Field performance of four vibrating-wire piezometer installation methods

Vibrating-wire piezometers provide a number of advantages over the traditional hydraulic piezometer design. There are currently many methods and configurations for installing vibrating-wire piezometers, the most common being: single piezometers in sand packs (SP), multilevel piezometers in sand packs (MLSP), and fully grouted multilevel piezometers using either bentonite (FGB) or cement-bentonite grout (FGCB). This study assesses the performance of these four different installation methods at a field site possessing complex stratigraphy, including glacial and marine sediments. To accomplish this objective, pore pressure data recorded between December 2017 and July 2019 were analyzed. Data indicate that SP, MLSP, and FGB piezometers performed most reliably, because piezometers installed at the same depth with these methods recorded similar pressure variations that were coherent with the hydrogeological setting. Of the two fully grouted installations using cement-bentonite grout, one installation failed completely due to a hydraulic short circuit, likely caused by preferential flow occurring along the wires of the embedded instruments. The lack of a standard method for mixing cement-bentonite grout at the time of construction likely contributed to the failure of the FGCB installations, as the grout mixture used in this study was likely too viscous to provide a suitable seal. Key words: vibrating-wire piezometers, St. Lawrence Lowlands, fully grouted methods. Les piezometres a fil vibrant offrent un certain nombre d'avantages par rapport aux piezometres hydrauliques traditionnels. Il y a actuellement de nombreuses methodes et configurations pour installer des piezometres a fil vibrant, les plus courantes etant les suivantes : piezometres simples dans des paquets de sable (SP), piezometres multiniveaux dans des paquets de sable (MLSP) et piezometres multiniveaux entierement scelles a l'aide de bentonite (FGB) ou de coulis de ciment-bentonite (FGCB). Cette etude evalue les performances de ces quatre methodes d'installation differentes sur un site de terrain presentant une stratigraphie complexe, comprenant des sediments glaciaires et marins. Pour atteindre cet objectif, les donnees de pression interstitielle enregistrees entre decembre 2017 et juillet 2019 ont ete analysees. Les donnees indiquent que les piezometres SP, MLSP et FGB ont donne les resultats les plus fiables, car les piezometres installes a la meme profondeur avec ces methodes ont enregistre des variations de pression similaires, coherentes avec le contexte hydrogeologique. Parmi les deux installations entierement scellees a l'aide d'un coulis de ciment-bentonite, l'une d'elles s'est completement effondree en raison d'un courtcircuit hydraulique, probablement cause par un ecoulement preferentiel le long des fils des instruments encastres. L'absence d'une methode standard pour le melange de coulis de ciment-bentonite au moment de la construction a probablement contribue a l'echec des installations de BGCF, car le melange de coulis utilise dans cette etude etait probablement trop visqueux pour assurer une etancheite adequate. [Traduit par la Redaction] Mots-cles : piezometres a fil vibrant, basses terres du Saint-Laurent, methodes a scellement complet.
1. Introduction In the province of Quebec, 89% of the population of the province lives within the depositional extent of the Champlain Sea sediments, which were deposited by a marine [...]