Etude des propriétés de transfert et de la propagation de coulis de ciment dans les milieux granulaires

Ce travail de recherche porte sur l étude des propriétés de transfert et de la propagation de coulis de ciment dans les sols injectés. Tout d abord, nous développons un dispositif expérimental spécifique d injection d éprouvettes de faible hauteur. Ce dernier vise à améliorer la compréhension de l écoulement et du transport de ces fluides complexes dans des milieux granulaires. Il nous permet notamment de souligner un phénomène de filtration de particules de ciment par le milieu granulaire. Puis, nous étudions l influence de paramètres significatifs sur le processus de l injection (rhéologie du coulis, pression d injection, débit d injection, distance d injection, porosité, perméabilité). Nous proposons, ensuite, de coupler ce dispositif à des techniques d analyse d image pour décrire le comportement hydrodynamique du sol injecté durant la propagation du coulis dans l éprouvette. Dans une deuxième phase, nous discutons de la répartition du ciment filtré dans nos échantillons injectés grâce à la gammadensimétrie. Nous estimons l efficacité du procédé d injection, d un point de vue propriété de transfert, à partir de mesures de perméabilité au gaz à l état durci. Nous complétons cette étude par une analyse du réseau poreux obtenu suite à l injection, à l aide de la porosimétrie au mercure, d observations et de microanalyses au MEB. Nous montrons également une corrélation entre la structure poreuse du sol injecté et l évolution de la perméabilité, en employant une formulation issue de l approche de Katz-Thompson. Enfin, nous enrichissons l outil de simulation numérique du laboratoire d une nouvelle loi d évolution de la perméabilité prenant mieux en compte cette filtration.This research work deals with the study of the cement grout transfer properties and the cement grout propagation in the injected soils. First, we develop an experimental device which is able to inject under water saturation conditions laboratory soil columns. We study the flow and the transport of these complex fluids in granular soils. This device allows highlighting particle filtration phenomenon which occurs in porous media. Then, we examine the influence of the main parameters (grout rheology, injection pressure, injection flow rate, injection distance, porosity, permeability) during the injection. Moreover, we add image processing techniques to this apparatus in order to characterize the hydrodynamic behaviour of the injected soil when the cement grout propagates in the soil samples. Then, we analyze the retained cement particles repartition using gammadensimetry. After the cast, we estimate the efficiency of the process by gas permeability measurements. We realize a micro structural analysis of these injected soils by means of SEM and MIP. Besides, we show a correlation between the permeability evolution and the modification of this porous medium due to injection process. We adapt the Katz-Thompson approach to estimate the permeability evolution using MIP tests. Finally, we improve the model initially developed in the laboratory adding another permeability equation of state which better considers the filtration phenomenon.NANTES-BU Sciences (441092104) / SudocRENNES-INSA (352382210) / SudocNANTES-Ecole Centrale (441092306) / SudocSudocFranceF