Sous la nappe, un test d'infiltration creusé en surface ne mesure plus rien d'utile. L'essai Lefranc règle ce point : il mesure la vitesse de circulation de l'eau au fond d'un forage, là où passeront un sous-sol, un parking enterré ou des fondations profondes.
Ce chiffre, une perméabilité en mètres par seconde, sert à dimensionner un drainage ou anticiper un rabattement de nappe. On voit ici comment l'essai se déroule et ce qu'il change pour votre chantier.
Sommaire
Ce que mesure l'essai et quand l'utiliser
L'essai Lefranc mesure une chose précise : la vitesse à laquelle l'eau circule dans le sol, à une profondeur donnée, sous le niveau de la nappe. Cette vitesse s'appelle le coefficient de perméabilité, noté K et exprimé en mètres par seconde. Plus le sol laisse filer l'eau, plus K est élevé.
Il prend place parmi les mesures réalisées directement dans le terrain pendant les sondages, et non en laboratoire. Le sondeur le réalise au fur et à mesure du forage, à différents niveaux.
C'est un bureau d'études géotechniques qui le mène, pendant une campagne de sondages. Il ne se commande pas seul. Il s'ajoute à une étude plus large, souvent une mission de conception des fondations avant construction. Son coût suit alors le nombre de forages et la profondeur atteinte, pas un tarif fixe.
On le sort quand le projet descend sous l'eau du sol. Quelques situations le rendent nécessaire.
- Un sous-sol ou une cave creusés sous le niveau de la nappe.
- Un parking enterré ou un local technique en profondeur.
- Un rabattement de nappe à prévoir pour garder une fouille au sec pendant les travaux.
- Un cuvelage étanche à dimensionner contre les venues d'eau.
- Des fondations profondes dans un terrain saturé, où l'eau pèse sur la conception.
À noter : un test de surface comme l'essai Porchet ne lit que les premières dizaines de centimètres de sol. Il convient à l'assainissement d'une maison, pas à un ouvrage qui plonge sous la nappe. Là, seul un essai mené dans le forage donne une mesure fiable.
Les deux façons de mener l'essai
Le principe tient en une image. Au fond du forage, on aménage une cavité de forme connue, souvent appelée lanterne. Elle est isolée pour que l'eau ne filtre que par ses parois. On y apporte ou on y prélève de l'eau, et on regarde comment le terrain réagit. Deux méthodes existent selon la vitesse à laquelle le sol absorbe.
| Méthode | Comment on mesure | Sol où elle convient |
|---|---|---|
| Charge constante | On maintient l'eau à hauteur fixe dans la cavité et on relève le débit régulier à injecter ou à pomper une fois le niveau stabilisé. | Sols plutôt perméables, où l'eau circule vite. |
| Charge variable | On provoque une variation de niveau d'un seul coup, puis on suit la remontée ou la descente de l'eau au fil du temps. | Sols moins perméables, où l'eau circule lentement. |
Le choix se résume vite.
- L'eau file vite dans la cavité : la charge constante donne une mesure stable.
- L'eau s'écoule lentement : la charge variable suit mieux le sol, jusqu'à des terrains assez fermés.
Le distinguer des autres essais d'eau
Tous ces essais cherchent la même donnée, la perméabilité, mais chacun travaille à un endroit différent du terrain. Confondre les deux mène à commander le mauvais test. Le bon repère reste la profondeur et la nature du sol visé.
| Essai | Où il se fait | Sol visé | Ce qu'il aide à décider |
|---|---|---|---|
| Porchet | Trou peu profond creusé en surface, jusqu'à environ 1,5 m | Sols superficiels d'une parcelle | La filière d'assainissement d'une maison non raccordée |
| Matsuo (à la fosse) | Fosse creusée à la pelle, près de la surface | Sols superficiels, mesure sur un grand volume | L'infiltration des eaux pluviales sur de grandes emprises |
| Lefranc | Cavité au fond d'un forage, sous la nappe | Sols meubles saturés en profondeur, sables, limons, alluvions | Le drainage, le rabattement, la tenue d'une fouille sous l'eau |
| Lugeon | Forage isolé par obturateurs, eau injectée sous pression | Roche fissurée en profondeur | La circulation de l'eau dans un massif rocheux, barrage, galerie |
Une nuance utile sépare aussi le Lefranc d'un essai de pompage. Le Lefranc donne une mesure locale, autour de la cavité, rapide et peu coûteuse. L'essai de pompage mobilise beaucoup plus d'eau et de temps pour décrire la nappe à grande échelle. Pour un terrain de construction, le Lefranc suffit dans la grande majorité des cas.
Le calcul du coefficient de perméabilité
Le passage des mesures au coefficient K repose sur trois grandeurs : le débit d'eau injecté ou pompé, la variation de charge relevée dans la cavité, et la forme de cette cavité. Plus le sol absorbe d'eau pour une même charge, plus la perméabilité est forte.
Bon à savoir : la géométrie de la cavité entre dans le calcul à travers un facteur de forme, qui dépend de son diamètre et de sa hauteur. Le débit, la charge et ce facteur donnent ensemble la valeur de K. Le mode opératoire et la formule figurent dans la norme NF EN ISO 22282-2.
Sur le terrain, le déroulement suit toujours le même fil.
Forer jusqu'à la couche visée
Le sondeur descend le forage sous le niveau de la nappe, jusqu'au sol dont on veut connaître la perméabilité.
Aménager la cavité au fond du trou
On ménage une cavité de forme connue, la lanterne, isolée pour que l'eau ne passe que par ses parois. Sa géométrie servira au calcul.
Injecter ou pomper l'eau
On apporte ou on prélève de l'eau dans la cavité. En charge constante, on garde un débit régulier. En charge variable, on provoque une variation de niveau d'un coup.
Relever charge et débit dans le temps
On note la hauteur d'eau et le débit à intervalles réguliers, du début jusqu'à stabilisation. Ces relevés alimentent le calcul de K.
Répéter à plusieurs profondeurs
Un seul point reste local. On enchaîne les essais à différents niveaux du forage pour suivre comment la perméabilité change avec la profondeur.
Ce que le résultat change sur le chantier
Le chiffre obtenu ne dort pas dans un rapport. Il oriente des choix concrets de chantier dès qu'un ouvrage touche l'eau du sol.
- Dimensionner un drainage autour d'un sous-sol, pour évacuer l'eau qui voudrait s'accumuler contre les parois.
- Anticiper un rabattement de nappe en phase travaux, en estimant le débit d'eau à pomper pour garder la fouille au sec.
- Vérifier la tenue d'une fouille profonde et juger du risque d'entraînement de sable sous l'effet de l'eau.
- Choisir un cuvelage adapté à la pression d'eau attendue contre l'ouvrage.
- Caler la conception de fondations dans un terrain saturé, là où la circulation de l'eau pèse sur la stabilité.
À noter : une fiche de mesure publiée par les services de l'État en Haute-Marne montre un essai Lefranc réel, mené dans une argile à blocs sous une nappe logée dans des calcaires fracturés. La baisse du niveau d'eau y donne une perméabilité de 1,6 × 10⁻⁶ m/s, un sol peu perméable. Voir la fiche de mesure (PDF).
Les limites de l'essai et la norme
L'essai Lefranc reste simple et fiable, à condition de connaître ses bornes. La mesure vaut autour de la cavité, sur une épaisseur de sol de l'ordre d'un demi-mètre. Elle ne décrit pas tout le terrain.
- Une mesure locale : un seul essai ne représente pas la parcelle, d'où la répétition en plusieurs points.
- Sensible au soin de la cavité : une paroi mal formée fausse le résultat.
- Difficile en terrain hétérogène : les couches mélangées brouillent l'interprétation.
- Un champ d'application borné : il vise les sols dont la perméabilité va d'environ 10⁻² à 10⁻⁷ m/s. Trop perméable ou trop fermé, le sol sort de sa plage.
Important : l'essai mené sous la nappe est un essai Lefranc. Le même principe appliqué au-dessus de la nappe, dans un sol non saturé, porte un autre nom, l'essai Nasberg. Le cadre actuel reste la norme NF EN ISO 22282-2, parue en janvier 2014, qui a remplacé l'ancienne norme française NF P94-132. L'essai s'inscrit dans la reconnaissance géotechnique au sens de l'Eurocode 7.
L'essai Lefranc en bref
Les repères à retenir, rassemblés sur une vue.
| Question | Réponse rapide |
|---|---|
| Où se fait l'essai | Au fond d'un forage, dans une cavité sous le niveau de la nappe |
| Sols concernés | Sols meubles saturés, sables, limons, alluvions, perméabilité d'environ 10⁻² à 10⁻⁷ m/s |
| Les deux modes | Charge constante pour les sols perméables, charge variable pour les sols moins perméables |
| Profondeur | Celle de la couche étudiée, suivie sur plusieurs niveaux du forage |
| Ce qu'il aide à décider | Drainage, rabattement de nappe, tenue d'une fouille, fondations en terrain aquifère |
| Norme | NF EN ISO 22282-2, qui a remplacé la norme NF P94-132 |
Avant de lancer la campagne, quelques réflexes évitent les déconvenues.
Avant de commander un essai en forage
Questions fréquentes
Qu'est-ce que l'essai Lefranc
Comment se déroule un essai Lefranc
Quelle différence entre charge constante et charge variable
Quand utilise-t-on l'essai Lefranc plutôt qu'un essai de surface
Quelle différence entre l'essai Lefranc et l'essai Porchet
Comment calcule-t-on le coefficient K avec l'essai Lefranc
À quelle profondeur réalise-t-on un essai Lefranc
À quoi sert l'essai Lefranc pour caractériser une nappe
Quels sols se prêtent à l'essai Lefranc
Quelles sont les limites de l'essai Lefranc
Quel est le prix d'un essai Lefranc
Quelle norme encadre l'essai Lefranc
À retenir
- L'essai Lefranc mesure la perméabilité locale d'un sol au fond d'un forage, sous la nappe, en mètres par seconde.
- Deux modes : charge constante pour les sols perméables, charge variable pour les sols moins perméables.
- Il sert aux projets qui descendent sous l'eau, sous-sol, parking enterré, cuvelage, rabattement, drainage.
- Il vise les sols meubles saturés, sables, limons, alluvions, perméabilité d'environ 10⁻² à 10⁻⁷ m/s.
- Cadre : NF EN ISO 22282-2, qui a remplacé l'ancienne norme NF P94-132. Mesure ponctuelle, à répéter en plusieurs points.
