EP3230509B1 - Géosynthétique de renforcement de sol à comportement multi-module - Google Patents

Géosynthétique de renforcement de sol à comportement multi-module Download PDF

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EP3230509B1
EP3230509B1 EP15816813.8A EP15816813A EP3230509B1 EP 3230509 B1 EP3230509 B1 EP 3230509B1 EP 15816813 A EP15816813 A EP 15816813A EP 3230509 B1 EP3230509 B1 EP 3230509B1
Authority
EP
European Patent Office
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geosynthetic
deformation
elongation
threads
zone
Prior art date
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Active
Application number
EP15816813.8A
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German (de)
English (en)
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EP3230509A1 (fr
Inventor
Germain Auray
Philippe Delmas
Jacques Tankere
Jean-Paul Ducol
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Afitex International SAS
Original Assignee
Texinov
Deltaval SARL
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Filing date
Publication date
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Publication of EP3230509A1 publication Critical patent/EP3230509A1/fr
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04B—KNITTING
    • D04B21/00—Warp knitting processes for the production of fabrics or articles not dependent on the use of particular machines; Fabrics or articles defined by such processes
    • D04B21/14—Fabrics characterised by the incorporation by knitting, in one or more thread, fleece, or fabric layers, of reinforcing, binding, or decorative threads; Fabrics incorporating small auxiliary elements, e.g. for decorative purposes
    • D04B21/16—Fabrics characterised by the incorporation by knitting, in one or more thread, fleece, or fabric layers, of reinforcing, binding, or decorative threads; Fabrics incorporating small auxiliary elements, e.g. for decorative purposes incorporating synthetic threads
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D17/00—Excavations; Bordering of excavations; Making embankments
    • E02D17/20—Securing of slopes or inclines
    • E02D17/202—Securing of slopes or inclines with flexible securing means
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2403/00—Details of fabric structure established in the fabric forming process
    • D10B2403/02—Cross-sectional features
    • D10B2403/024—Fabric incorporating additional compounds
    • D10B2403/0241—Fabric incorporating additional compounds enhancing mechanical properties
    • D10B2403/02412—Fabric incorporating additional compounds enhancing mechanical properties including several arrays of unbent yarn, e.g. multiaxial fabrics
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2505/00—Industrial
    • D10B2505/20—Industrial for civil engineering, e.g. geotextiles
    • D10B2505/204—Geotextiles

Definitions

  • the invention relates to a geosynthetic, either geotextile, geogrid or even geocomposite geotextile applied in the field of civil engineering, and more particularly, in the field of soil reinforcement during the production of works of the road or railway type. This type of situation can also be found under retention or water treatment basins or in the context of other types of structures, such as hydraulic structures or waste storage facilities.
  • This geosynthetic is produced in such a way that it provides soil reinforcement in a civil engineering structure to ensure high resistance performance, in particular in the case of cavities or faults leading to a risk of subsidence or collapse, or reinforcement of load transfer platforms on rigid pile-type inclusions.
  • the geosynthetic object of the invention differs from materials known from the prior art by its behavior under tensile stress. Thus, it has a very low modulus (i.e. the slope of the curve giving the tensile force on the ordinate as a function of the elongation on the abscissa) at the first level of elongation allowing a rapid initial deformation resulting collapse or local subsidence or on rigid pile-type inclusions. Then during a subsequent elongation, a higher modulus makes it possible to develop significantly greater reinforcement properties which limit the settling of the structure and ensure its safety.
  • a very low modulus i.e. the slope of the curve giving the tensile force on the ordinate as a function of the elongation on the abscissa
  • an immediate reaction of the geosynthetic is induced, tending to oppose the deformation of said geosynthetic by using in particular the characteristics of one of the fibers having the highest deformation modulus at the start, followed by a delayed reaction obtained by a second fiber with higher elongation, allowing an effect of the "safety parachute" type, that is to say avoiding a breakage of said geosynthetic, and therefore, the consequences of such a breakage of the type falling from a car or a train following the occurrence of a fault or other..
  • a similar reasoning can be used for the calculation of geosynthetic reinforcement in load distribution mattresses on inclusions.
  • deflection denotes the difference between the initial elevation of the geosynthetic when the layer is positioned horizontally, and the elevation reached by said layer at the lowest point of the deformation.
  • the deformation of the geosynthetic designates its local elongation (expressed in %) under the effect of the tensile stress.
  • the modulus of a geosynthetic for a given strain ⁇ is the quotient of the tensile force over the strain.
  • the differential in the elongation capacities results from the nature of the yarns constituting the geosynthetic and/or from the structure of said geotextile, for example by the creation of a bunding of the fibers.
  • the geosynthetic of the invention makes it possible to obtain a material with a traction curve with at least a double slope.
  • the product has in particular in the first zone of elongation a very low modulus (even almost zero), then in the second zone of elongation a high deferred modulus (value 500 to 3000 kN/m at least, or even much more.
  • the invention can also provide a third elongation zone, with either an intermediate module (creation of a safety "parachute” effect - see above), or a higher module providing ultimate safety in the event of risk of enlargement of the cavity to very large dimensions (from 5 to 15 or 30 meters in diameter or width).
  • the objective is to reinforce soil at risk, that is to say likely to see cavities or faults appear, by integrating into the latter a warning function provided by the initial deformation of the geotextile, making it detectable, in particular visually, limited settling of the structure.
  • This detection will be perceptible either on the surface of the structure and will then be visual or instrumented, or by measurement at the level of the geosynthetic positioned under the embankment.
  • instrumentation is for example made up of optical fibers associated with a Braggs grating or of the Brillouin type, extensometers bonded or attached to the geosynthetic, or any other means capable of detecting a modification of a physical quantity, such as a length.
  • These instrumented detection systems are integrated into the textile construction or attached at a later stage by gluing or any other fixing means.
  • the geosynthetic must be dimensioned according to the expected maximum size of the cavity or the fault on the considered site. For the maximum surface settlement, this freezes the maximum deflection of said geosynthetic, and therefore the minimum modulus at the maximum deformation of the geosynthetic ( ⁇ max ).
  • the invention proposes a geosynthetic capable of deforming during the opening phase of the cavity, or of the fault, while guaranteeing the specifications, both in terms of settlement and in terms of resistance, for the final configuration of the notebook.
  • the geosynthetic of the invention allows settlement to occur while ensuring the stability of the structure. and guaranteeing compliance with the specifications, and the allowable settlement of the fill on the surface. It thus makes it possible to obtain intermediate deformations ( ⁇ int ) much greater than those obtained with a single module (of the order of 2 to 3 times). This then makes it possible to reach easily measurable levels of deformation from the beginning of the phenomenon of formation of the cavity or the fault, and thus to study or monitor the evolution of the situation to intervene if necessary before risk of rupture or simply plan the rehabilitation of the structure.
  • the higher modulus allows the geosynthetic to oppose significant displacements of the ground, guaranteeing the stability of the work according to the specifications.
  • the invention makes it possible to propose a solution at least at the level of securing, by accepting a significant apparent deformation, but by making the polymer work once the membrane effect, that is to say the distribution of the forces in the different solicitation directions, already well in place.
  • the multi-module product of the invention having a high modulus shifted with respect to the origin, has advantages in other applications of the rigid inclusion type.
  • the geosynthetic is then installed at the base or up to mid-height (possibly in several layers) of the load transfer layer above the rigid inclusions.
  • An initial deformation, before stressing the geosynthetic in the high modulus zone, allows a deformation which reduces the maximum necessary resistance of said geosynthetic, or improves the load transfer on the inclusions.
  • This geosynthetic allows a first distribution of the transfer of loads on the rigid inclusions before opposing subsequent and long-term deformations thanks to the higher modulus.
  • the embankment is placed in two stages: a first stage of depositing part of the embankment, followed by compaction inducing the deformation of the geosynthetic for its establishment and its tensioning. . Undulations are observed in the embankment layer put in place, which is filled in during a second stage by adding embankment, which hardly deforms any more on compaction, the geosynthetic then working in the high modulus zone.
  • the geosynthetic is a knitted structure produced by warp stitch technology, integrating in warp (production direction) a first series of straight yarns, and a second series of yarns linked to possible yarns of weft (arranged crosswise), or to a possible support material (case of a geocomposite, and for example consisting of a woven, a non-woven, a knitted structure, a film, a membrane, or even several layers of these materials.) by binding son capable of giving them an undulation of amplitude chosen according to the desired shrinkage and, as a corollary, the constitutive law, and in particular the limits of the deformation zones of said geosynthetic.
  • the geosynthetic is a woven structure, consisting of a plain weave or taffeta base, with threads in floated form in warp or weft, that is to say passing over several warp or weft yarns, the quantity of warp or weft yarns passed conditioning the behavior law, and in particular the limits of the deformation zones of said geosynthetic under the effect of immediate traction.
  • the floats being less wavy, are immediately put in tension during the tensile stress of the geosynthetic, which corresponds to the first zone of the stress/deformation curve.
  • the constituent yarns of the structure as well as optionally the binding yarns are made from fibers with high tensile strength, and preferably chosen from the group comprising PET (polyethylene terephthalate), polyamide, polypropylene, polyethylene, polyvinyl acetate, aromatic polyesters (for example Vectran ® ), aramid, carbon, steel, stainless steel, biosourced fibers (polylactic acid, polybutylene succinate ( PBS)), or even natural fibers (cotton, hemp or linen).
  • PET polyethylene terephthalate
  • polyamide polypropylene
  • polyethylene polyethylene
  • aromatic polyesters for example Vectran ®
  • aramid aromatic polyesters
  • carbon steel
  • steel stainless steel
  • biosourced fibers polylactic acid, polybutylene succinate ( PBS)
  • PBS polybutylene succinate
  • natural fibers cotton, hemp or linen
  • the geosynthetic can be combined with another geosynthetic capable of additionally ensuring the functions of drainage, filtration, protection, even total or partial sealing, anti-contaminant, vector miscibility, anti-pollution treatment, etc.
  • the geosynthetic 1 is intended to support the embankment 4, placed on the ground 2, liable to present risks of localized collapse due to the opening of cavities or faults 3.
  • the fault is represented, but it is obvious that during the construction phase, the fault does not yet exist.
  • the geotextile of the invention surmounted by the embankment 4 sags locally directly above said fault, this sag being intended to be visible or in any case detectable. by instrumentation at the level of the geotextile.
  • the geotextile of the invention has a particular behavior, illustrated in particular in relation to the curve of the figure 5 .
  • the curve which is at a certain level of resistance R1 calculated for the installation and according to the requirements of the specifications of the work allows a relatively substantial deformation of the geosynthetic, which can go from a low value, for example 0.5 to 3% up to higher values (2 to 5, or even 6% if necessary).
  • a deformation of the geosynthetic and as a corollary of the embankment which covers it, in order to be detectable, in order to play the role of warning in the event of the occurrence of a collapse or subsidence following the formation of a cavity or fault.
  • This deformation is also desired in order to allow tensioning of the geotextile in the case of a work to be carried out using rigid inclusions.
  • the curve straightens very strongly in B to react and oppose the deformation of the geosynthetic, and as a corollary to the displacement of the soil or to the subsidence or collapse during the formation of a cavity or to initiate the tensioning geosynthetic on rigid inclusions.
  • the method of placing the geotextile of the invention in two stages, the first to ensure the tensioning of the geotextile, and the second to finalize the backfill ensures a greater load transfer on the rigid inclusions, allowing a more economical design of the inclusions: thus, by increasing the authorized spacing between the inclusions (mesh), it is possible to reduce the overall quantity.
  • the slope bends (zone C) so as to make visible settlement of the surface of the structure: in this case, which can occur for example in the event of opening of the cavity in several phases, the geosynthetic plays at again its role as a warning device and the deformation visible on the surface indicates the need for repairs to the structure. Nevertheless, the geosynthetic, even deformed, allows an anti-fall safety since it prevents the collapse which would normally result from the opening of the cavity.
  • zone C' the slope increases further (zone C') compared to zone B': this case also corresponds to the possibility of opening the cavity in several phases, but assuming this time that the specifications do not authorize only a very low additional settlement: it is understood that in this case, the modulus of the geosynthetic in this third part must be even higher in order to take up significant efforts while limiting the deformation (zone D').
  • the Figure 7A thus illustrates a first example of construction of a monodirectional geosynthetic (without wefts) responding to the desired application.
  • This is a schematic representation in which a first series of threads 71 are arranged in a rectilinear manner in the production direction (warp).
  • a second series of wires 72 is introduced according to a structure imposing on said wires a determined undulation.
  • the “undulation” of the threads 72 occurs while an elongation of the geosynthetic is exerted, authorized by deformation of the connecting structure, which consists of threads 73 and 74 themselves at high elongation, and possibly up to the breakup.
  • the threads 72 will only begin to intervene from this value. Beyond the latter, there is an addition of the resistances of the wires 71 and 72, and a resulting curve (zone B or B'), whose slope or modulus will be defined by the characteristics of the wires used.
  • the threads 72 may only be connected every “n” rows of stitches so as to introduce only a very small offset. So in the figure 7B , the bonding of the yarns 72b can be modified with a bond on the mesh yarn only every four rows allowing a lower shrinkage when this is desired.
  • the Fig. 7C also illustrates a different bottom structure variant for binding.
  • Other types of bonding and weaves can be considered, the common point always being a controlled curling of the fibers ensuring the second level of resistance and deformation
  • the figures 8A and 8B represent other constructions, in which the yarns 82a and 82b evolve with a greater amplitude on suitable bindings, for example in the form of sectional wefts under two needles with chain, double knit or other bindings, precisely authorizing this evolution of on the one hand, and allowing a certain freedom of movement of the corrugated son 82a and 82b, during their tensile stress on the other hand.
  • the resulting curve (zone A) with a relatively low slope can then have a longer first part.
  • transverse wefts illustrated in broken lines have been introduced, offering the possibility of using only three son guide bars because it is possible in such a case to have only one set of binding son 83b.
  • this construction turns out to be more economical.
  • a nonwoven, a woven or a veil 86 can be added directly during the manufacturing step.
  • the Fig. 8C is another example of construction of the geosynthetic of the invention, in which all the wires or cables are arranged on the same guide line (designated wire guide bar), but with a double positive supply with a different flow rate. This solution is possible when the desired difference or phase shift between the first part of the curve (zone A) and the second part of the curve (zone B) is relatively small.
  • the threading of the wires or cables is then carried out with, for example, the repetition of a type 81b wire, then a type 82b wire.
  • the choice of the nature of the yarns making up the geosynthetic in question is very precisely adapted to the specific conditions of the structure and the site.
  • It can be standard polyester or retracted type with high elongation curve), polyamide, polypropylene or high strength polyethylene but with an elongation at break of around 20%.
  • Fibers can also be used, whether synthetic, chemical or even natural, depending on the requirements of the work.
  • high modulus yarns 72, 72b, 82a, 82b arranged with overfeed or crimp it is to use high strength or high modulus yarns like HT (high tenacity) polyester, aramid fibers, PVA (polyvinylacetate), glass, carbon, basalt, HT polyethylene (high tenacity), or even fibers such as Vectran ® (aromatic polyester), etc...
  • HT high tenacity
  • aramid fibers polyvinylacetate
  • PVA polyvinylacetate
  • glass carbon
  • carbon basalt
  • HT polyethylene high tenacity
  • Vectran ® aromatic polyester
  • polypropylene in the position of the yarns 71, 81a or 81b and a high modulus fiber insensitive to an alkaline medium such as PVA for the yarns 72, 72b, 82a or 82b.
  • the binding threads can be standard, and typically made of polyester or polyethylene. Indeed, their low resistance allows a fusible effect in phase 1 (zone A) to allow passage to phase 2 (zone B, B').
  • the geotextile of the invention can also have a woven structure, and no longer a knitted one.
  • the figures 9 and 10 represent two embodiments implementing such a woven structure.
  • the figure 10 illustrate another weave, in which we find exactly the same principle but with two different sets of threads in addition to the basic taffeta 100, 101.
  • the threads 101 of the base fabric only come into play when they are "unwavy"; they are based on the most efficient material in terms of mechanical properties and act on the second part (zone B) of the geosynthetic's tensile curve.
  • the wires 102 and 102' are stressed immediately when the geosynthetic is subjected to traction, that is to say corresponding to zone A of the curve of the figure 5 .
  • the yarns 102 and 102' have floats of different lengths, and therefore different embuvages, in addition to the different type of materials constituting them, different slopes of the starting tensile curves are obtained. More specifically, a traction curve with three successive slopes is obtained, as illustrated on the figures 6A and 6B .
  • the figures 9B and 10B are schematic representations of the weaves, to program them on the looms.

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Description

    DOMAINE TECHNIQUE
  • L'invention est relative à un géosynthétique, soit géotextile, géogrille ou encore géotextile géocomposite appliqué dans le domaine du génie civil, et plus particulièrement, dans le domaine de renforcement des sols lors de la réalisation d'ouvrages de type voies routières ou ferroviaires. On peut également trouver ce type de situation sous des bassins de rétention ou de traitement d'eau ou encore dans le cadre d'autres types d'ouvrages, comme les ouvrages hydrauliques ou les installations de stockage de déchets.
  • Ce géosynthétique est réalisé de telle sorte qu'il apporte un renforcement des sols dans un ouvrage de génie civil pour lui assurer une performance de résistance élevée, notamment dans le cas de cavités ou failles entraînant un risque d'affaissement ou d'effondrement, ou un renforcement des plateformes de transfert de charges sur des inclusions rigides de type pieux.
  • Le géosynthétique objet de l'invention se différencie des matériaux connus de l'art antérieur par son comportement sous effort de traction. Ainsi, il présente un très faible module (c'est-à-dire la pente de la courbe donnant l'effort de traction en ordonnées en fonction de l'allongement en abscisses) au premier niveau d'allongement permettant une déformation initiale rapide résultant d'un effondrement ou d'un affaissement local ou sur inclusions rigides de type pieux. Puis lors d'un allongement ultérieur, un module plus élevé permet de développer des propriétés de renforcement nettement plus importantes qui limitent le tassement de l'ouvrage et en assure la sécurité.
    • ART ANTERIEUR
  • Les géotextiles ou géosynthétiques de renforcement sont couramment utilisés dans les ouvrages de génie civil comme armatures de structures soumises à sollicitation.
  • Ils se présentent sous la forme de nappes, dont les conditions d'utilisation sont définies et appliquées en respect des règles et codes de la construction. Ils doivent assurer la longévité des ouvrages et apporter la sécurité et la pérennité de ceux-ci en relation avec leur utilisation.
  • Ils agissent, jusqu'à présent, toujours en armature à réaction immédiate, c'est-à-dire en s'opposant au mouvement de sol, l'objectif étant de rester le plus proche possible de l'état initial.
  • Pour cela tous les géotextiles ou géosynthétiques proposés à ce jour sont réalisés avec des fibres de haut module de traction et avec le minimum d'embuvage (rapport entre la longueur des fils et la dimension du tissu dans la même direction) de façon à s'opposer aux efforts, même en cas de déformation limitée.
  • De façon à perfectionner ces matériaux en apportant des solutions économiques, on a proposé, par exemple dans les documents FR 2 767 344 ou FR 2 932 820 , de mettre en œuvre des fibres de nature différente afin de conférer auxdits matériaux un comportement différent, et plus particulièrement en introduisant des fibres de module plus élevé pour les conditions de service usuelles. Les courbes de traction de ces géosynthétiques montrent une capacité de réaction en deux temps agissant avec décalage lors de leur sollicitation.
  • Plus précisément, on induit une réaction immédiate du géosynthétique, tendant à s'opposer à la déformation dudit géosynthétique en utilisant en particulier les caractéristiques de l'une des fibres présentant le plus haut module de déformation au départ, suivie d'une réaction différée obtenue par une seconde fibre à plus fort allongement, permettant un effet de type « parachute de sécurité », c'est-à-dire évitant une rupture dudit géosynthétique, et partant, les conséquences d'une telle rupture de type chute d'une voiture ou d'un train en suite de la survenance d'une faille ou autre..
  • Or, dans le cas particulier des sols susceptibles de présenter des déformations locales de type cavité ou fontis, on souhaite pouvoir être alerté de la survenance de l'effondrement ou de l'affaissement consécutif à l'apparition d'un tel phénomène, tout en limitant les conséquences dudit phénomène sur l'ouvrage. De même dans le cas des plateformes de transfert de charge à la base des remblais sur inclusions rigides ou sur pieux, on souhaite dans un premier temps laisser le transfert de charge se mettre en place au-dessus des inclusions, avant de limiter les déformations. C'est l'objet de la présente invention.
  • De fait, dans le cas de tels ouvrages, l'état antérieur de la technique consiste à procéder au dimensionnement du géosynthétique de la façon suivante :
    • détermination de la flèche maximale admissible pour le géosynthétique afin de garantir un niveau de tassement maximum en surface du remblai recouvrant ledit géosynthétique; cette flèche maximale admissible du géosynthétique correspond à une déformation maximale (εmax) de celui-ci ; il s'en suit la définition d'un module minimum du géotextile correspondant à cette déformation (εmax), garantissant la flèche maximale du géosynthétique et donc le tassement maximum en surface ;
    • détermination de la traction admissible minimum pour reprendre les efforts transmis par le remblai situé au-dessus de la cavité ou de la faille ; de fait, il s'infère des éléments des figures 3A et 3B que plus la flèche admissible du géotextile est importante, moins l'effort de traction nécessaire, et donc admissible, du géosynthétique est élevé.
  • Un raisonnement analogue peut être tenu pour le calcul de géosynthétique de renforcement dans les matelas de répartition de charge sur inclusions.
  • Par « tassement », on désigne la déformation de l'ouvrage visible en surface.
  • Par « flèche », on désigne la différence entre la cote initiale du géosynthétique lorsque la nappe est positionnée à l'horizontale, et la cote atteinte par ladite nappe au point le plus bas de la déformée.
  • La déformation du géosynthétique désigne l'allongement local de celui-ci (exprimé en %) sous l'effet de la sollicitation en traction.
  • Le module d'un géosynthétique pour une déformation ε donnée est le quotient de la force de traction sur la déformation.
    • OBJET DE L'INVENTION
  • La présente invention est relative à un géosynthétique de renforcement de sols, notamment dans de telles situations de cavités, de failles ou de plateformes de transfert de charge, présentant un comportement en deux étapes :
    • une première étape autorisant une déformation visible ou en tout cas mesurable par un capteur de l'effondrement ou de l'affaissement, et donc dans laquelle le géosynthétique est susceptible de se déformer de manière relativement importante ;
    • une seconde étape stoppant cette déformation, bloquant et à tout le moins limitant fortement l'allongement dudit géosynthétique.
  • A cet effet, l'invention propose un géosynthétique de renforcement présentant au moins deux zones d'allongement différentes sous tension selon au moins une direction, respectivement :
    • une première zone d'allongement important pour une déformation du géosynthétique comprise entre 0% et une limite comprise entre 0,5 et 6 % de déformation selon au moins une direction pour des tensions comprises entre 0 et 10 à 400 kN/m correspondant à cette déformation limite;
    • une deuxième zone d'allongement, au-delà de ladite première zone d'allongement, caractérisée par une déformation maximale comprise entre 2 et 20 % de déformation selon au moins une direction pour des tensions comprises entre 100 et 3000 kN/m correspondant à cette déformation maximale.
  • Le différentiel des capacités d'allongement résulte de la nature des fils constitutifs du géosynthétique et /ou de la structure dudit géotextile par exemple par la création d'un embuvage des fibres.
  • Le géosynthétique de l'invention permet d'obtenir un matériau avec une courbe de traction à au moins double pente. Le produit présente notamment dans la première zone d'allongement un module très faible (voire quasi nul), puis dans la deuxième zone d'allongement un haut module différé (valeur 500 à 3000 kN/m au moins, voire beaucoup plus.
  • L'invention peut prévoir en outre une troisième zone d'allongement, avec soit un module intermédiaire (création d'un effet « parachute » de sécurité - Cf. ci-dessus), soit un module plus élevé apportant une sécurité ultime en cas de risque d'agrandissement de la cavité à de très grandes dimensions (de 5 à 15 ou 30 mètres de diamètre ou de largeur).
  • L'objectif est de renforcer un sol à risque, c'est-à-dire susceptible de voir apparaître des cavités ou des failles, en intégrant dans ce dernier une fonction d'avertisseur assurée par la déformation initiale du géotextile, rendant détectable, notamment visuellement, un tassement limité de l'ouvrage.
  • Cette détection sera perceptible soit à la surface de l'ouvrage et sera alors visuelle ou instrumentée, soit par mesure au niveau du géosynthétique positionné sous le remblai. Une telle instrumentation est par exemple constituée de fibres optiques associées à un réseau de Braggs ou de type Brillouin, d'extensomètres collés ou rapportés sur le géosynthétique, ou de tout autre moyen apte à détecter une modification d'une grandeur physique, telle qu'une longueur. Ces systèmes de détection instrumentée sont intégrés dans la construction textile ou rapportés dans une étape ultérieure par collage ou tout autre moyen de fixation.
  • Par ailleurs, on démontre que dans le cas de formation de cavités ou encore dans le cadre de la réalisation de matelas de répartition de charge sur inclusions rigides, ou sur des pieux régulièrement espacés, le fait d'accepter une certaine déformation initiale permet de limiter la résistance nécessaire du géosynthétique.
  • En effet, le géosynthétique doit être dimensionné en fonction de la taille maximale attendue de la cavité ou de la faille sur le site considéré. Pour le tassement maximum en surface, cela fige la flèche maximale dudit géosynthétique, et donc le module minimum à la déformation maximale du géosynthétique (εmax).
  • Dans le cas d'un géotextile usuel mono-matière, donc assimilé par simplification pour le raisonnement à un mono-module (module unique pour toutes les déformations inférieures à (εfmax), lors de l'ouverture initiale de la cavité ou de la faille, par exemple pour le quart (ou la moitié) du diamètre de la cavité ou de la largeur de la faille, la flèche du géosynthétique et sa déformation (εint) pour cette phase intermédiaire sont très réduites. Cette flèche pourra être de l'ordre de 10 (3 à 15) fois plus faible que la valeur tolérée pour le dimensionnement.
  • Il s'en suit que les déplacements de surface du remblai ne sont pas observables, et que, même pour le géosynthétique, les déformations sont souvent trop faibles pour être mesurables par instrumentation directe (fibre optique ou extenso mètre).
  • Il est évident que le géotextile est largement surdimensionné pour la phase initiale d'ouverture de cavités c'est-à-dire lorsque celle-ci est plus petite que la taille maximale prévue au cahier des charges, principalement pour deux raisons :
    1. 1. le géotextile est conçu pour une cavité plus grande.
    2. 2. le géotextile est conçu pour résister dans le temps avec un matériau (polymère) qui flue, c'est-à-dire dont l'allongement, lorsqu'il est soumis effectivement à une sollicitation, augmente avec le temps. Le géotextile est donc surdimensionné pour que sa résistance soit encore suffisante après 2, 10, 25 ou 100 ans selon le cahier des charges.
  • L'invention propose un géosynthétique apte à se déformer lors de la phase d'ouverture de la cavité, ou de la faille, tout en garantissant les spécifications, tant en terme de tassement qu'en terme de résistance, pour la configuration finale du cahier des charges
  • Pendant la phase d'ouverture, par exemple pour le quart (voire la moitié) du diamètre de la cavité ou de la largeur de la faille, le géosynthétique de l'invention laisse se produire le tassement tout en assurant la stabilité de l'ouvrage et en garantissant le respect du cahier des charges, et le tassement admissible du remblai en surface. Il permet ainsi d'obtenir des déformations intermédiaires (εint) très supérieures à celles obtenues avec un mono module (de l'ordre de 2 à 3 fois). Ceci permet alors d'atteindre des niveaux de déformation facilement mesurables dès le début du phénomène de formation de la cavité ou de la faille, et ainsi d'étudier ou surveiller l'évolution de la situation pour intervenir si nécessaire avant risque de rupture ou simplement planifier la remise en état de l'ouvrage.
  • Ensuite lors de la progression de l'ouverture résultant de la cavité ou de la faille jusqu'à la configuration finale, le module plus élevé permet au géosynthétique de s'opposer aux déplacements importants du sol, garantissant la stabilité de l'ouvrage suivant les spécifications.
  • Il peut être rencontré dans le cadre d'ouvrages à réaliser des risques de formation de très grandes cavités, dont le diamètre est de plus de 5 m, pouvant aller jusqu'à 10 ou 30 mètres.
  • Dans ce cas, les solutions alternatives aux géosynthétiques sont très coûteuses. Les solutions mettant en œuvre les géotextiles classiques sont elles-mêmes limitées par le niveau de résistance ultime requis, typiquement de 2000 à 6000 ou 8000 kN/m, éventuellement en plusieurs couches.
  • Ces solutions peuvent nécessiter de la très haute résistance avec des polymères à très haut module de type aramide.
  • L'invention permet de proposer une solution au moins au niveau de la sécurisation, en acceptant une déformation apparente significative, mais en faisant travailler le polymère une fois l'effet membrane, c'est-à-dire la répartition des efforts dans les différents directions de sollicitation, déjà bien en place.
  • On peut même travailler en trois modules progressifs, ce qui permet de n'utiliser le polymère le plus résistant et le plus cher qu'en cas ultime de très grande ouverture, mais au maximum de son efficacité pendant une durée limitée avant réparation dans la mesure où il n'aura pas subi de fluage préalable, n'ayant pas été sollicité.
  • De manière analogue, le produit multi module de l'invention, présentant un module élevé décalé par rapport à l'origine, présente des avantages dans d'autres applications de type inclusions rigides. Le géosynthétique est alors installé à la base ou jusqu'à mi-hauteur (éventuellement en plusieurs nappes) de la couche de transfert de charge au-dessus des inclusions rigides. Une déformation initiale, avant sollicitation du géosynthétique dans la zone à module élevé, permet une déformation qui réduit la résistance maximale nécessaire dudit géosynthétique, ou améliore le report de charge sur les inclusions. Ce géosynthétique permet une première répartition du transfert des charges sur les inclusions rigides avant de s'opposer aux déformations ultérieures et à long terme grâce au module plus élevé.
  • Dans une telle application, la mise en place du remblai s'effectue en deux temps : une première étape de dépôt d'une partie du remblai, suivie d'un compactage induisant la déformation du géosynthétique pour sa mise en place et sa mise en tension. On observe des ondulations de la couche de remblai mise en place, que l'on vient combler lors d'une deuxième étape par rajout de remblai, qui ne se déforme presque plus au compactage, le géosynthétique travaillant alors dans la zone de module élevé.
  • Selon une première forme de réalisation de l'invention, le géosynthétique est une structure tricotée réalisée par technologie à maille jetée, intégrant en chaîne (sens production) une première série de fils rectilignes, et une seconde série de fils liés à d'éventuels fils de trame (disposés en sens travers), ou à un éventuel matériau support (cas d'un géocomposite, et par exemple constitué par un tissé, un non-tissé, une structure tricotée, un film, une membrane, voire plusieurs couches de ces matériaux.) par des fils de liage aptes à leur conférer une ondulation d'amplitude choisie en fonction de l'embuvage souhaité et corollairement, de la loi de comportement, et en particulier les limites des zones de déformation dudit géosynthétique.
  • Selon une seconde forme de réalisation de l'invention, le géosynthétique est une structure tissée, constituée par une base à armure toile ou taffetas, avec des fils sous forme flottée en chaine ou en trame, c'est-à-dire passant sur plusieurs fils de chaine ou de trame, la quantité de fils de chaine ou de trame passés conditionnant la loi de comportement, et en particulier les limites des zones de déformation dudit géosynthétique sous l'effet de traction immédiate. Les flottés, étant moins ondulés, se mettent immédiatement en tension lors de la sollicitation en traction du géosynthétique, ce qui correspond à la première zone de la courbe effort/déformation.
  • Selon l'invention, les fils constitutifs de la structure ainsi qu'éventuellement les fils de liage sont réalisés à partir de fibres à haute résistance à la traction, et de préférence choisies dans le groupe comprenant le PET (polytéréphtalate d'éthylène), le polyamide, le polypropylène, le polyéthylène, le polyvinyl acétate, les polyester aromatiques (par exemple le Vectran®), l'aramide, le carbone, l'acier, l'acier inoxydable, les fibres biosourcées (acide polylactique, le polybutylène succinate (PBS)), voire des fibres naturelles (coton, chanvre ou lin).
  • Selon une caractéristique optionnelle de l'invention, le géosynthétique peut être associé à un autre géosynthétique susceptible d'assurer de manière supplémentaire les fonctions de drainage, de filtration, de protection, voire d'étanchéité totale ou partielle, d'anticontaminant, de vecteur de miscibilité, de traitement anti-pollution, etc.
  • En résumé le géosynthétique multi-module de l'invention offre des avantages significatifs en termes de performances et de gains économiques. Dans les différentes variantes il permet :
    • de proposer une fonction alerte en cas de survenance de failles ou cavités ;
    • une meilleure efficacité de report de charges en cas d'inclusions rigides ;
    • une conception plus économique du géosynthétique qui travaille avec des flèches plus importantes, nécessitant donc pour une même efficacité des résistances plus limitées, et donc la mise en œuvre de fibres moins onéreuses ;
    • dans le cas des inclusions rigides, une diminution du prix du chantier inhérente à une densité plus faible du maillage nécessaire et à une simplification des têtes d'inclusion ;
    • d'offrir une solution inédite de sécurisation pour les cas de risque de très grandes cavités de plus de 5 mètres qui nécessitent des très grandes résistances.
  • Par ailleurs, le géosynthétique de l'invention peut présenter au moins trois zones d'allongement différentes sous tension selon au moins une direction, respectivement :
    • une première zone d'allongement important pour une déformation du géosynthétique comprise entre 0,5 et 6 % selon au moins une direction pour des tensions comprises entre 0 et 400 kN/m correspondant à cette déformation limite;
    • une deuxième zone d'allongement, au-delà de ladite première zone d'allongement, caractérisée par une déformation maximale comprise entre 2 et 20 % selon au moins une direction pour des tensions comprises entre 100 et 3000 kN/m au moins, correspondant à cette déformation maximale,
    • une troisième zone d'allongement, au-delà de ladite deuxième zone d'allongement, dans laquelle le module des fibres qui le constituent est plus élevé ou plus faible que celui des fibres constituant lesdites première et seconde zones d'allongement.
    BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
  • La manière dont l'invention peut être réalisée, et les avantages qui en découlent, ressortiront mieux des exemples de réalisation qui suivent, données à titre indicatif et non limitatif à l'appui des figures annexées.
    • La figure 1 est une représentation schématique en section d'un ouvrage positionné au-dessus d'une faille ou cavité, mettant en œuvre un géosynthétique.
    • Les figures 2A et 2B illustrent schématiquement deux configurations d'ouvrage sur des inclusions rigides, sans (figure 2A) et avec (figure 2B) plateforme de transfert de charges .
    • Les figures 3A et 3B illustrent, respectivement selon l'art antérieur et selon l'invention le principe mis en œuvre, et notamment l'effet « membrane ».
    • Les figures 4A et 4B sont des vues analogues aux vues 3A et 3B, tendant à illustrer le principe mis en œuvre par l'invention sur des inclusions rigides.
    • La figure 5 est une représentation de la variation du module du géosynthétique de l'invention, avec en abscisse, la déformation, et en ordonnée la tension appliquée. La première zone d'allongement selon l'invention correspond à la partie A sur l'axe des déformations, les zones suivantes aux parties B puis B' (etc)
    • Les figures 6A et 6B sont des courbes analogues à la figure 5 de variantes de l'invention.
    • Les figures 7A, 7B et 7C sont des représentations schématiques de différentes variantes du géosynthétique de l'invention, ce dernier étant alors une structure tricotée.
    • Les figures 8A, 8B et 8C sont d'autres variantes du géosynthétique de l'invention, toujours en mode tricoté.
    • Les figures 9A et 9B illustrent un autre mode de réalisation du géosynthétique de l'invention, ce dernier étant en mode tissé.
    • Les figures 10A et 10B sont des vues analogues aux figures 8A et 8B d'une variante d'exécution.
    DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
  • On a représenté en relation avec la figure 1, l'une des applications privilégiées de l'invention. En l'espèce, le géosynthétique 1 est destiné à supporter le remblai 4, posé sur le sol 2, susceptible de présenter des risques d'effondrement localisés en raison de l'ouverture de cavités ou failles 3. Dans la figure 1, la faille est représentée, mais il est bien évident que lors de la phase de construction, la faille n'existe pas encore.
  • Comme on peut l'observer, lors de la survenance de la faille 3, le géotextile de l'invention surmonté du remblai 4 s'affaisse localement à l'aplomb de ladite faille, cet affaissement étant destiné à être visible ou en tout cas détectable par instrumentation au niveau du géotextile.
  • Dans le cas de structures mises en place à l'aide d'inclusions rigides, c'est-à-dire en général sur des sols mous, il est préalablement planté à intervalles réguliers des pieux 5, sur lesquels va tout d'abord être positionné le géosynthétique 1. Une première couche de remblai 6, appelée également plateforme de transfert de charges, est déposée sur ledit géosynthétique. Le poids et le compactage de cette couche induisent une déformation de l'ensemble en « cuvette » entre deux pieux consécutifs. Ces cuvettes sont comblées lors d'une seconde étape par le dépôt d'une seconde couche de remblai 7.
  • Comme on l'aura bien compris, on veut pouvoir visualiser le tassement de l'ouvrage lorsque celui-ci intervient, par exemple en suite de l'ouverture d'une cavité. Il s'infère des figures 3A et 3B l'influence de la conception du géosynthétique sur ce tassement, observable sur la figure 3A et non sur la figure 3B. L'invention permet de conférer une certaine déformation au géosynthétique, limitée cependant à une flèche maximum, qui détermine de fait les caractéristiques dudit géosynthétique.
  • Une simple décomposition vectorielle permet de démontrer que la force F1 (art antérieur) de traction sur le géosynthétique résultant de la reprise de la charge P (constituée par le remblai + la surcharge de fonctionnement de l'ouvrage) est plus importante que la force F2 (invention) : c'est tout l'intérêt de la première zone à faible module : ainsi la sollicitation en traction F2 est plus faible selon l'invention, ce qui limite le coût de la solution.
  • La flèche du géosynthétique dans la première zone d'allongement va induire, lorsque la déformation εAB est atteinte, la mise en œuvre des caractéristiques dudit géosynthétique dans la zone B (figures 5, 6A et 6B) avec la deuxième série de fibres qui se seront mises en tension,
  • Afin de permettre de telles applications, le géotextile de l'invention présente un comportement particulier, illustré notamment en relation avec la courbe de la figure 5.
  • Ainsi, selon une première partie A, la courbe qui se situe à un certain niveau de résistance R1 calculée pour la mise en place et selon les impératifs du cahier des charges de l'ouvrage, autorise une déformation relativement conséquente du géosynthétique, qui peut aller d'une faible valeur, par exemple 0,5 à 3 % jusqu'à des valeurs plus élevées (2 à 5, voire 6% si nécessaire). On souhaite en effet accepter une déformation du géosynthétique, et corollairement du remblai qui le recouvre, afin d'être détectable, afin de jouer le rôle d'avertisseur en cas de survenance d'un effondrement ou d'un affaissement consécutif à la formation d'une cavité ou d'une faille. Cette déformation est également souhaitée afin de permettre la mise en tension du géotextile dans le cas d'un ouvrage à réaliser mettant en œuvre des inclusions rigides.
  • Ensuite, la courbe se redresse très fortement en B pour réagir et s'opposer à la déformation du géosynthétique, et corollairement au déplacement du sol ou à l'affaissement ou effondrement lors de la formation d'une cavité ou pour initier la mise en tension du géosynthétique sur les inclusions rigides.
  • On relève ainsi que la pente de la seconde partie de la courbe est très nettement plus élevée que celle de la première partie.
  • On comprend alors qu'il s'agit d'une approche radicalement différente des conceptions de renforcement connues de l'art antérieur.
  • On démontre en effet (Cf. supra), que pour reprendre la charge correspondant au remblai additionnée de la surcharge de fonctionnement de l'ouvrage, la résistance nécessaire du géosynthétique est plus faible en cas de flèche plus importante du géosynthétique que la résistance nécessaire en cas de faible déformation initiale.
  • On rappelle que l'effet de foisonnement du sol et l'effet de voûte risquent de rendre invisible la déformation en surface, ce qui n'est pas satisfaisant si le maître d'ouvrage souhaite intervenir ou au moins planifier une intervention dès le début de formation de la cavité ou de la faille pour réparation, afin de sécuriser son ouvrage et ne pas prendre le risque d'un sinistre important ultérieur, lorsque la cavité dépasserait éventuellement en diamètre les valeurs prévues par les géologues.
  • De même, dans le cas d'inclusions rigides, par similitude, pour un même report de charge, la résistance nécessaire dans le cas de la figure 4A est plus faible que dans le cas de la figure 4B. Et surtout en corollaire avec un niveau de résistance équivalente, la charge reprise est plus élevée dans le cas de la figure 4A que dans celui de la figure 4B. Au sein de ces figures, P représente le poids du remblai, R la réaction du sol mou sur le géosynthétique, et Tv la composante verticale de la tension appliquée sur ledit géosynthétique.
  • De plus, la méthode de mise en place du géotextile de l'invention en deux étapes, la première pour assurer la mise en tension du géotextile, et la seconde pour finaliser le remblai, assure un report de charge plus important sur les inclusions rigides, permettant une conception plus économique des inclusions : ainsi, en augmentant l'espacement autorisé entre les inclusions (maillage), il est possible d'en diminuer la quantité globale.
  • On a représenté en relation avec les figures 6A et 6B des courbes analogues à celle de la figure 5. Le démarrage de ces courbes est sensiblement identique à celle de la figure 5, c'est-à-dire une faible pente, suivie d'une pente nettement plus importante, ce dans le but d'aboutir au résultat précité.
  • S'agissant de la figure 6A, la pente s'infléchit (zone C) de façon à rendre visible un tassement de surface de l'ouvrage : dans ce cas, qui peut se produire par exemple en cas d'ouverture de la cavité en plusieurs phases, le géosynthétique joue à nouveau son rôle d'avertisseur et la déformée visible en surface indique la nécessité d'une réparation de l'ouvrage. Néanmoins, le géosynthétique, même déformé, permet une sécurité anti-chute puisqu'il empêche l'effondrement qui serait normalement consécutif à l'ouverture de la cavité.
  • Typiquement, dans cette configuration, les fibres mises en œuvre peuvent être les suivantes :
    • PET ou polypropylène à fort allongement, pour conférer les propriétés à la zone A ;
    • Aramide ou PVA (polyvinyle acétate) pour conférer les propriétés à la zone B ;
    • et PET haute résistance (PET HT) pour la zone C.
  • S'agissant de la figure 6B, la pente augmente encore (zone C') par rapport à la zone B' : ce cas correspond également à l'éventualité d'une ouverture de la cavité en plusieurs phases, mais en supposant cette fois que le cahier des charges n'autorise qu'un tassement supplémentaire très faible : on comprend que dans ce cas, le module du géosynthétique dans cette troisième partie doive être encore plus élevé afin de reprendre des efforts importants en limitant la déformation.(zone D').
  • Dans ce cas, les fibres mises en œuvre peuvent être les suivantes :
    • PET ou polypropylène à fort allongement, pour conférer les propriétés à la zone A ;
    • PET haute résistance (ËT HT) pour la zone B' ;
    • Aramide ou PVA (polyvinyle acétate) pour conférer les propriétés à la zone C'.
  • On a représenté en relation avec les figures 7A à 7C un premier mode de réalisation du géosynthétique de l'invention, celui-ci présentant une structure tricotée. Cette structure tricotée est obtenue selon la technologie à maille jetée.
  • La figure 7A illustre ainsi un premier exemple de construction d'un géosynthétique monodirectionnel (sans trames) répondant à l'application recherchée. Il s'agit d'une représentation schématique dans laquelle une première série de fils 71 est disposée de manière rectiligne dans le sens production (chaine). Une seconde série de fils 72 est introduite selon une structure imposant auxdits fils une ondulation déterminée.
  • Ces ondulations sont obtenues en faisant travailler lesdits fils 72 autour d'une structure de liage, constituée par des fils de liage 73 et 74, par exemple avec deux simples tricots en opposition ou simplement en les « sur » alimentant, ce qui est réalisable avec un double dispositif de contrôle positif de débit illustré sur la figure 8C sur métiers de type spécifique, c'est à dire avec délivraison positive des fils en sens production Rachel. spécifique
  • Ces ondulations des fils 72 génèrent donc un embuvage, dont l'amplitude peut être modulée en fonction de l'importance souhaitée de la zone A des courbes des figures 5 et 6.
  • On comprend alors que lorsque s'exercent les efforts de traction sur le géosynthétique, les fils 71 sont immédiatement sollicités (zone A), et n'intervient la réaction des fils 72 que lorsque l'allongement des premiers fils 71 arrive à rupture ou dépasse le pourcentage d'ondulation des fils 72. Leur intervention résulte alors de la rupture des fils de liaison 73 et 74, induisant de facto leur « désondulation », c'est-à-dire l'allongement du textile lorsque l'embuvage des fils se résorbe lors de la mise sous tension.
  • Autrement dit, la « désondulation » des fils 72 intervient alors que s'exerce un allongement du geosynthétique autorisé par déformation de la structure de liaison, laquelle est constituée de fils 73 et 74 eux-mêmes à fort allongement, et éventuellement jusqu'à la rupture.
  • Si l'ondulation est programmée pour x % d'allongement, et par exemple 0,5 à 3%, les fils 72 ne commenceront à intervenir qu'à partir de cette valeur. Au-delà de cette dernière, il y a addition des résistances des fils 71 et 72, et une courbe résultante (zone B ou B'), dont la pente ou le module seront définis par les caractéristiques des fils utilisés.
  • Plusieurs types de structure ou de chemins de fils 72 sont possibles.
  • Par exemple, les fils 72 peuvent n'être reliés que toutes les « n » rangées de mailles de façon à n'introduire qu'un très faible décalage. Ainsi dans la figure 7B, le liage des fils 72b peut être modifié avec une liaison sur le fil maillant seulement toutes les quatre rangées permettant un embuvage plus faible lorsque cela est recherché.
  • La figure 7C illustre également une variante de structure de fond différente pour le liage. D'autres types de liage et d'armures peuvent être envisagés, le point commun étant toujours un embuvage contrôlé des fibres assurant le deuxième niveau de résistance et de déformation
  • Dans ces trois exemples de géosynthétique monodirectionnel, on n'a pas introduit de trame. Il peut alors être nécessaire de travailler avec quatre jeux de fils, donc avec quatre barres de guidage de fils différentes.
  • Les figures 8A et 8B représentent d'autres constructions, dans lesquelles les fils 82a et 82b évoluent avec une plus grande amplitude sur des liages adaptés, par exemple sous forme de trames sectionnelles sous deux aiguilles avec des liages chaînette, double tricot ou autre, autorisant avec précision cette évolution d'une part, et permettant une certaine latitude de déplacement des fils ondulés 82a et 82b, lors de leur sollicitation en traction d'autre part.
  • On comprend alors que le chemin parcouru par ces fils 82a et 82b est plus long que celui des fils rectilignes 81a et 81b et qu'ils réagissent à retardement par rapport à ces derniers.
  • La courbe résultante (zone A) à relativement faible pente, peut alors présenter une première partie plus longue.
  • Dans l'exemple de la figure 8B, on a introduit des trames transversales illustrées en traits discontinus, offrant la possibilité de n'utiliser que trois barres de guidage de fils car il est possible dans un tel cas de n'avoir qu'un seul jeu de fils de liages 83b. Ainsi, il est possible de réaliser un géosynthétique sous forme de grille, ou d'obtenir une résistance accrue en sens trame. En outre, cette construction s'avère plus économique.
  • Dans l'exemple de la figure 8A, des variantes des fils de liage 83a et 84a sont illustrées.
  • Par ailleurs, il peut être envisagé de conférer une fonction supplémentaire au géosynthétique, notamment de séparation et/ou de filtration du sol. A cet effet, on peut rajouter directement lors de l'étape de fabrication, un non-tissé, un tissé ou un voile 86.
  • La figure 8C est un autre exemple de construction du géosynthétique de l'invention, dans lequel tous les fils ou câblés sont disposés sur une même ligne de guidage (désignée barre de guide fils), mais avec une double alimentation positive à débit différent. Cette solution est possible lorsque l'écart ou le déphasage recherché entre la première partie de la courbe (zone A) et la seconde partie de la courbe (zone B) est relativement faible.
  • L'enfilage des fils ou câblés est alors réalisé avec, par exemple, la répétition de un fil de type 81b, puis un fil de de type 82b.
  • Pour parvenir aux performances recherchées, le choix de la nature des fils composant le géosynthétique en question est très précisément adapté aux conditions spécifiques de l'ouvrage et du chantier.
  • Pour les fils rectilignes 71, 81a, 81b qui interviennent immédiatement dans la réaction du matériau, on peut opter pour des fils de haute résistance mais présentant une courbe d'allongement longue, c'est-à-dire avec un allongement élevé à la rupture, par exemple de l'ordre de 5 à 20 %.
  • Ce peut être du polyester standard ou type rétracté avec courbe à allongement élevé), du polyamide, du polypropylène ou du polyéthylène haute résistance mais d'allongement à la rupture de l'ordre de 20%.
  • D'autres fibres peuvent être utilisées encore, qu'elles soient synthétiques, chimiques voire naturelles, en fonction des impératifs de l'ouvrage.
  • Pour les fils de haut module 72, 72b, 82a, 82b disposés avec suralimentation ou ondulation, il s'agit d'utiliser des fils de haute résistance ou de haut module comme le polyester HT (haute ténacité), les fibres d'aramide, de PVA (polyvinylacétate), le verre, le carbone, le basalte, le polyéthylène HT (haute ténacité), ou encore les fibres telles que le Vectran® (polyester aromatique), etc...
  • Le choix de ces combinaisons de matières pour les deux types de fils est déterminé par les impératifs calculés de renforcement de l'ouvrage en termes de résistance à court et long terme. Il est également tenu compte de la compatibilité chimique, notamment en fonction du milieu d'application.
  • Par exemple, on peut combiner du polypropylène en position des fils 71, 81a ou 81b et une fibre haut module insensible en milieu alcalin comme le PVA pour les fils 72, 72b, 82a ou 82b.
  • Les fils de liage peuvent quant à eux être standard, et typiquement en polyester ou en polyéthylène En effet, leur faible résistance permet un effet fusible en phase 1 (zone A) pour permettre le passage en phase 2 (zone B, B').
  • Le géotextile de l'invention peut également présenter une structure tissée, et non plus tricotée.
  • De par l'ondulation obligatoire autour des trames, lesquelles sont indispensables à la construction même d'un tissé, on dispose de l'effet de retardement attendu lors de la mise en traction dudit géosynthétique.
  • Les figures 9 et 10 représentent deux exemples de réalisation mettant en œuvre une telle structure tissée.
  • Il s'agit d'armures de type « Cannelé » dans lesquelles il y a plusieurs jeux de fils avec des flottés en chaine plus ou moins longs.
  • Beaucoup d'armures répondent à ces possibilités de jeux de fils avec des ondulations, engendrant une différenciation en terme de comportement ; on peut notamment citer les satins,
  • Dans ces armures, on a généralement un fond régulier avec un « taffetas » ou armure toile 90 avec toujours un passage une fois sur la trame et une fois sous la trame ; c'est le cas des fils 91 et 101.
  • Dans l'exemple des figures 9, on introduit ensuite des fils 92 qui passent sur plusieurs trames selon un programme prédéfini et qui donc, demeurent rectilignes sur une certaine distance sous forme de « flottés ».
  • Lors de la mise en traction du géosynthétique, on comprend que les fils 92, qui ont un faible embuvage, sont immédiatement sollicités, alors que les fils 91 doivent être « désondulés » avant de réagir. Cette « désondulation » intervient après rupture des fils 92 ou allongement très important de ces fils 92.
  • On a bien, en jouant d'une part sur cette armure et d'autre part sur le type de fil utilisé (nature et comportement mécanique), une courbe de traction résultante à double pente du type de celle de la figure 3.
  • Les figures 10 illustrent une autre armure, dans laquelle on retrouve exactement le même principe mais avec deux jeux de fils différents en plus du taffetas de base 100, 101.
  • Les fils 101 de la toile de base n'interviennent que lorsqu'ils sont « désondulés » ; ils sont à base de la matière la plus performante en terme de propriétés mécaniques et agissent sur la seconde partie (zone B) de la courbe de traction du géosynthétique.
  • Les fils 102 et 102' sont sollicités immédiatement lorsque le géosynthétique est soumis à la traction, c'est-à-dire correspondant à la zone A de la courbe de la figure 5.
  • Si, comme représenté sur la figure 10A, les fils 102 et 102' ont des flottés de longueurs différentes, et donc des embuvages différents, en plus du type différent de matières les constituant, on obtient des pentes différentes de courbes de traction de départ. Plus spécifiquement, on obtient une courbe de traction à trois pentes successives, ainsi qu'illustrée sur les figures 6A et 6B.
  • Les figures 9B et 10B sont des représentations schématiques des armures, pour les programmer sur les métiers à tisser.

Claims (8)

  1. Géosynthétique de renforcement de sols présentant une courbe de déformation dont la pente représente le module du géosynthétique, avec en abscisse la déformation et en ordonnée la tension appliquée, avec
    au moins deux zones d'allongement différentes sous tension selon au moins une direction, respectivement :
    • une première zone (A) d'allongement important pour une déformation du géosynthétique comprise entre 0% et une limite comprise entre 0,5 et 6 % selon au moins une direction pour des tensions comprises entre 0 et 10 à 400 kN/m correspondant à cette déformation limite;
    • une deuxième zone (B) d'allongement, au-delà de ladite première zone d'allongement (A), avec une déformation maximale comprise entre 2 et 20 % selon au moins une direction pour des tensions comprises entre 100 et 3000 kN/m au moins, correspondant à cette déformation maximale, caractérisée par une pente de la courbe plus élevée que celle de la première zone d'allongement (A),
    le différentiel des zones d'allongement résultant de la nature des fils constitutifs du géosynthétique et/ou de la structure dudit géosynthétique.
  2. Géosynthétique de renforcement de sols selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une structure tricotée réalisée par technologie à maille jetée, intégrant en chaine une première série de fils rectilignes (71, 81), et une ou plusieurs séries de fils de chaîne (72, 82) liés aux éventuels fils de trame ou à un éventuel matériau support par des fils de liage aptes à leur conférer une ondulation d'amplitude choisie en fonction de l'embuvage souhaité et corollairement, de l'importance de la loi de comportement, et en particulier les limites des zones de déformation que l'on souhaite conférer audit géosynthétique.
  3. Géosynthétique de renforcement de sols selon la revendication 2, caractérisé en ce que le matériau support est constitué par un tissé, un non-tissé, une structure tricotée, un film, une membrane, voire plusieurs couches de ces matériaux.
  4. Géosynthétique de renforcement de sols selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une structure tissée, constituée par une base à armure toile ou taffetas, de type satin ou cannelé avec insertion de fils sous forme flottée en chaine ou en trame, c'est-à-dire passant sur plusieurs fils de chaine et ou de trame, la quantité de fils de chaine ou de trame passés déterminant le comportement du géosynthétique sous l'effet de traction immédiate.
  5. Géosynthétique de renforcement selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les fils constitutifs de la structure sont réalisés à partir de fibres à haute résistance à la traction, et de préférence choisies dans le groupe comprenant le PET, i.e. le polytéréphtalate d'éthylène, le polyamide, le polypropylène, le polyéthylène, le polyvinyl acétate, les polyester aromatiques, l'aramide, le carbone, l'acier, l'acier inoxydable, les fibres biosourcées telles que l'acide polylactique, le polybutylène succinate (PBS), voire des fibres naturelles telles que le coton, chanvre ou lin par exemple.
  6. Géosynthétique de renforcement de sols selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est associé à un ou plusieurs couches de matériaux de type tissé, un non tissé, ou un tricot susceptible d'assurer de manière supplémentaire les fonctions de drainage, de filtration, d'anti-contaminant, de vecteur de miscibilité, d'étanchéité totale ou partielle, de traitement anti-pollution.
  7. Géosynthétique de renforcement de sols selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il intègre dans la construction textile ou rapporté dans une étape ultérieure par collage ou tout autre moyen de fixation, un procédé de mesure de déformation de type fibre optique à réseau de Braggs ou et type Brillouin ou équivalent ou des extensomètres.
  8. Géosynthétique de renforcement de sols selon la revendication 1, dont la courbe de déformation comprend une troisième zone (C) d'allongement, au-delà de ladite deuxième zone (B) d'allongement, dans laquelle le module du géosynthétique est plus élevé ou plus faible que celui desdites première et seconde zones d'allongement.
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