Multichannel optical sensor to quantify particle stability under seepage flow
Résumé
An optical sensor was designed to measure the fine solid particles concentration contained in a fluid flow. This sensor is composed of four light-emitting diodes and four associated light-dependent resistors, allowing the measurement of fluid transparency. Given the small device dimensions, it can be placed close to the particles exit from the specimen. The optical sensor is able to instantaneously measure a large range of clay or silt concentrations in the effluent, without a significant influence of flow rate. The presence of sand grains in fluid flow can be detected. The use of this sensor with a specific triaxial device allows precise characterization of the initiation and development of the suffusion process on clayey sand specimens. It is shown that suffusion of clay particles induces a decrease of hydraulic conductivity, which is due to a diffuse process of eroded particles filtration. Clay suffusion and filtration processes are influenced by grain-size distribution and also by grain shape of the coarse fraction. Under a high hydraulic gradient, clay suffusion can be accompanied by sand erosion. The critical value of mean pore velocity to initiate clay suffusion was determined for the types of soils.
Un capteur optique a été conçu pour mesurer la concentration en particules fines d’un écoulement de fluide. Ce capteur est composé de quatre diodes émettrices de lumière, et de quatre photo résistances associées qui mesurent la transparence du fluide. Puisque l’appareil est de faible dimension, il peut être placé près de l’endroit où les particules sortent de l’échantillon. Le capteur optique peut mesurer instantanément une large gamme de concentrations d’argile ou de limon dans l’effluent sans influence significative du taux d’écoulement. La présence de grains de sable dans l’écoulement peut être détectée. L’utilisation de ce capteur avec un appareil triaxial spécifique permet de caractériser précisément l’initiation et le développement du processus de suffusion sur des échantillons de sable argileux. Il est démontré que la suffusion des particules argileuses induit une diminution de la conductivité hydraulique en raison d’un processus diffus de filtration des particules érodées. La suffusion de l’argile et le processus de filtration sont influencés par la granulométrie et aussi par la forme de la fraction grossière. Sous un gradient hydraulique élevé, la suffusion de l’argile peut être accompagnée par l’érosion du sable. La valeur critique de la vitesse moyenne dans les pores pour initier la suffusion de l’argile a été déterminée pour les types de sol.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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