CBC Le gravier cr e donc un contraste de perm abilit avec le sable en
159. t en tat transitoire ssssseeeeeeeneee 102 4 3 5 Synth ses des r sultats efficacit mod lis e du recouvrement alternatif 103 5 Discussions sur le design propos en 2005 r vision selon les r sultats observ s et mod lis s 104 5 1 Design d s lysimetres aU eere hte eter petet te tein eae ehe e deed eset ex e AME Ent se 104 52 Choix et paisseurs des mat riaux eiei loniae tete echten eed ret epe We ape ea aee dirae 105 5 2 1 Couche de SPD oreet RE ne Neo treo eO POE PNE a tt rt teinte tee 106 5 2 2 CITAVIGT A seite A RUB RLM C EUR An oit E eS Ma St vent T S RIVERA TERN PEARLS 106 5 2 3 Sable tse teen ee eT e ated eas rete as te ands ai aa te 107 5 3 Sommaire de la r vision du design inner 107 6 Conclusions ee M ibt e odit ose es ee eei een nn d dec dett as 108 Biblig graphite eC E M 111 ATINEXES 5 m 121 A C ne de sable effectu sur le terrain nan 122 B Sommaire de la position et du code de l instrumentation sur le terrain 123 C Caract ristiques des quipements de terrain sen 124 D Conversion de succions mesur es l aide des DL6 en kPa 125 E Correction de la calibration de l Irrom tre automatique no 4 126 F Calibration des sondes de teneur en eau ECH20 pour le SPD ne 127 G Fiches techniques des lysim tres INSTALL S dans le recouvrement alternatif
160. t au r glement pr c dent le REINR Pyi ne lectique Direction approximative du talus Puts de biogaz positionnement aopoximatit La connexion dos puis n est pas repr sent e Note pas l chelle Figure 3 4 L environnement de la cellule exp rimentale de Saint Tite des Caps Le Tableau 3 1 pr sente le type de d chet que regoit le lieu d enfouissement de Saint Tite des Caps La cellule exp rimentale ayant t construite en 2005 le type de d chet prot g par ce recouvrement est principalement des cendres d incin rateurs 33 D bit m sh Tableau 3 1 Caract risation des d chets re us au site d enfouissement de Saint Tite des Caps communications personnelles avec Suzanne Boisvert ville de Qu bec Type de mati re r siduelle 2003 D chets domestique 1 14 294 D chets ICI 17 826 Boues municipales 53 Mat riaux secs 2844 Sols et sables 3 001 Encombrats m nagers n d Cendres d incin rateurs Machefer 91 440 Cendres volantes d contamin es 3 700 Total 133 158 1 Comprend les d chets des collectes r sidentielles Secteur de Saint tite des Caps 2004 2005 2006 5 890 885 0 8 261 141 0 55 16 0 7 667 30 0 991 84 0 n d n d 0 68 865 0 0 4 701 0 0 96 430 1156 Q 2 Comprend les d chets des collectes ICI les balayures de rue 3 Comprend les boues de puisards boues de stations d puration municipales brutes et chaul es 900 800 i oa Moy mo
161. t est le mat riau plac au dessus du SPD et expos aux pr cipitations Pluie mm h 35 PORTES tm WEN PEPE E NU a ne Chae nn MEETER LEE doses E lE Emm 30 r MM MEE Pluie totale 2006 535 2 mm i Pluie totale 2007 580 8 mm M oe T 1 EB de im u i 4 l0 wat id OH 0 bp M E bee ee E moe 03 f vr 04 mai 02 ao t 31 oct Date 2006 07 Figure 4 5 Pr cipitations au site d enfouissement de Saint Tite des Caps 2006 et 2007 donn es de la station m t orologique install e pr s de la cellule 68 4 2 2 Suivi de la performance de la barri re hydraulique SPD Il a t mentionn la section 2 6 2 qu une BC compos e de mat riaux grossiers tels que du sable et du gravier pouvait tre efficace si une barri re hydraulique limite le taux d infiltration vertical transf r la CRC une valeur maximale quivalente k 4 on rejette l hypoth se d un gradient vertical sup rieur l unit La BC tudi e ici tant constitu e de mat riaux haute conductivit hydraulique satur e sable et gravier susceptibles d tre soumis de fortes infiltrations qui ne pourraient pas tre transf r es en bas de pente l ajout d une couche de SPD au dessus de la BC pourrait r duire le taux d infiltration au plus sa valeur de
162. t fonction de la teneur en eau du sol La combinaison de l quation 2 11 et de l quation 2 12 permet d obtenir l quation de Richards qui une dimension prend cette forme 68 e bui 2 k 0 1 Ze quation 2 13 amp Le terme h repr sente la pression relative par rapport la pression atmosph rique exprim e en hauteur d eau h h z 2 5 2 Solution de l quation de Richards La solution exacte de cette quation est cependant difficile obtenir cause des fortes d pendances non lin aires des param tres FCH et CRE aux variables d pendantes Serrano 2004 Les logiciels comme SEEP W ou Hydrus 3D pr sent s la section 3 3 sont donc les outils couramment utilis s en ing nierie pour r soudre l quation de Richards 2 5 3 Obtention des param tres n cessaire la mod lisation Pour effectuer ces mod lisations d coulement en milieu non satur c est dire pour r soudre l quation de Richards il est n cessaire de poser pr alablement les propri t s hydrauliques des mat riaux poreux soit les FCH Pour tudier dans le temps et dans l espace la variation de la teneur en eau il est aussi n cessaire d avoir les CRE des mat riaux 18 2 6 Barri re capillaire une application des principes d coulement non satur s 2 6 1 Th orie des barri res capillaires inclin es 2 6 1 1 Barri re capillaire inclin e Une barri re capillaire est une combinaison de deux couches
163. tassement ont t install es pour mesurer les changements d paisseur de la couche de SPD et ainsi suivre l volution de l indice de vide et de la densit de ce mat riau Ces plaques de tassement sont compos es de deux parties distinctes qui glissent l une sur l autre parties A et B la Figure 3 21 Les parties A et B sont constitu es d une plaque d acier reli e un cylindre m tallique L affaissement du mat riau situ entre les deux plaques diminution de h2 la Figure 3 21 peut tre d termin en mesurant hl En effet sachant que hl h2 est une constante h2 peut tre d termin en mesurant hl Le tassement dans la barri re hydraulique constitu e de SPD peut influencer le comportement hydrog ologique du recouvrement alternatif Plus la couche des SPD sera dense plus sa conductivit hydraulique satur e sera faible Ces plaques de tassement sont recouvertes en partie par des panneaux isolants qui ont la fonction principale d viter la formation de glace sous la plaque de tassement durant l hiver plaque qui pourrait la soulever Aussi l paisseur de l isolant a t calcul e de facon ce que l ensemble plaque isolant ait la m me masse volumique que le sable De cette fa on aucun tassement additionnel local n est induit L intervalle de mesure et la pr cision des plaques de tassement sont inscrits l annexe C 52 Loam sableux Gravier Figure 3 21 Sch ma des plaques de tass
164. terminer la quantit d eau ajouter pour chaque chantillon pour compacter l chantillon une densit proche de celle du terrain selon les courbes Proctors 1900 kg m pour le gravier et 1650 kg m pour le sable Pr parer l chantillon avec cette teneur en eau 4 Identifier et mesurer les moules allant recevoir les chantillons d termination de la masse du volume et les num roter 5 Remplir les moules d un ordre al atoire avec le sol tester avec la masse n cessaire pour atteindre la densit souhait e Compacter jusqu atteindre la hauteur voulue La hauteur est mesur e avec un LVDT m canique 1 cm a t retenu comme hauteur pour les essais sur le sable classe A et 2 cm ont t retenus pour les essais sur le gravier 6 Peser chaque chantillon et noter la hauteur du sol Calculer les densit s s ches 7 Mettre les chantillons sur un tissu filtre et refermer le tissu en forme de baluchon pour faciliter les manipulations 8 Ins rer tous les chantillons sur la pierre poreuse billes de verre S assurer qu il y a un bon contact avec les billes de verres La position des chantillons est d termin e de fa on al atoire 9 Amener les chantillons pr s de la saturation en ajoutant par le sommet des moules en ajoutant environ 20 ml d eau chaque chantillon 10 Bien isoler le sommet de la table de tension par une pellicule de plastique 11 Appliquer une premi re succion sur l cha
165. th orique selon le mod le de Ross 1990 ne change pas 65 k m s k m s 1 0E 02 p elus 1 Essai colonne 48 h r gression van REKE a A Genuchten 1980 PR ERU hea aa NL tate Essai colonne 72 h r gression van 1 0E 04 LT EDI AU Genuchten 1980 1 Sy SY Essai table de tension r gression 1 0E 05 4 E f van Genuchten 1980 3 UNSODA r gression van Genuchten 06 4 ve 1980 TOROS AN e UNSODA valeurs 1 0E 07 Param tres de Van Genuchten 1980 E Essai colonne 48h Essai colonne 72h 1 0E 08 i a 1 kPa 0 485 a 1 kPa 0 472 E n 6 81 n 6 32 1 m 0 852 m 0 842 1 0E 09 3 0 0 32 0 0 33 Tog p 0 0 057 8 0 05 0E 10 3 Kat m S 1 5x10 Koat m s 1 5x10 1 0E 11 i Table de tension UNSODA X J a 1 kPa 0 835 a 1 kPa 0 5013 1 0E 12 4 n 3 52 n 3 563 E m 0 716 m 0 719 M 1 0E 13 8 0 39 Koat m s 1 5x104 Ve i 1 0 0 047 106 14 1 licut aud E 1 1 0E 15 y 1 1 0E 16 r TT es eee 0 01 0 1 1 100 1000 kPa Figure 4 2 FCH du sable classe A pour diff rents essais exp rimentaux ainsi que pour les donn es d UNSODA 1 0E 02 1 0E 03 4 Avec CRE retenue 7 UNSODA 1 0E 04 4 1 0E 05 4 1 0E 06 4 1 0E 07 4 1 0E 08 4 UNSODA 3 a 1 kPa 2 039 1 0E 09 4 n 3 321 m 0 699 10810 ky m s 1 5x10 1 06511 E Avec CRE retenue 1 0E 12 a 1 kPa 1 953
166. tion on evaporative fluxes from soil surfaces Canadian Geotechnical Journal 34 145 155 120 ANNEXES 121 A CONE DE SABLE EFFECTUE SUR LE TERRAIN Tableau A 1 C nes de sable effectu s sur le SPD hors cellule en 2006 SPD pr s du pyl ne compact 2004 05 06 6395 g 2845 g 3550 g 1715 g 1835 g 1563 6 kg m 0 00117 m Masse initiale du flacon de sable Masse finale du flacon de sable Masse du sable dans le trou le c ne Masse du sable dans le c ne Masse du sable dans le trou Masse volumique du sable talonn Volume du trou Masse du sol humide et cailloux r cipient Masse du r cipient Masse du sol humide et cailloux Masse du sol humide passant 5 mm Masse des cailloux humides Teneur en eau du sol passant 5 mm Teneur en eau des cailloux Masse du sol sec passant 5 mm Masse des cailloux secs Masse du sol sec cailloux secs Teneur en cailloux totale 1190 g 22 4 g 1168 g 1168 g 6592 8 g 3392 9 g 3199 9 g 1757 2 g 1442 7 g 1444 4 kg m 0 00100 m 1796 5 g 674 2 g 1122 g 1122 g 0g 116 9 517 g 9 g SPD pr s du pyl ne compact sur la pente non recouverte 2006 06 24 SPD pr s du pyl ne compact sur la pente recouverte de sol silt 2006 07 20 5634 8 g 2561 8 g 3073 g 1742 6 g 1330 4 g 1586 6 kg m 0 000839 m 1703 2 g 674 4 g 1028 8 g 1028 8 g 0g 137 82 432 6 g 9 9 m 4 total
167. tion pour le recouvrement Elles supportent la v g tation et agissent comme tampon vapo transpiratrif et thermique Aubertin et al 1995 26 Couche de surface S S oet ed Couche drainante 7 m E Couche de bris capillaire CBC G R sidus Figure 2 7 Composantes d une couverture adapt d Aubertin et al 1995 par Parent 2003 gt C Couche drainante Cette couche permet de diminuer le gradient hydraulique l interface des couches C et D en r duisant l accumulation d eau par un coulement lat ral plut t que vertical On utilise g n ralement des mat riaux granulom trie grossi re ou des g otextiles drainants Cette couche r duit la remont e capillaire qui pourrait engendrer la d saturation de la couche D ce qui ne conviendrait pas aux CEBC con ues pour rester satur es en vue de ralentir la migration des gaz La conductivit hydraulique l tat satur k du mat riau formant cette couche 5 3 doit tre de l ordre de 1x10 41x10 m s Son paisseur est g n ralement de plus de 30 cm Aubertin et al 1995 gt D Couche de r tention capillaire CRC Si la CEBC est utilis e comme barri re vapo transpirative la couche D emmagasinera l eau et favorisera l ass chement de la couche E qui aura ainsi une faible conductivit hydraulique On utilise g n ralement des mat riaux dont la pente de la FCH est douce et dont la k est d aut
168. tre 109 et 10 m s Les valeurs varient en fonction de la teneur en eau et de l indice des vides Pour les valeurs moyennes de masse volumique s che obtenue au site de Saint Tite des Caps au d but de la campagne de mesure soit 500 kg m voir l annexe A et pour une densit relative de 2000 kg m comme valeur repr sentative B dard 2005 l indice des vides lors du compactage de la cellule exp rimentale serait de 3 0 Pour cette valeur la conductivit hydraulique serait environ de 4x10 m s si on se fie une s rie d essais de perm abilit l aedom tre pr sent dans Parent 2006 D apr s Planchet 2001 la conductivit hydraulique varierait entre 2x10 m s et 7 x10 m s avec une moyenne de 5x10 m s des r sultats qui sont confirm s par les tudes de Burnotte et al 2000 La valeur de la conductivit hydraulique satur e du SPD a t fix e 1x10 m s 1 0E 06 4 1 0E 07 3 1 0E 08 3 1 0E 09 J LOE 1 0E 11 1 0E 12 4 1 0E 13 4 1 0E 14 1 0E 15 1 0E 16 1 0E 17 G16 ee See ee ae eee ee 0 01 0 1 1 10 100 1000 10000 p kPa k m s Figure 3 8 FCH du SPD obtenue l aide de la CRE et du mod le de van Genuchten 1980 38 3 1 5 2 Choix des mat riaux pour la BC Les choix des mat riaux sont bas s sur deux contraintes la disponibilit des sols et la possibilit d installer des instruments permettant de mesurer ad quatement les ph nom nes tudi s d coulement dans
169. tuaient pas dans les derniers 2 metres Un change avec le concepteur du logiciel SEEP W mentionne que le r gime permanent qui mod lise l tat final apr s un temps infini est probablement l origine de ce probl me De plus avec l tat transitoire sur SEEP W les conditions contours pourront tre variables en fonction du temps La mod lisation sur Visual HELP et les observations sur le terrain montrent que le d bit percolant au travers du SPD est variable selon les ann es ce m moire en tient compte mais aussi variable selon les mois Le r gime transitoire pourra tenir compte de ces variations mensuelles 4 3 5 Synth ses des r sultats efficacit mod lis e du recouvrement alternatif Bref selon les r sultats de la mod lisation le recouvrement alternatif peut tre efficace pour atteindre de grandes LT dans la BC pour certaines caract ristiques de la CRC Cependant pour atteindre des LT lev es il faut remplir certains crit res En gardant constantes les propri t s hydrauliques du gravier et en supposant que la ks du sable valu e par la granulom trie est repr sentative la vea 1 a selon van Genuchten 1980 et la pente de d saturation n du sable doivent tre fix es parmi les plus lev es de la plage de donn es des essais de laboratoire et des banques de donn es Puisque les r sultats sur le terrain montrent une LT d au minimum 23 m tres il semblerait que les propri t s r elles du sab
170. tuosit s pr sent es ci haut un change a t r alis avec les concepteurs de ces sondes de teneur en eau Ils reconnaissent les d fectuosit s possibles du syst me et travaillent actuellement sur ces probl mes 69 pratiquement satur e en 2006 En effet en faisant abstraction des d fectuosit s ci haut num r es la teneur en eau volum trique moyenne a la base du SPD PA 1 PB 1 et PC 1 est de 75 5 ce qui correspond une succion de 14 kPa soit bien en de de la yea Figure 3 7 La couche de SPD est donc demeur e satur e en 2006 et remplit probablement ad quatement son r le de couverture augmentant l efficacit du captage des biogaz Il est aussi possible de constater que la teneur en eau volum trique la base du SPD diminue de l amont vers l aval profil A au profil C ainsi que dans le temps 2006 2007 Pour le profil C en 2007 la teneur en eau la base du SPD est en moyenne de 63 3 comparativement 77 5 pour le profil A en 2006 Cette premi re teneur en eau correspond une succion de 85 kPa ce qui correspond pratiquement la vea de la Figure 3 7 Il faut noter cependant que les propri t s hydrauliques d un mat riau hautement compressible comme le SPD varient dans le temps En effet le tassement des SPD entra ne une diminution de la porosit et donc variation de Osa Ce sujet est d crit plus en d tail la section 4 2 3 cette section il est d montr que la 0 4 du
171. ue selon diff rentes techniques qui ont donn des r sultats un peu diff rents les LT obtenues ont sensiblement vari es Les donn es de terrain ont permis de mieux valuer la LT et ainsi de pr ciser laquelle parmi les CRE obtenues tait la plus proche de la r alit L analyse des donn es du ferain montre que la conductivit hydraulique satur e ksa des SPD diminue d environ un ordre de grandeur entre 2006 et 2007 ce qui a pour cons quence de faire varier sa CRE et sa FCH Le suivi de terrain montre aussi que la base de la barri re hydraulique demeure satur e et que l apport d eau la barri re capillaire sable sur gravier augmente selon une progression relativement constante au fur et mesure qu on se dirige de l amont vers l aval L analyse des succions mesur es au moyen des tensiom tres et des quantit s d eau recueillies par les lysim tres jug es fiables permet de conclure que la LT varie entre 24 m tres et 29 m tres en 2006 et certains moments en 2007 elle est plus lev e iii que les 30 m tres de la cellule exp rimentale En tout temps le d bit qui percole verticalement dans le gravier l extr mit aval de la CEBC est inf rieur 3 0 x 10 9 m s c est dire inf rieur aux normes les plus restrictives de conception de recouvrements dits imperm ables R glement qu b cois sur l enfouissement et l incin ration des mati res r siduelles L objectif du recouvrement a
172. ues permettent de prot ger fa couche imperm able 2 unecouche imperm able constitu e soit de sol ayant en permanence une conductivit hydraulique maximale de 1x10 cm s sur une paisseur minimale de 45 cm apr s compactage soit d une g omembrane ayant une paisseur minimale de 1mm Le recouvrement final doit avoir une pente d au moins 2 et d au plus 30 afin de favoriser le ruissellement des eaux vers l ext rieur des zones de d p t taut en limitant l rosion du sol 1 une couche de drainage compos e de sol ayant en permanence sur une paisseur minimale de 30 cm une conductivit hydraulique minimale de 1x 10 cm s destin e capter les gaz tout en permettant la circulation Figure 2 8 D tails de l article 50 du projet de r glement sur l limination des mati res r siduelles figure tir de El Ghabi 2007 Le recouvrement prescrit par le REIMR permettrait d ins rer une barri re hydraulique couche n 3 sur une CRC couche n 2 et une CBC couche n 1 28 3 APPROCHE ET M THODOLOGIE La Figure 3 1 pr sente l organigramme de la d marche scientifique effectu e pour r aliser les objectifs d crits dans le chapitre 1 Les cases vertes d crivent les travaux reli s la caract risation en laboratoire des mat riaux composant le recouvrement alternatif tudi soit des essais Proctor des essais de distribution granulom trie et des essais pour valuer la CRE Les cases bleues pr
173. ur s Les calculs d coulements sont bas s sur la loi de Darcy La m thode num rique de r solution est celle des l ments finis par l approximation de Galerkin Krahn 2004 L espace est discr tis par un maillage rectangulaire et la r solution num rique s effectue aux n uds du maillage La version Geostudio 2004 est utilis e dans ce pr sent projet 59 3 3 3 Hydrus 3D Le logiciel Hydrus 3D a t utilis dans ce pr sent travail pour deux dimensions seulement Hydrus 3D est un logiciel produit par PC Progress Sim nek et al 2006 La version 1 03 de ce logiciel permet de simuler entre autres les coulements d eau dans un milieu poreux non satur Le mod le discr tise l espace dans deux dimensions ou trois dimensions en l ments finis et il r sout num riquement l quation de Richards en r gime transitoire La m thode num rique de r solution est celle des l ments finis par l approximation de Galerkin 60 4 APPROCHE ET M THODOLOGIE La Figure 4 1 pr sente un organigramme expliquant la structure de la pr sentation des r sultats dans l optique de r pondre aux objectifs pr sent s au chapitre 1 Les cases vertes bleues et grises correspondent respectivement aux activit s r alis es en laboratoire aux activit s de simulations num riques et aux activit s in situ Les cases blanches pr sentent les diff rents objectifs du projet Notons que l objectif secondaire de la r vision du desi
174. uvent devenir n gligeables Dans les sols non satur s l eau est maintenue dans les pores par la succion matricielle qui peut tre engendr e par une combinaison d adsorption et de pression capillaire Olson et Langfelder 1965 L adsorption peut avoir comme origine les champs lectriques comme dans le cas des argiles ou les forces de van der Waals Essentiellement la pression capillaire r sulte des forces d attraction in gales entre les mol cules qui se trouvent l interface des mat riaux en pr sence Holtz et Kovacs 1991 La succion matricielle peut tre quantifi e par l quation suivante lorsque la pression dans la phase des vides est pos e comme gale la pression atmosph rique Fredlund et Xing 1993 P P P g EANN Equation 2 3 Le terme P repr sente la pression de l air et Pw la pression de l eau En utilisant l quation 2 2 et l quation 2 3 et en n gligeant la pression osmotique et l nergie cin tique le potentiel hydraulique peut s crire de cette fa on quation 2 4 Le terme h repr sente la charge totale z la charge d l vation et pwg la charge de succion L quation 2 1 peut alors s crire de cette fa on Q EA A quation 2 5 dz Enfin le concept de d bit unitaire ou de vitesse d coulement q est souvent utilis Q k Equation 2 6 2 3 Caract ristiques hydrauliques des sols non satur s la courbe de r tention d eau 2 3 1 Description

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