On dit qu’un matériau est perméable si les vides qu’il contient sont continus. La majeure partie des matériaux utilisés en génie civil (hormis les matériaux métalliques) sont perméables y compris le granite sain ou les bétons. Les lois qui décrivent l’écoulement dans les milieux poreux sont toujours les mêmes, ce qui différenciera les cas sera l’intensité du débit (toutes autres choses étant égales par ailleurs).

La qualification d’imperméabilité qui est associée souvent aux bétons ou aux argiles est simplement liée au fait que nous ne « voyons » pas l’eau qui passe au travers de ces matériaux. Cela n’implique pas l’absence d’écoulement et surtout l’absence de forces  liées à cet écoulement.

La perméabilité est définie soit par la grandeur dite perméabilité intrinsèque notée K (m²), soit par le coefficient de perméabilité k associé à la loi de Darcy (voir paragraphe 7.8) qui est mesurée en m/s. C’est cette grandeur qui est utilisée par les ingénieurs en mécanique des sols : elle est improprement mais couramment appelée « perméabilité ».

Le coefficient de perméabilité k est relié à K et aux caractéristiques du fluide qui s’écoule dans le milieu :

 ;

• où m est la viscosité dynamique de l’eau exprimée en kN.s/m2 ;
• γ_w le poids volumique de l’eau en kN/m3.

Si le poids volumique de l’eau est quasi constant avec la température, par contre, la viscosité dynamique dépend significativement de celle-ci (fig. 7.5).

Figure 7.5 : Relation viscosité de l'eau - température

On a : k_t1 . m_t1 = k_t2 . m_t2.

La « perméabilité » d’un sol est essentiellement liée à la nature minéralogique et à la taille des grains. Le tableau 6.1 (chapitre 6) donne des valeurs courantes du coefficient k.

La figure 7.6 (d’après Terzaghi) donne une vue générale des valeurs de k dans différents types de sols. On retiendra encore une fois la grande étendue de variation de ce paramètre.

Figure 7.6 : Vue générale sur différents types de sols, les valeurs de coefficient de perméabilité et les méthodes de mesures adaptées

Les mesures en laboratoire qui permettent la mesure du coefficient de pérmeabilité seront présentées au paragraphe 7.9.

Des relations existent entre les caractéristiques physiques du milieu et la perméabilité, par exemple, Kozeny-Carman propose la relation suivante intéressante d’un point de vue théorique mais peu utilisée :

 ;

• où C = 1/2 si l’écoulement s’effectue dans un cylindre,
• γ_w et m sont déjà définis ;
• e est l’indice des vides ;
• S la surface spécifique.

Dans le cas de sables uniformes et peu compacts, Hazen a proposé :

 ;

où C₁ est une constante de l’ordre de 100 à 150 et d₁₀ le diamètre efficace en cm.

Casagrande a proposé pour les sables complexes :

k = 1,4 k_0,85 e² ;

où k_0,85 est la perméabilité pour un indice des vides de 0,85 (fig. 7.7).

Figure 7.7 : Relation k en fonction de e pour un sable à granuloèètrie plutôt continue

Pour les sols argileux non cimentés, tel par exemple les argiles glaciaires récentes, on trouve souvent des relations entre log k et e  (fig. 7.8.a) ou entre eo indice des vides naturels et C_k, indice de variation de la perméabilité (fig. 7.8.b).

On peut également voir (fig. 7.9) dans le cas des argiles du Keuper, l’influence  de la structure du matériau (intact-remanié-compacté).

Figure 7. 9 : Coefficient de perméabilité - indice des vides (Marnes du Keuper - Tisot 1974)

Pour mémoire, on rappelle les résultats présentés dans le chapitre 5 sur les matériaux compactés.