O conhecimento de propriedades do solo ligadas diretamente à produtividade das culturas é uma busca incessante. As propriedades fortemente correlacionadas com o espaço poroso do solo tornam-se muito importantes, principalmente porque têm ação direta no desenvolvimento vegetal: é pelo espaço poroso que ocorre o deslocamento de água e ar para a rizosfera das plantas. Cada tipo de solo e mesmo cada horizonte pedológico possui uma geometria de poros que o caracteriza e que permite uma maior ou menor facilidade de transportar água e, consequentemente, o ar. Como as propriedades do solo relacionadas ao transporte de água e de ar são altamente variáveis no espaço, o objetivo deste trabalho foi estudar a variabilidade espacial: a) dos parâmetros da equação que correlaciona a condutividade hidráulica com o conteúdo de água no solo e b) da permeabilidade do solo ao ar. Para tanto, foi instalado um experimento no campo, num Latossolo Vermelho Amarelo textura média, constituído por 60 tubos de acesso a uma sonda de nêutrons, numa malha regular de 5 x 5 m, com a finalidade de medir o conteúdo de água em função do tempo, nas profundidades de 0,20; 0,40; 0,60; 0,80 m e, então, determinar-se a condutividade hidráulica pelo método do perfil instantâneo. A permeabilidade do solo ao ar (ka) foi determinada pelo método da pressão decrescente, realizada em laboratório, utilizando amostras de solo com estrutura indeformada, equilibradas nas tensões de 6 e 10 kPa. De posse desses atributos do solo, realizou-se o estudo da variabilidade espacial. Os valores mais elevados de condutividade hidráulica do solo saturado e de permeabilidade intrínseca do solo ao ar foram encontrados nas porções da área experimental com menores cotas altimétricas, o que indica uma influência da morfologia do terreno na estrutura do solo, principalmente porque nessas porções há uma maior quantidade de argila. Os mapas de predição mostram que a condutividade hidráulica do solo saturado está correlacionada diretamente com o conteúdo de água do solo saturado e inversamente com o coeficiente angular da reta do logaritmo da condutividade hidráulica em função do conteúdo de água no solo. Os mapas de predição das permeabilidades do solo ao ar foram semelhantes quanto à localização dos maiores e menores valores, mas houve um aumento das porções de área com valores mais elevados de ka(m=-10 kPa) em comparação ao de ka(m=-6 kPa), devido ao esvaziamento de poros com raios menores, que aumenta a conectividade e consequentemente o fluxo de ar. / The knowledge of soil properties directly related to crops yield is na incessant search. The soil properties strongly correlated with the soil porosity are very important for their direct action on plant development: it is through the soil porous space that occurs water and air displacement to plant rhizosfere. Each kind of soil and even each soil horizont have a pore geometry that the chracterizes and permits a higher or lower facility in transporting water and air. Since these soil properties are highly variable in space, the objective of this work was to study the spatial variability: a) of the parameters of the equation correlating soil hydraulic conductivity and soil water content and, b) of the soil air permeability. For this, 60 acess tubes for a neutron probe were installed in a medium texture Yellow Red Latosol, in a regular grid of 5 x 5 m, in order to measure the soil water content a long the time, in depths of 0.2; 0.4; 0.6; 0.8 m and to determine the hydraulic conductivity by instantaneous profile method. The soil air permeability was determined by the decreasing pressure method in laboratory, using undisturbed soil samples under stabilized matric soil water potentials of -6 and -10 kPa. The higher values of saturated hydraulic conductivity and soil air permeability were found in the lower altitudes of the experimental area, showing that topography can influence soil structure, due mainly the higher amount of clay in lower altitudes. The predict map of saturated hydraulic conductivity shows that this soil propertie is directly correlated with the saturated soil water content and inversely correlated with the slope of the curve of logarithm of hydraulic conductivity as a function of soil water content. Predict maps of soil air permeability were similar, since the higher and lower values were found in the same place. However, there were an increase of the area with higher air permeability, measured under -10 kPa, due to higher amount of air filled pores, increasing the porous connectivity and the air flow.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:37:48Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:56:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 05379.pdf: 4344136 bytes, checksum: b82d5226e24d569d19317b8dc8a173fd (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

The Aitik Mine is the largest copper mine in Europe and every year, 15 – 20 Mt waste rock is deposited in dumps located close to the mine. This waste rock can contain sulfides, which if exposed to oxygen can cause leeching and formation of acid rock drainage. To prevent this from happening, Boliden has designed a dry cover system to prevent leaching from occurring. The purpose of this study was to characterize existing stockpiles of till at Boliden’s Aitik Mine site in the context of requirements for the closure cover system. The till was evaluated primarily of its suitability for use in a highly compacted layer (HCL), since Boliden has a cover system design that has to provide the necessary control on oxygen diffusion rates to underlying waste rock material over the long term. The sampling took place on three of the stockpiles and a total of 31 test pits were excavated. A total of 27 samples of soil were collected and analyzed for particle size distribution (PSD) testing. Following review of PSD results, select samples were tested for hydraulic conductivity and compaction testing. The PSD results showed that all materials were fine-grained sand with some gravel, cobbles and silt. Results also show the amount of clay particles (0,004 mm) were relatively low across the three stockpiles. The result for the hydraulic conductivity were higher than Boliden’s prescriptive criteria. The results indicate that the sampled till would require addition of sodium bentonite to be able to construct a HCL with a hydraulic conductivity not exceeding Boliden’s criteria.

Seguindo a linha de pesquisa de novos materiais geotécnicos, na busca por soluções técnicas a partir do uso de materiais alternativos, o presente estudo avaliou sob enfoque geotécnico o comportamento do resíduo de uma fábrica recicladora de papel localizada no estado do Rio Grande do Sul, Brasil. O objetivo do trabalho consistiu em caracterizar o resíduo e identificar suas propriedades no que se refere ao seu desempenho mecânico e hidráulico, a partir de um programa de ensaios de laboratório. O resíduo in natura possui uma umidade de 256 %, sendo composto de matéria orgânica (de 40 a 45 %), cargas minerais (principalmente caulinita e calcita) e água. As análises para a determinação dos parâmetros de deformabilidade, resistência e condutividade hidráulica foram feitas utilizando-se como variável os valores de umidade de aproximadamente 190, 160 e 130 %. Os parâmetros de compressibilidade unidimensional das amostras do resíduo não apresentaram variabilidade significativa com a variação da umidade de moldagem, obtendo-se valores médios elevados para os índices de compressão (Cc) e descarregamento (Cd) e para os coeficientes de adensamento (Cv), indicativos da alta compressibilidade característica do material. Para a determinação dos parâmetros de resistência do material foram realizados ensaios triaxiais nãodrenados. O ângulo de atrito interno obtido foi de ф’= 53,5°. Durante os ensaios triaxiais foram realizadas medições da condutividade hidráulica antes da fase de cisalhamento das amostras. Os coeficientes de condutividade hidráulica, medidos na fase pré-cisalhamento, atingiram valores da ordem de 10-9 m/s. A capacidade de atingir baixos valores de condutividade hidráulica é uma característica relevante do comportamento deste material e indica a possibilidade de ser utilizado como um material geotécnico alternativo em substituição aos materiais convencionais utilizados em coberturas impermeáveis de aterros (cover liners). / Following the line of research of new geotechnical materials, aiming new technical solutions using alternative materials, the present research evaluated, under geotechnical understanding, the behavior of the waste sludge from a paper recycling plant in Rio Grande do Sul, Brazil. The objective of this research aimed the characterization and the identification of the waste properties – mechanical and hydraulic performance, through laboratory tests. The natural waste has 256% of water content, and is composed by organic matter (ranging from 40 to 45 %), mineral charges (mainly Kaolinite and Calcite) and water. The tests for the determination of deformability, strength and hydraulic conductivity parameters were carried out under 190%, 160% and 130 % of water content. The one-dimensional compressibility parameters of the waste sludge did not show a significant variability with the variation of the molding water content, where the average values were high for the compression (Cc) and swelling (Cd) coefficients as well as for the consolidation coefficient (Cv), which can be considered as an indicative of high compressibility (characteristic of the material). For the determination of the strength parameters of the material, it was carried out undrained triaxial tests. The internal friction angle was ф’= 53,5°. During the triaxial tests, measurements of hydraulic conductivity were performed, previously shearing. The hydraulic conductivity coefficients measured during the pre-shearing phase, reached values around 10-9 m/s. The capacity for reaching low values of hydraulic conductivity is a considerable characteristic of the behavior of this material, what shows the possibility of its use as an alternative geotechnical material substituting the conventional materials used as cover liners

A presente dissertação apresenta um estudo experimental e de simulação de fluxo de água investigando os efeitos de chuvas torrenciais sobre o solo existente em um talude da região de São Vendelino. Para este estudo foi selecionada uma encosta na qual houve duas ocorrências de rupturas rasas que deram origem a corridas de detritos num evento importante que ocorreu no local em dezembro de 2000. Ao longo da cicatriz deixada por uma delas, foram realizados ensaios de caracterização e determinadas as propriedades hidráulicas do solo a partir de ensaios de campo e de laboratório. Os ensaios de campo compreenderam ensaios com o permeâmetro de Guelph, ensaios com piezômetros de tubo aberto e infiltrômetro de anel duplo. Em laboratório foram realizados ensaios utilizando dois diferentes permeâmetros de parede flexível. Foi feita também a determinação da curva característica do solo através do método do papel-filtro. A partir das propriedades hidráulicas do solo, da geometria do talude e espessura dos materiais, obtidas a partir de topografia, foram realizadas análises de fluxo utilizando o programa Seep/W simulando a precipitação medida de 148 mm/2 h que deflagrou as corridas de detritos de dezembro de 2000. As análises mostraram que, como o solo coluvionar tem uma condutividade hidráulica bastante elevada, ocorre a infiltração de toda a chuva ocorrida. As análises de fluxo mostraram uma elevação progressiva do nível freático com o tempo, o qual atinge a superfície do terreno no trecho crítico do talude (trecho de maior inclinação) após cerca de 95 minutos de precipitação. Análises de estabilidade simplificadas (talude infinito) mostram fatores de segurança próximos da unidade com o nível freático em 80% da camada de solo coluvionar, considerando o trecho mais íngreme do talude. Embora com algumas simplificações de análise, estes resultados mostram que as análises de fluxo e de ruptura, utilizando dados reais medidos em campo, são muito promissores pois conseguem modelar de forma adequada a ruptura ocorrida (FS=1,0). / This dissertation presents an experimental study and a simulation of hydraulic flow in a slope at São Vendelino region, to investigate the effects of torrential rains on the existing soil. A natural slope was selected in which two shallow slope failures had occurred in December 2000 during a serious debris flow event. Soil characterization tests and hydraulic properties have been determined in the laboratory on soil samples taken close to one of the scars left by the failures. The field tests involved Guelph permeameter, stand pipe piezometers and doublering infiltrometer tests. Tests on two different flexible wall permeameter tests and the determination of the moisture-suction characteristic curve have also been carried out in the laboratory. Using the measured soil hydraulic properties, the slope geometry and soil covering depths obtained through topography, some hydraulic flow analyses have been carried out. The SEEP/W software was used and the measured precipitation of 148mm/ 2h, which caused the debris flow event of December 2000, was simulated. The analyses have shown that all the precipitation can infiltrate, as the soil has a large hydraulic conductivity, and there is a progressive rising of the phreatic line with time. This level of water reaches the soil surface in the critical length of the slope (the length with the larger inclination) after 95 min of rain. Simplified slope stability analysis (infinite slopes) had shown values of safety factors close to one in the critical length of the slope when the phreatic line is at 80% depth of the colluvium soil. Although there are some simplifications in the analysis, these results show that the flow and the stability analyses using the real data collected from field tests modeled in an appropriate way the real failure (FS~1,0).

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The study of hydraulic conductivity of soil is an important stage in the geotecnical investigations, aiming at the use of compacted soils as impermeabilizing mineral layers, for the base and cover of sanitary land-fill sites. This paper presents the study of hydraulic conductivity (k) of natural and compacted soils of the Santa Maria region, in the area called Caturrita which was chosen for the future installation of the sanitary land-fill of this city, localized near the current solid waste disposal site of Santa Maria (Robaina, 2002). In this place a detailed geological-geotecnical investigation was undertaken. The objective of this investigation was the identification, classification and characterization of the soils of seventeen drilling profiles (P1 to P17) distributed in the area of study; the majority were executed with a manual boring-tool, of which samples were collected for laboratory tests. For all profiles characterization tests were performed (Atterberg limits, granulometric analysis, density of grains). In one typical profile (P1) complementary tests were made such as, chemical tests, X-ray diffraction, compaction and hydraulic conductivity tests with of rigid and flexible walls permeameters. For this study of hydraulic conductivity a flexible wall permeameter with a simplified triaxial chamber was assembled similar to that of Bjerrum and Huder (1957). In situ tests were performed of the following type: infiltration hole, ring infiltrometer, and piezometer, which evaluated the characteristics of soil in its natural condition. Through the investigations two layers (layers 1 and 2) were identified in this area. Layers 1 are more superficial, and constituted of horizon A and finally horizon B. In the lower layer 2 (horizon C), with a reddish colour, the soil shows characteristics of alteration of sedimentary rocks. The results of in situ tests k show similar values between each other, because the infiltration tests have values of k in the order of 10-5 m/s, in the same order of magnitude as the results with piezometer in layer 1. The values of k of layer 2 were in the order of 10-7 and 10-8 m/s in the natural state. The compacted samples had values of k in the order 10-9 and 10-10 m/s. The results of k in the flexible wall permeameter were higher for undisturbed samples, and compacted samples resulted in values in the order of 10-9 m/s. Values of k of this order are indicated as natural impermeabilizing barriers in sanitary land-fills. / O estudo da condutividade hidráulica de solos é uma etapa importante nas investigações geotécnicas, visando a utilização de solos compactados como camadas impermeabilizantes minerais, para base e revestimento de cobertura de aterros sanitários. Este trabalho apresenta o estudo da condutividade hidráulica (k) de solos naturais e compactados da região de Santa Maria, na área denominada Caturrita, a qual foi pré-selecionada como futura instalação do aterro sanitário desta cidade, localizada próximo ao atual local do depósito de resíduos sólidos de Santa Maria, o chamado lixão da Caturrita (Robaina, 2002). Neste local foi realizada uma investigação geológica-geotécnica detalhada. Esta investigação teve como objetivo a identificação, classificação e caracterização de solos através de 17 perfis (P1 a P17) de sondagem distribuídos na área do empreendimento, na maioria executados com trado manual, dos quais coletaram-se amostras para ensaios de laboratório. Em todos os perfis foram realizados ensaios de caracterização (limites de Atterberg, granulometria com e sem defloculante e peso específico real dos grãos). Em um perfil típico (P1) foram realizados ensaios complementares, tais como: ensaios químicos, difração de raios-X, ensaios de compactação e condutividade hidráulica com permeâmetro de parede flexível. Para o estudo da condutividade hidráulica foi montado para esta pesquisa o permeâmetro de parede flexível com câmara triaxial simplificada, similar ao proposto por Bjerrum e Huder (1957). In situ foram realizados ensaios do tipo: cava de infiltração, infiltrômetro de anel, e com a técnica do piezômetro, os quais avaliam as características do solo em condições naturais. Através das investigações foram identificadas na área duas camadas (camadas 1 e 2) para os perfis de solo, sendo que a camada 1 mais superficial é constituída por um horizonte A e eventualmente um horizonte B. Na camada 2 (horizonte C) mais inferior, com coloração avermelhada, possui características de alteração de rochas sedimentares. Os resultados dos ensaios k in situ apresentaram valores semelhantes entre si, sendo que o ensaio de infiltração teve valores na ordem de 10-5 m/s, na mesma ordem dos resultados com piezômetro na camada 1. A camada 2 os valores de k foram da ordem de 10-7 e 10-8 m/s no estado natural. Os corpos compactados tiveram valores de k na ordem 10-9 a 10-10 m/s. Os resultados de k em permeâmetro de parede flexível foram mais elevados para amostras indeformadas, e nos corpos de prova compactados resultaram valores na ordem de 10-9m/s. Valores de k desta ordem são indicados como barreiras naturais impermeabilizantes em aterros sanitários.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:26:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2004-04-28Bitstream added on 2014-06-13T20:14:51Z : No. of bitstreams: 1 pede_maz_me_rcla.pdf: 3116261 bytes, checksum: eef7881b3c61cba9db27744f6f6269e9 (MD5) / A Região Metropolitana de São Paulo apresenta áreas de embasamento cristalino alterado, densamente ocupadas, que sofreram os mais diversos impactos ambientais, comprometendo os aqüíferos presentes. Este trabalho teve por objetivo a caracterização da condutividade hidráulica da porção saturada de dois domínios hidrogeológicos do embasamento cristalino alterado, um relacionado às rochas metassedimentares e outro às rochas gnáissicas. A condutividade hidráulica de ambos os domínios foi determinada através da realização de testes de slug em 63 poços de monitoramento. Os testes foram realizados utilizando-se transdutor de pressão de alta precisão. Os dados obtidos foram armazenados e analisados, utilizando-se os métodos de Hvorslev (1951) e Bower & Rice (1976). Os valores de condutividade hidráulica de cada domínio hidrogeológico, obtidos por ambos métodos, foram comparados através de análises estatísticas. Procurou-se estabelecer a relação entre os valores de condutividade hidráulica e a profundidade do meio saturado, bem como a influência das heterogeneidades presentes nos dois domínios hidrogeológicos. Os resultados dos testes revelaram que a condutividade hidráulica média das rochas gnáissicas alteradas é de 7,51x10-4 cm/s, segundo o método de Hvorslev (1951), e 2,34 x10-3 cm/s para o método de Bouwer & Rice (1976). Para as rochas metassedimentares alteradas foram obtidos valores médios de 5,01x10-5 cm/s e 7,99x10-5 cm/s, respectivamente. / The São Paulo Metropolitan Region (RMSP) is located on crystalline rock areas. The region is highly populated and has suffered different environmental impacts, affecting the aquifers. The objective of this work is to characterize the of the satured portion of two different hydrogeological domains, consisting of weathered basement, one related to the metassedimentary rocks and another to gneissic rocks. The hydraulic conductivities of both domains were determined by a series of slug tests in 63 monitoring wells. The tests were executed using a high precision pressure transducer. The data from the tests were collected, stored and analyzed using new analytical tools based on Hvorslev (1951) and Bower and Rice (1976) methods. The conductivity values obtained from both methods were evaluated using statistical analysis, looking for relationships among hydraulic conductivity, depth of satured zone, as well as heterogeneity present on both hydrogeologic domains. Hydraulic conductivity values for weathered gneiss were 7,51x10-4 cm/s and 2,34 x10-3 cm/s obtained using Hvorslev (1951) and Bower and Rice (1976), respectively. For metassedimentary rocks hydraulic conductivity values were 5,01x10-5 cm/s and 7,99x10-5 cm/s, respectively.

Seguindo a linha de pesquisa de novos materiais geotécnicos, na busca por soluções técnicas a partir do uso de materiais alternativos, o presente estudo avaliou sob enfoque geotécnico o comportamento do resíduo de uma fábrica recicladora de papel localizada no estado do Rio Grande do Sul, Brasil. O objetivo do trabalho consistiu em caracterizar o resíduo e identificar suas propriedades no que se refere ao seu desempenho mecânico e hidráulico, a partir de um programa de ensaios de laboratório. O resíduo in natura possui uma umidade de 256 %, sendo composto de matéria orgânica (de 40 a 45 %), cargas minerais (principalmente caulinita e calcita) e água. As análises para a determinação dos parâmetros de deformabilidade, resistência e condutividade hidráulica foram feitas utilizando-se como variável os valores de umidade de aproximadamente 190, 160 e 130 %. Os parâmetros de compressibilidade unidimensional das amostras do resíduo não apresentaram variabilidade significativa com a variação da umidade de moldagem, obtendo-se valores médios elevados para os índices de compressão (Cc) e descarregamento (Cd) e para os coeficientes de adensamento (Cv), indicativos da alta compressibilidade característica do material. Para a determinação dos parâmetros de resistência do material foram realizados ensaios triaxiais nãodrenados. O ângulo de atrito interno obtido foi de ф’= 53,5°. Durante os ensaios triaxiais foram realizadas medições da condutividade hidráulica antes da fase de cisalhamento das amostras. Os coeficientes de condutividade hidráulica, medidos na fase pré-cisalhamento, atingiram valores da ordem de 10-9 m/s. A capacidade de atingir baixos valores de condutividade hidráulica é uma característica relevante do comportamento deste material e indica a possibilidade de ser utilizado como um material geotécnico alternativo em substituição aos materiais convencionais utilizados em coberturas impermeáveis de aterros (cover liners). / Following the line of research of new geotechnical materials, aiming new technical solutions using alternative materials, the present research evaluated, under geotechnical understanding, the behavior of the waste sludge from a paper recycling plant in Rio Grande do Sul, Brazil. The objective of this research aimed the characterization and the identification of the waste properties – mechanical and hydraulic performance, through laboratory tests. The natural waste has 256% of water content, and is composed by organic matter (ranging from 40 to 45 %), mineral charges (mainly Kaolinite and Calcite) and water. The tests for the determination of deformability, strength and hydraulic conductivity parameters were carried out under 190%, 160% and 130 % of water content. The one-dimensional compressibility parameters of the waste sludge did not show a significant variability with the variation of the molding water content, where the average values were high for the compression (Cc) and swelling (Cd) coefficients as well as for the consolidation coefficient (Cv), which can be considered as an indicative of high compressibility (characteristic of the material). For the determination of the strength parameters of the material, it was carried out undrained triaxial tests. The internal friction angle was ф’= 53,5°. During the triaxial tests, measurements of hydraulic conductivity were performed, previously shearing. The hydraulic conductivity coefficients measured during the pre-shearing phase, reached values around 10-9 m/s. The capacity for reaching low values of hydraulic conductivity is a considerable characteristic of the behavior of this material, what shows the possibility of its use as an alternative geotechnical material substituting the conventional materials used as cover liners

A presente dissertação apresenta um estudo experimental e de simulação de fluxo de água investigando os efeitos de chuvas torrenciais sobre o solo existente em um talude da região de São Vendelino. Para este estudo foi selecionada uma encosta na qual houve duas ocorrências de rupturas rasas que deram origem a corridas de detritos num evento importante que ocorreu no local em dezembro de 2000. Ao longo da cicatriz deixada por uma delas, foram realizados ensaios de caracterização e determinadas as propriedades hidráulicas do solo a partir de ensaios de campo e de laboratório. Os ensaios de campo compreenderam ensaios com o permeâmetro de Guelph, ensaios com piezômetros de tubo aberto e infiltrômetro de anel duplo. Em laboratório foram realizados ensaios utilizando dois diferentes permeâmetros de parede flexível. Foi feita também a determinação da curva característica do solo através do método do papel-filtro. A partir das propriedades hidráulicas do solo, da geometria do talude e espessura dos materiais, obtidas a partir de topografia, foram realizadas análises de fluxo utilizando o programa Seep/W simulando a precipitação medida de 148 mm/2 h que deflagrou as corridas de detritos de dezembro de 2000. As análises mostraram que, como o solo coluvionar tem uma condutividade hidráulica bastante elevada, ocorre a infiltração de toda a chuva ocorrida. As análises de fluxo mostraram uma elevação progressiva do nível freático com o tempo, o qual atinge a superfície do terreno no trecho crítico do talude (trecho de maior inclinação) após cerca de 95 minutos de precipitação. Análises de estabilidade simplificadas (talude infinito) mostram fatores de segurança próximos da unidade com o nível freático em 80% da camada de solo coluvionar, considerando o trecho mais íngreme do talude. Embora com algumas simplificações de análise, estes resultados mostram que as análises de fluxo e de ruptura, utilizando dados reais medidos em campo, são muito promissores pois conseguem modelar de forma adequada a ruptura ocorrida (FS=1,0). / This dissertation presents an experimental study and a simulation of hydraulic flow in a slope at São Vendelino region, to investigate the effects of torrential rains on the existing soil. A natural slope was selected in which two shallow slope failures had occurred in December 2000 during a serious debris flow event. Soil characterization tests and hydraulic properties have been determined in the laboratory on soil samples taken close to one of the scars left by the failures. The field tests involved Guelph permeameter, stand pipe piezometers and doublering infiltrometer tests. Tests on two different flexible wall permeameter tests and the determination of the moisture-suction characteristic curve have also been carried out in the laboratory. Using the measured soil hydraulic properties, the slope geometry and soil covering depths obtained through topography, some hydraulic flow analyses have been carried out. The SEEP/W software was used and the measured precipitation of 148mm/ 2h, which caused the debris flow event of December 2000, was simulated. The analyses have shown that all the precipitation can infiltrate, as the soil has a large hydraulic conductivity, and there is a progressive rising of the phreatic line with time. This level of water reaches the soil surface in the critical length of the slope (the length with the larger inclination) after 95 min of rain. Simplified slope stability analysis (infinite slopes) had shown values of safety factors close to one in the critical length of the slope when the phreatic line is at 80% depth of the colluvium soil. Although there are some simplifications in the analysis, these results show that the flow and the stability analyses using the real data collected from field tests modeled in an appropriate way the real failure (FS~1,0).

Le fonctionnement et la structure hydrogéologiques des aquifères de socle des granites et des gneiss sont aujourd'hui relativement bien compris. En revanche, dans cet ensemble, les aquifères dans les péridotites sont très peu étudiés et mal compris. Dans ce contexte, les massifs obductés de Nouvelle-Calédonie présentent un laboratoire naturel exceptionnel pour améliorer la connaissance de cet hydrosystème original en contexte tropical. Ainsi l'objectif du présent travail de thèse est d'approfondir la connaissance de la structure et du fonctionnement hydrogéologiques de ces massifs. L'analyse porte d’abord sur le manteau d'altération constitué de la cuirasse, des latérites, des saprolites grossières et du saprock. Plus de 60 essais hydrauliques sont menés sur les massifs de péridotites et les résultats sont compilés aux données existantes. La conductivité hydraulique moyenne des latérites est évaluée à 1.10-7 m/s et celle des saprolites grossières et du saprock à 8.10-7 m/s. L'hétérogénéité de cet horizon altéré est marquée par une gamme de variation de la conductivité hydraulique sur six ordres de grandeur et l'analyse piézométrique met en évidence des connexions hydrauliques avec le substratum fracturé profond. Le substratum est ensuite considéré. L'étude de la fracturation est réalisée à partir de mesures structurales sur affleurement et de la description de près de 1000 m de carottes de forages. L'analyse de la fracturation met en évidence l'importance du réseau serpentineux par sa densité d’une part, et par son lien avec l'altération supergène d'autre part. De plus, il est vérifié que la conductivité hydraulique du substratum diminue avec la profondeur. Cette variation est liée à la diminution de la densité de fractures altérées. Ainsi, à l'issue de ces analyses, la structure des massifs de péridotites est définie. Un réseau primaire de fractures d’espacement décimétrique lié au réseau serpentineux préstructure les péridotites. Sur ce réseau se surimpose un réseau de fractures dont l'espacement est décamétrique et caractérisé par une altération supergène. Les fractures altérées présentent localement de fortes conductivités hydrauliques, de l'ordre de 10-5 m/s. En profondeur l'espacement des fractures est hectométrique et les fractures sont majoritairement fermées, scellées par les minéraux néoformés ou par l'effet de la pression lithostatique. Les réseaux de fractures déca et hectométriques, visibles également sur l'effet d’échelle de la conductivité hydraulique, sont majoritairement verticaux, développés par instabilité de dissolution lors des processus d’altération. Cependant, des structures à faible pendage existent également et permettent la percolation du réseau. Enfin, à partir de ces nouveaux résultats et de l’intégration de l'ensemble des données acquises sur les différents massifs, un modèle de structure et de fonctionnement hydrogéologiques est proposé à l'échelle du massif. Ce modèle comprend l'horizon des latérites qui constitue un aquitard homogène sous lequel se développe l'aquifère dont l'épaisseur est de l'ordre de cinquante mètres. Le substratum est discrétisé en trois couches dont la conductivité hydraulique décroît de 2.10-7 à 2.10-8 m/s entre 50 m et 250 m environ sous le mur de l'aquifère. Les modèles numériques construits permettent de valider le modèle conceptuel unitaire et montrent que l'état de saturation des massifs est contraint par leur géomorphologie. Au terme de ce travail, plusieurs aspects doivent encore être approfondis. Le rôle hydrogéologique de la cuirasse doit être précisé et considéré dans le modèle hydrogéologique. Enfin, compte tenu du développement possible de structures très perméables, voire pseudo-karstiques, la connaissance de la distribution des structures drainantes doit être améliorée. Les résultats appliqués de ce travail de recherche sont exposés dans un rapport final et un guide méthodologique livrés dans le cadre du projet CNRT « HYPERK ». / Water resources of hard-rock (gneisses or granites) aquifers have significantly been studied in the past two decades. The hydrogeological behavior and structure of these aquifers are thus relatively well understood. On the other hand, aquifers in mantle-type basements, such as peridotites, are poorly studied and understood, mainly because they are not common and of limited extent. In this context, New Caledonia is a great laboratory offering unique opportunity to improve the knowledge of these original types of hydrosystems in tropical climate. Thus, the objective of this thesis is to improve the knowledge of these aquifer systems within weathered peridotites. Firstly, the study focuses on the characterization of the weathered layers of the peridotites composed of, from top to bottom, iron oxides/ferricrete, laterite, coarse saprolite and saprock (ie. top of the bedrock, with up to 20 % of weathered material). More than 60 hydraulic tests are performed and results were compiled with existing data. Mean hydraulic conductivity (K) of laterites is estimated around 1.10-7 m/s while mean value in coarse saprolites and saprock is around 8.10-7 m/s. Heterogeneity of this altered layer is high; K varies between six orders of magnitude and hydraulic head data analysis reveals a hydraulic connection with the deep fractured bedrock. Secondly, the fresh rock part of peridotites is studied. Fracture network analysis is derived from outcrop structural measurements and from the description of about 1000 m of cumulated borehole cores. This work highlights the importance of serpentine network, because of its high density and its critical impact on weathering. Moreover, the observations reveal that hydraulic conductivity decreases with depth within the substratum, due to the vertical decrease of weathered fractures density. These new results allow defining a structural framework of the massifs. It is characterized by a primary decimetrical fracture network closely related to the serpentine network. This network is overprinted by a secondary weathering network which reveals decametric spacing (ca. 30 m) and in places K values of 10-5 m/s. At depth, spacing is hectometrical and fractures are sealed by lithostatic pressure and/or subsequent mineral precipitations. These deca- and hectometric fracture networks, which are also visible on the scale effect of hydraulic conductivity, are primarily vertical and are the result of dissolution instabilities occurring during weathering processes. However, low- angle fractures do occur and allow the percolation of the network. Finally, on the basis of these new results and the integration of all existing data from different massifs a new hydrogeological conceptual model is proposed at the scale of a massif. The model includes a homogeneous lateritic aquitard and a coarse saprolite and saprock aquifer which is about 50 m thick. The bedrock is subdivided into three layers whose hydraulic conductivity decreases from 2.10-7 m/s to 2.10-8 m/s, respectively 50 and 250 m below the aquifer base. Numerical modelling validates this unitary conceptual model and reveals that the saturation of the massifs depends on their morphology. At last, several aspects require further research. The role of the ferricrete layer must be specified and considered in the hydrological model. Moreover, distribution of the fracture network remains to be fully addressed and should be studied with care given the potential development of highly permeable structures that could conform to pseudo-karstic drains. The applied results of this work are available in a “Technical guide” and a “Technical report” of the “HYPERK” CNRT Project.