Field variable-head test in low-permeability materials: Assessing the effects of trapped gas pocket and cavity expansion

摘要

Trapped gas and cavity expansion may affect the data of a variable-head test in a monitoring well. In a low-permeabilitymaterial, some gas may be trapped in the top of the filter pack. Presence of a gas pocket may be alleged when the initial change in water level in the pipe is less than the theoretical value due to the slug volume. A variable-head test with trapped gas is described by three equations to be solved simultaneously. The gas pocket contraction leads to an underestimation of the hydraulic conductivity, k, especially for small pipes used to test natural or compacted clay. It must be considered, however, that the difference between the theoretical and measured changes in initial water level is due to the sum of trapped gas contraction plus cavity expansion (falling-head) or trapped gas expansion plus cavity contraction (rising head). This difference cannot be used to assess the volume of trapped gas unless an independent mechanical test has established the material deformability. For example, pressuremeter tests can be done in cavities that are prepared with the same care as those used for the installation of piezometers. A simple test that consists of adding or removing known volumes of water in the pipe of the piezometer is described. Field data are provided along with the method to handle them and extract the correct k value. To avoid gas entrapment in the filter pack, a small diameter plastic tube can be installed and used as a gas vent.Du gaz piégé et une expansion de cavité peuvent affecter les données d'un essai à niveau variable dans un piézomètre. Dans un matériau peu perméable, une poche de gaz peut être piégée dans le haut de la lanterne. Sa présence peut être alléguée quand le changement initial de niveau d'eau dans le tuyau est inférieur à la valeur théorique due au volume déplacé. Un essai à niveau variable avec gaz piégé est décrit par trois équations à résoudre simultanément. La contraction de la poche de gaz conduit à sous-estimer la conductivité hydraulique, k, surtout pour les petits tuyaux servant à tester de l'argile naturelle ou compactée. Il faut considérer cependant que la différence entre les variations du niveau d'eau initial, théorique et mesurée, est due à la somme de la contraction du gaz piégé et l'expansion de cavité (niveau descendant), ou à l'expansion du gaz piégé et la contraction de cavité (niveau ascendant). Cette différence ne peut pas servir à évaluer le volume de gaz piégé, sauf si un essai mécanique indépendant a établi la déformabilité du matériau. Par exemple, on peut faire des essais pressiométriques dans des cavités préparées avec le même soin que celles utilisées pour installer les piézomètres. Un essai simple d'addition ou d'extraction de volumes d'eau connus dans le tuyau du piézomètre est décrit. Des données d'essais sont fournies avec la façon de les traiter pour extraire la valeur correcte de k. Pour éviter de piéger du gaz dans la lanterne, on peut installer un petit tuyau de plastique qui servira d'évent.