EP2912230B1

EP2912230B1 - Structure geotextile

Info

Publication number: EP2912230B1
Application number: EP13785559.9A
Authority: EP
Inventors: Philippe Delmas; Jean-Paul Ducol; Marie Tankere; Joanna GORNIAK
Original assignee: MDB Texinov SA; Deltaval SARL
Current assignee: MDB Texinov SA; Deltaval SARL
Priority date: 2012-10-23
Filing date: 2013-10-14
Publication date: 2016-12-28
Anticipated expiration: 2033-10-14
Also published as: PL2912230T3; WO2014064364A1; FR2997106A1; FR2997106B1; EP2912230A1

Description

DOMAINE DE L'INVENTION

La présente invention se rapporte au domaine des structures géotextiles, et plus particulièrement à celui du domaine du renfoncement et/ou de la stabilisation des sols et des remblais, dans le cadre d'opérations de génie civil.
Elle vise une telle structure géotextile alliant tout à la fois la simplicité de mise en oeuvre et la pérennité dans le temps.

ETAT ANTERIEUR DE LA TECHNIQUE

La réalisation d'infrastructures de génie civil en zones critiques, telles que par exemple, des remblais, des pentes, des sols meubles, ou encore la réalisation de digues, posent un certain nombre de difficultés, notamment en relation avec la stabilité des ouvrages ainsi réalisés.
En effet, de tels ouvrages sont soumis à des sollicitations importantes, continues ou répétées, nécessitant d'être localement renforcés.
La mise en oeuvre des géosynthétiques depuis de nombreuses années, notamment au niveau des remblais et des murs de soutènement, a permis d'améliorer significativement la réalisation de tels ouvrages, voir US 2009 304 458 A .
Ces géosynthétiques se présentent traditionnellement sous la forme de nappes ou couches, ancrées dans le sol à stabiliser, et mises en place avant le positionnement d'un parement qui va constituer le front du remblai, un tel parement pouvant par exemple être réalisé en pierres, en blocs de béton moulé, ou autres.
Le confinement du sol par de tels géosynthétiques à proximité du parement nécessite l'utilisation de coffrages adaptés, de mise en oeuvre souvent longue, coûteuse et fastidieuse.
En effet, il convient d'apporter sur le site l'ensemble des moyens techniques, les matériaux de parement et les moyens de coffrage, nécessitant ainsi autant d'opérations de manutention et de mise en place.
L'objectif visé par la présente invention réside tout d'abord dans la simplification de la réalisation de la stabilisation de sols, meubles notamment, d'une part, et de la réalisation de remblais d'autre part, en particulier dans des zones difficilement accessibles et donc dans lesquelles l'apport de matériaux classiques est difficile, voire impossible.

EXPOSE DE L'INVENTION

A cet effet, l'invention concerne une structure géotextile comprenant une partie tubulaire, apte à être remplie par un matériau granulaire, associée à une nappe d'ancrage de l'ensemble constitutif de la structure dans le sol à stabiliser, ou dans le remblai à renforcer.
En d'autres termes, l'invention consiste à réaliser une structure tubulaire dans laquelle sont injectés des granulats, avantageusement de densité réduite, susceptible d'encaisser et d'amortir les efforts de compression, résultant d'une part du remblai que la structure est destinée à stabiliser ainsi que des surcharges d'exploitation appliquées à celui-ci, et d'autre part, de l'éventuel empilement des structures géotextiles de l'invention l'une sur l'autre, notamment en cas de pentes, cette structure tubulaire étant encrée dans le sol au moyen de la nappe à laquelle elle est associée.
On dispose ainsi d'une structure susceptible d'être très facilement mise en oeuvre, et en outre, permettant d'assurer le confinement d'un matériau de remplissage se présentant sous la forme d'agrégats, ce qui confère à l'ensemble une haute résistance pour le renfort de structure de sol, notamment mais pas limitativement, et également pour les applications pour lesquelles les solutions conventionnelles sont difficiles, voire impossibles à mettre en oeuvre (accessibilité de l'ouvrage, charges limitées, zone dangereuse...)
Selon l'invention, la partie tubulaire et la nappe d'ancrage sont constituées d'une structure unitaire tricotée, réalisée par la technologie dite « à maille jetée », et généralement exempte de toutes coutures. Dans ce cas, la structure est notamment réalisable sur des métiers maille jetée de type Rachel double fonture. Alternativement, il peut être envisagé la mise en oeuvre de coutures, notamment pour la définition de la partie tubulaire.
Cette structure est typiquement réalisée en fibres synthétiques haute ténacité, notamment en polyester, polyéthylène, polyamide, polypropylène, en PVA (polyvinyle acetate), voire en aramide, lorsqu'elle est destinée à être soumise à de très fortes contraintes. Elle peut également être constituée d'un mélange de ces fibres.
En fonction des caractéristiques physico-chimiques du matériau, en particulier de son pH, injecté dans le géotextile en question, on choisit les fibres les mieux appropriées.
Au surplus, cette structure, notamment dans sa partie tubulaire, présente une perméabilité à l'air pour permettre le remplissage sous pression des granulats, et pour obtenir un confinement conférant la cohésion recherchée du matériau ainsi injecté.
Typiquement, cette perméabilité à l'air, mesurée selon la norme NF EN ISO 9237, se situe entre 1000 et 10000 L/m².s sous une pression de 1300 Pa, et avantageusement entre 3000 et 6000 L/m².s, pour un taux d'ouverture compris entre 10 et 20 %.
Si cette perméabilité n'est pas dans cette plage idéale, l'injection des granulats peut être rendue difficile, voire impossible, en raison de phénomènes de refoulement liés à la pression de l'air à l'intérieur du tube par exemple. En outre, on ne peut plus alors confiner ou compacter lesdits granulats au sein de la zone tubulaire, affectant dès lors l'effet technique recherché, notamment en termes de tenue, de rigidité et de stabilité.
La perméabilité du textile sera également adaptée au type de matériau granulaire choisi ou disponible sur le chantier, et au procédé d'injection du matériau dans les tubes.
Le choix du matériau constitutif de cette structure répond également à une exigence de comportement et de résistance mécanique, notamment la résistance à l'abrasion lors du remplissage et dans le temps, en termes de durabilité chimique et de fluage. Elle doit également tenir compte des conditions physiques ou chimiques liées à la nature du matériau de remplissage d'une part, et de celle du sol dans lequel elle est destinée à venir s'ancrer d'autre part.
Au demeurant, la structure textile présente un module de traction élevé afin de permettre une pression adéquate sur le matériau remplissant la partie tubulaire, et assurer ainsi l'effet de confinement recherché, sans pour autant engendrer de déformations importantes de l'enveloppe définie par la partie tubulaire, et en outre, permettant de répondre aux exigences de très faibles déformations à long terme, sous l'effet des contraintes de l'ouvrage de génie civil pour lequel elle est destinée.
En outre, la mise en oeuvre de la technologie « maille jetée » sur métier Rachel double fonture permet de réaliser en une seule opération ladite structure, c'est-à-dire définissant en sortie de machine la partie tubulaire et la nappe d'ancrage.
Selon un mode particulier de la présente invention, la structure peut être obtenue sur des métiers Rachel double fonture avec insertion de trame, au moins sur l'une des deux nappes textiles, afin d'obtenir un module de déformation différent au niveau de la nappe destinée à l'ancrage. Typiquement, le fil inséré en trame peut présenter une résistance et un allongement différents selon qu'il est destiné à assurer la tenue de la zone tubulaire ou celle de la partie ancrage.
Le fait de rajouter une trame dans ce sens limite l'extensibilité du géotextile à celle des fils utilisés en trame sans interaction du liage proprement dit. Dans ce cas, en choisissant des fibres de raideur ou ténacité contrôlées, on transmet leur comportement directement au géotextile avec incidence sur le comportement de l'ouvrage.
Selon l'invention, il peut être prévu des moyens de liaison entre les parties tubulaires, tant horizontalement, notamment pour réaliser des ouvrages de grandes longueurs, que verticalement, afin d'atteindre la hauteur désirée dans de bonnes conditions de stabilité.
Ces moyens de liaison font partie intégrante de la structure géotextile, et peuvent le cas échéant être prévus dans l'armure textile. Ainsi, selon un mode de réalisation de l'invention, la structure géotextile peut présenter deux voire plusieurs parties tubulaires. Notamment, il peut être envisagé de prévoir deux parties tubulaires extrêmes, séparées l'une de l'autre par la nappe d'ancrage. Il est alors possible d'insérer, par exemple, des tubes, des joncs, des câbles ou des barres métalliques, voire des sangles dans certaines de ces zones tubulaires additionnelles, et de manière générale tout moyen équivalent, et de facilement les relier par tous moyens mécaniques ou brides de liaison...
Là encore, quel que soit le nombre de parties tubulaires, la structure est susceptible d'être obtenue en une seule opération sur un métier Rachel double fonture
Le diamètre des deux parties tubulaires extrêmes ainsi définies peut être identique ou différent.

EXPOSE DES FIGURES

La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent, ressortiront mieux des exemples de réalisation qui suivent, donnés à titre indicatif et non limitatif à l'appui des figures annexées.

La figure 1a est une représentation schématique en section transversale d'une première forme de réalisation de la structure géotextile de l'invention, préalablement à son remplissage.
La figure 1b est une vue analogue à la figure 1a, mais dans laquelle la structure géotextile est remplie en matériau de remplissage.
La figure 2 est une représentation schématique en section de la mise en oeuvre de la structure géotextile des figures la et 1b, au sein d'un ouvrage de génie civil de type remblai.
Les figures 3 et 4 illustrent schématiquement le mode de confinement à l'intérieur de la partie tubulaire de la structure géotextile de l'invention, ainsi que le comportement géométrique de ladite partie tubulaire lorsqu'elle est mise sous charge dans l'ouvrage final.
Les figures 5a, 5b et 5c représentent des vues schématiques en section transversale de variantes de la structure géotextile de l'invention.
La figure 6 est une représentation schématique illustrant la mise en oeuvre de l'une de ces variantes au sein d'un remblai.
La figure 7 est un graphe tendant à illustrer la courbe de traction de la zone tubulaire de la structure géosynthétique de l'invention.
Les figures 8a à 8f représentent les différentes étapes de la mise en oeuvre de la structure de l'invention pour la réalisation, par exemple, d'un parement monolithique.
Les figures 9a, 9b et 9c illustrent la mise en oeuvre de la structure de l'invention pour la réalisation de fondations sur sols meubles.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION

On a donc représenté sur les figures 1 et 2 la structure géotextile conforme à l'invention, en section transversale.
Cette structure est composée d'un tricot unitaire, obtenu, comme déjà indiqué par la mise en oeuvre de la technologie à maille jetée, sur un métier Rachel double fonture, permettant, en sortie de machine, de définir les deux zones caractéristiques de l'invention, respectivement une partie tubulaire (102) et une partie plane (103), cette dernière étant définie ci-après par l'expression « nappe d'ancrage ».
Ce type de technologie permet de réaliser des textiles double face, c'est-à-dire présentant deux surfaces textiles dans des plans parallèles, lesquelles peuvent être identiques ou de géométries différentes de par la nature et les liages des fils mis en oeuvre. Ces deux surfaces sont simultanément reliées par des fils orthogonaux sensiblement perpendiculaires aux dites surfaces afin, soit de les relier complètement, soit de ne pas les relier dans des zones déterminées.
C'est ainsi que dans la zone tubulaire, on n'a pas de liaison entre les deux textiles : il n'y a de liaison que de de chaque côté pour fermer le tube. Ensuite dans la zone d'ancrage, on relie intégralement les deux faces en modifiant les liages à cet effet.
Cette structure est réalisée à base de fils ou fibres présentant des caractéristiques, notamment de résistance mécanique d'une part, et physico-chimique d'autre part, compatibles avec l'application envisagée en termes de génie civil.
Typiquement, elle peut être réalisée en polypropylène, polyvinyl acetate, voire en aramide, ou encore en un mélange de ces fibres. D'autres fibres appropriées peuvent être mises en oeuvre, telles que par exemple du polyester, du polyamide, du polyéthylène, suivant l'environnement chimique des matériaux.
En outre, et notamment au niveau de la partie tubulaire (102), elle présente une perméabilité adaptée pour permettre son remplissage dans des bonnes conditions de compactage avec un matériau granulaire, ainsi que décrit ci-après.
A titre exemplatif, il est décrit ci-après, un mode de disposition des fils sur une jauge machine 6, 9 ou 12 (ces trois valeurs représentant le nombre d'aiguilles au pouce de 25,4 mm) et ce afin de répartir les parties tubulaires (102) et la nappe d'ancrage (103).

Barre I : 88/00/00/88

Barre II : 22/20/00/02

Barre III : 11/10/00/01

Barre IV : 10/10/01/01

Barre V : 10/00/01/11

Barre VI : 20/00/02/22

Barre VII : 00/00/88/88
On peut observer sur la figure 1b, la zone tubulaire (102) remplie d'un matériau granulaire. En l'espèce, ce matériau granulaire est avantageusement constitué de billes d'argile de faible densité. Typiquement, cette densité est de l'ordre de 300 kg/m³, à comparer avec une densité de 5 à 6 fois plus importante pour un sol standard.
Typiquement, ces granulés en argile expansée présentent :

un angle de frottement ϕ' = 38° (il s'agit de l'angle du talus naturel) ;
un poids volumique y = 3 à 5 kN/m³.

A titre exemplatif, on peut utiliser des billes d'argile commercialisées sous la marque déposée « LECA », de granulométrie comprise entre 10 et 20 millimètres de diamètre.
La mise en oeuvre d'un tel granulat permet d'assurer une isolation thermique et phonique, et en outre une facilité de mise en oeuvre, et notamment de remplissage de la partie tubulaire par soufflage, au moyen de machines soufflantes bien connues, munies d'un tube simplement introduit dans la partie tubulaire en vue de son remplissage, et corollairement du compactage desdits granulats au sein de ladite partie (102).
On a représenté en relation avec la figure 7, la courbe de traction de la structure géosynthétique de l'invention. On peut observer deux zones distinctes, caractérisant la capacité d'extension et de la mise sous tension finale.
Ainsi donc, la zone (701) s'établit à 10 - 15% maximum de déformation, cette zone correspondant à la mise sous tension du tube lors de l'injection du granulat à l'intérieur.
La zone (702) détermine la résistance de fonctionnement du géosynthétique à partir de laquelle on détermine la résistance de service calculée suivant l'état de l'art en fonction des contraintes dans l'ouvrage. La résistance à la rupture s'établit entre 40 et 80 kN.
On a également représenté en relation avec les figures 3 et 4, d'une part le confinement effectif du matériau granulaire au niveau de la partie tubulaire, et d'autre part, son comportement géométrique sous charge et sous confinement.
Ainsi donc, on peut comprendre que l'injection des granulats au sein de la partie tubulaire induit l'extension de cette dernière radialement. En réaction, elle induit des forces de compaction, engendrant le confinement desdits granulats et corollairement de la cohésion à l'ensemble desdits granulats, et de la rigidité à l'ensemble de la structure.
La déformation de la partie tubulaire apparaît bien en figure 4. Cette déformation est inhérente au compactage de la zone tubulaire, à la charge, du remblai ou du sol notamment, mais également, des éventuelles autres structures géosynthétiques de l'invention, susceptibles de venir s'empiler les unes sur les autres, jusqu'à atteindre la hauteur souhaitée.
On observe ainsi un relatif aplatissement de la zone tubulaire, toutefois limité, la flèche supérieure illustrant le poids principal de la charge inhérente au remblai, au sein duquel la structure géotextile de l'invention se met en place, outre des éventuelles structures géotextiles empilées au-dessus de celles-ci, et tel que par exemple illustré sur la figure 2. Cet aplatissement permet d'augmenter les surfaces de superposition, et corollairement optimise la stabilité de l'ensemble.
La figure 2 illustre l'empilement des structures géotextiles de l'invention lors de leur mise en oeuvre pour la réalisation d'un ouvrage de génie civil de type remblai ou pente, lesdites zones tubulaires étant positionnées en avant de l'ouvrage, afin de constituer le front du remblai ou de la pente. On peut observer que les nappes d'ancrage sont chacune recouvertes d'une couche de sol ou de remblai, qui en raison du poids qu'elles exercent, rigidifient la structure et optimisent la stabilité du front constitué par les zones tubulaires remplies d'agrégats ou de matériau granulaire.
On a représenté en relation avec la figure 5a, 5b, 5c, des variantes de réalisation de l'invention.
Ainsi donc, au sein de la figure 5a, on a représenté une structure géotextile comprenant plusieurs zones tubulaires, en l'espèce de diamètre différent.
Cette variante permet d'apporter des solutions pratiques et efficaces à des problèmes de fixation de parement, ou pour effectuer des jonctions avec d'autres éléments. Il est alors possible d'insérer des tubes, joncs ou barres métalliques par exemple, dans ces zones tubulaires de façon à permettre des connexions entre les nappes, selon les directions longitudinales, transversales et verticales. Lesdites connexions sont alors susceptibles de re transmettre les efforts fonctionnels souhaités.
Typiquement, le diamètre des zones tubulaires peut varier de quelques centimètres, par exemple de 2 à 10 centimètres, jusqu'à 50 voire 100 centimètres, en fonction des épaisseurs de couches calculées, et en fonction de la nature de l'ouvrage à renforcer.
Les zones tubulaires de gros diamètres sont destinées à constituer le front du massif du remblai à renforcer, et les zones tubulaires de petits diamètres sont destinés au passage de joncs ou de tubes métalliques, par exemple afin d'effectuer des accrochages de parement, et tel qu'on l'a représenté sur la figure 5c. Les zones tubulaires destinées à recevoir de tels éléments (joncs, tubes métalliques, etc...) ne sont pas remplies par les granulats. En outre, de telles zones tubulaires additionnelles peuvent également permettre la réalisation d'un ancrage complémentaire sous la forme d'une nappe géosynthétique liaisonnée par ces moyens à la nappe d'ancrage de la structure.
Différents moyens de jonctions peuvent être mis en oeuvre, tels que des systèmes d'agrafes ou de crochets, comme illustrés en traits discontinus sur la figure 5c.
Il est également envisageable de réaliser une structure géotextile présentant deux zones tubulaires extrêmes, l'une destinée, comme déjà dit, à constituer le front du massif du remblai à renforcer, l'autre à créer un ancrage en arrière du massif.
Ce mode de réalisation trouve application lorsque l'on dispose de peu de place pour construire ce type d'ouvrage, par exemple en zone de montagne ou sur des terrains à surface réduite ou très couteuse. On a représenté sur la figure 6 la mise en oeuvre d'une telle structure géosynthétique.
Ce mode de réalisation peut également être mis en oeuvre pour la réalisation de fondation sur sol meuble ou médiocre, ainsi que pour la réalisation de voie de circulation ferroviaire sans ballast, tel que par exemple illustré au sein des figures 9a, 9b et 9c.
A titre exemplatif, on a représenté au sein des figures 8a - 8f, les différentes étapes de la réalisation d'un parement monolithique pour remblai, mettant en oeuvre la structure géosynthétique de la présente invention.
Ainsi, après avoir mis en place une structure géosynthétique de l'invention (figure 8a), puis recouvert la nappe d'ancrage ainsi développée d'une première couche de sol (figure 8b), et procédé à l'arasage et au compactage suivant les règles en usage du niveau zéro dudit remblai (figure 8c), on positionne au-dessus de cette première couche, une deuxième structure géosynthétique de l'invention (figure 8d).
On procède ainsi à l'empilement d'une nouvelle structure de l'invention sur la structure précédente, de manière analogue, et l'on recouvre la nouvelle nappe d'ancrage ainsi développée, selon la même direction que la nappe d'ancrage de la structure inférieure d'une nouvelle couche de sol (figures 8e et 8f).
On répète l'opération précédente autant que nécessaire, jusqu'à atteindre la hauteur souhaitée du remblai.
Le front du remblai étant ainsi stabilisé, on procède au dépôt de parement, par exemple en béton, achevant ainsi la réalisation de l'ouvrage
On conçoit tout l'intérêt de la présente invention en raison tout d'abord, de sa simplicité de mise en oeuvre : une fois la structure mise en place, il suffit de procéder à l'injection notamment par soufflage des granulats à l'intérieur des zones tubulaires, qui peut s'effectuer très rapidement, pour confier de la cohésion et de la rigidité à l'ensemble. Ladite structure, préalablement au remplissage de la zone tubulaire, est facilement transportable sur site : elle peut notamment se présenter en rouleau, et donc d'un faible encombrement.
Corollairement, la structure de l'invention confère à l'ouvrage à réaliser une très grande stabilité, tant en termes de résistance mécanique que dans le temps.

Claims

Structure géotextile, notamment pour le renforcement et/ou la stabilisation de sols et de remblais, comprenant au moins une partie tubulaire (102) apte à être remplie par un matériau granulaire, confiné au sein de cette dernière, caractérisée en ce que ladite partie tubulaire étant associée à une nappe d'ancrage (103) de l'ensemble constitutif de la structure dans le sol à stabiliser, ou dans le remblai à renforcer.
Structure géotextile selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie tubulaire (102) et la nappe d'ancrage sont constituées d'une structure unitaire tricotée, réalisée par la technologie dite « à maille jetée ».
Structure géotextile selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'elle est exempte de toutes coutures.
Structure géotextile selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle est réalisée sur un métier Rachel double fonture.
Structure géotextile selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle est réalisée sur un métier Rachel double fonture avec insertion de trame, au moins sur une face, afin d'obtenir un module de déformation différent au niveau de la nappe d'ancrage (103).
Structure géotextile selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la zone tubulaire (102) est définie au moyen de coutures.
Structure géotextile selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle est réalisée en un matériau choisi dans le groupe comprenant le polypropylène, le PVA (polyvinyl acetate), l'aramide, le polyester, le polyamide, le polyéthylène, seuls ou en mélange.
Structure géotextile selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le matériau granulaire de remplissage de la partie tubutaire (102) est constitué d'agrégats, notamment réalisés en argile expansé de faible densité.
Structure géotextile selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle comporte deux parties tubulaire 102 séparées l'une de l'autre par la nappe d'ancrage (103).
Structure géotextile selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle comporte plusieurs parties tubulaire (102), dont partie au moins reçoit un jonc, une barre, un câble, un tube métallique ou une sangle faisant fonction de moyen d'accrochage à un parement ou équivalent, ou d'un ancrage complémentaire sous la forme d'une nappe géosynthétique liaisonnée par ce moyen à la nappe d'ancrage (103) de la structure.