Piézomètre

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Monitoring de la surpression interstitielle dans le sédiment marin

Trois modes de déploiement sont possibles 

Monitoring de la surpression interstitielle dans le sédiment marin

Sur les fonds sous-marins, la pente a un rôle secondaire sur les instabilités mécaniques des sédiments marins par rapport aux mécanismes externes. En effet, une vitesse de sédimentation élevée, un séisme, un gradient thermique, une instabilité thermodynamique des hydrates de gaz, une expulsion de fluide d’un réservoir profond pourront accroître la pression interstitielle dans un sédiment marin.

De ces mécanismes externes résultent généralement une génération d’une surpression interstitielle. Dans le cas d’un sédiment peu perméable (argile ou silt argileux) la dissipation de cette surpression interstitielle s’effectue à long terme. Les conséquences de cette surpression et de la dissipation lente peuvent être une diminution voire une annulation de la contrainte effective induisant des instabilités sur des faibles pentes par une perte de la résistance au cisaillement le long des surfaces de rupture. La mesure de la pression interstitielle dans un sédiment marin est donc fondamentale pour :

  • La compréhension des mécanismes d’instabilité observés (pockmarks, hydrofracturation, corps faillés, …..) ;
  • La détection des processus induisant des surpressions interstitielles (gradient thermique, dissociation des hydrates de gaz, séisme, …..).
  • L’évaluation des instabilités des pentes. En effet, un calcul adéquat de stabilité de pente ne peut s’effectuer sans la mesure de cette surpression interstitielle ;
  • Les mesures in-situ des paramètres hydrauliques du sédiment non remanié (perméabilité, coefficient de consolidation,…)

Piezo V2

C’est dans ce contexte que l’Ifremer a développé un piézomètre différentiel qui permet des mesures à long terme (jusqu’à deux ans) de la surpression interstitielle sur une profondeur de 15 mètres.

Deux types de mesure peuvent être réalisés grâce à ce piézomètre :

  • Déterminer les paramètres hydrauliques de sédiment à partir de la dissipation de la pression interstitielle générée par l’enfoncement du piézomètre ;
  • Identifier et quantifier les gradients hydrauliques dans les couches sédimentaires.

Trois modes de déploiement sont possibles 

Mode long terme :

Le piézomètre est autonome pour effectuer des mesures jusqu'à deux ans (la pointe est perdue).

Ce mode de déploiement permet de détecter les processus induisant des surpressions interstitielles (dissociation des hydrates de gaz, séisme, migration de fluide …..)

Mode yoyo court terme :

Le piézomètre reste lié au bateau par le câble de mise à l'eau. L'équipement est récupéré à la fin de la mesure (8 à 24 h).

Ce mode permet de déterminer les paramètres hydrauliques des sédiments à partir de la dissipation de la pression interstitielle générée par l’enfoncement du piézomètre. Il permet aussi d'identifier et quantifier les gradients hydrauliques dans les couches sédimentaires.

Mode yoyo autonome :

Ce nouveau mode de déploiement permet d'effectuer des mesures à court terme par des profondeurs maximum de 1500 m sans lien avec le navire. L'équipement est récupéré à la fin de la mesure (1 à 10 jours).