Piezometric error for fully grouted piezometers installed in clay layers

Vahid Marefat, Robert P. Chapuis, François Duhaime

In the proceedings of: GeoRegina 2014: 67th Canadian Geotechnical Conference

Session: Instrumentation and Monitoring

ABSTRACT: In hydrogeology and geotechnical engineering, measuring pore pressure within clay deposits is rarely considered a straightforward task. Modern piezometers with diaphragm transducers are often used for pore pressure monitoring within clay deposits. For this type of transducer, some practitioners claim that the fully grouted installation method has more advantages than the classic method with the transducer surrounded by a sand filter. In this study, analytical and numerical solutions were derived to calculate the piezometric error for steady-state flow conditions and for piezometers installed with the fully grouted method. The solutions show that the magnitude of the error is strongly related to the permeability of the grout and the vertical hydraulic gradient. The results confirm that an error is induced if the grout permeability (Kg) is greater than the permeability of the surrounding soil (K2) by about one order of magnitude. For a very low vertical hydraulic gradient (iv 0.1), grout seals can be up to two order of magnitude more permeable than the surrounding formation with negligible error. For a permeability ratio lower than Kg/K2=10, the piezometric error has no significant variation with borehole depth while for higher permeability ratio, the error increases with depth.

RÉSUMÉ: En hydrogéologie et en géotechnique, on considère rarement les mesures de pression interstitielle dans les dépôts d'argile comme des valeurs faciles à obtenir. Des piézomètres modernes avec des transducteurs à membrane sont souvent utilisés pour mesurer la pression interstitielle dans les dépôts d'argile. Pour ce type de transducteur, certains praticiens prétendent que la méthode d'installation avec injection complète de coulis présente plusieurs avantages par rapport à la méthode classique où le transducteur est entouré de sable filtrant. Dans cette étude, des solutions analytiques et numériques ont été développées pour calculer l'erreur piézométrique pour des écoulements stationnaires et pour des piézomètres installés avec injection complète de coulis. Les solutions montrent que l™ampleur de l'erreur est fortement liée à la perméabilité du coulis et au gradient hydraulique vertical. Les résultats confirment qu'une erreur est induite si la perméabilité du coulis (Kg) est supérieure à la perméabilité du sol environnant (K2) par approximativement un ordre de grandeur. Pour un gradient hydraulique vertical très faible (iv 0,1), le coulis de scellement peut être jusqu'à deux ordres de grandeur plus perméable que la formation environnante avec une erreur négligeable. Pour un rapport de perméabilité inférieure à Kg/K2=10, l'erreur piézométrique ne varie pas de façon significative avec la profondeur de forage, tandis que pour un rapport de perméabilité plus élevé, l'erreur augmente avec la profondeur.

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