Abstract
Virtually all geotechnical problems involve the flow of fluids, chemicals and energy. A current review of the types of direct and coupled flow through soil is given and assessment of their significance in geotechnical practice is made. Darcy's, Fourier's, Ohm's and Fick's laws provide a suitable practical basis for the analysis of water, heat, electrical and chemical flows due to gradients of the same type. Prolonged application of gradients of the different types can cause significant changes in the state and properties of a soil, and flows through it. The quantification of coupled flows is most easily done by direct measurement of coupling coefficients when only two types of flow are important. The application of irreversible thermodynamics is useful for quantification of flows in more complex systems. Relationships are provided for the expression of coupling coefficients in terms of directly measurable soil parameters such as hydraulic conductivity. Coupled fluid flows due to electrical and chemical gradients are significant relative to direct hydraulic flows in soils having hydraulic conductivity values less than 1 × 10−9 m/s. Thermally driven fluid flows are important only in partly saturated soils. Applications of the concepts and theoretical developments are given. Pratiquement tous les problèmes géotechniques concernent l'écoulement de fluides, de matières chimiques et d'énergie. Les types d'écoulement direct et couplé sont passés en revue et leur intérêt pour la géotechnique pratique est évaluée. Les lois de Darcy, de Fourier, d'Ohm et de Fick fournissent une base pratique convenable pour l'analyse des écoulements aquatique, thermique, électrique et chimique provoqués par des gradients du même type. Une application de longue durée de divers types de gradient peut entraîner des changements importants dans l'état et les propriétés d'un sol aussi bien que dans les écoulements à travers le sol. La façon la meilleure de quantifier les écoulements couplés est de mesurer directement les coefficients de couplage là où seulement deux types d'écoulement sont d'importance. L'emploi de la thermodynamique irréversible est utile pour quantifier les écoulements dans des systèmes plus complexes. Des relations sont présentées pour exprimer les coefficients de couplage par des paramètres des sols, tels que la conductibilité hydraulique, qu'on peut mesurer de façon directe. Les écoulements couplés de fluides causés par des gradients électriques et chimiques sont significatifs pour les écoulements hydrauliques directs dans des sols ayant des valeurs de conductibilité hydraulique inférieures à 1 × 10−9 m/s. Les écoulements de fluides dus à la chaleur ne sont d'importance que dans des sols partiellement saturés. Des concepts et des développements théoriques sont présentés dans l'article.