WO2006030076A1 - Geocomposite de drainage et son procede de fabrication - Google Patents

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WO2006030076A1 PCT/FR2005/001654 FR2005001654W WO2006030076A1 WO 2006030076 A1 WO2006030076 A1 WO 2006030076A1 FR 2005001654 W FR2005001654 W FR 2005001654W WO 2006030076 A1 WO2006030076 A1 WO 2006030076A1
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geocomposite
mini
drains
series
draining
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Inventor
Yves Durkheim
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Ducal S.A.R.L.
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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B11/00—Drainage of soil, e.g. for agricultural purposes
    • E02B11/005—Drainage conduits

Definitions

  • the present invention relates to a drainage geocomposite applied to drainage, for example soils or creations of civil engineering, and its manufacturing process.
  • various geocomposite materials for soil drainage or creations of civil engineering consist of draining geotextiles often including a geospacer all between two layers of geotextiles filtering.
  • the geospacer consists of annealed and perforated tubes, helical springs or an axis provided with fins, thus providing continuous passages for the drainage of the interstitial water.
  • the geocomposite may consist of a filtering layer and a draining layer, the geo-spotter being most often in a gusset between the two layers.
  • the layers, both draining and filtering are made of nonwoven fibers and are then bonded together either by gluing or by sewing cords that run along the geo-repellents to create the geocomposite.
  • the assembly by gluing can alter the filtering qualities of the geomaterial, some geocomposites are assembled with the method of needling.
  • the patents FR 2 746424 and EP 0 962 754 describe geotextiles comprising at least one filtering layer and at least one draining layer. assembled by this method of needling.
  • an array of electrodes between the two layers is arranged an array of electrodes.
  • For the patent FR 2 746 424 are drains uniformly perforated over the entire periphery of the rings which are inserted between the two layers.
  • Such embodiments have certain disadvantages. Indeed, geomaterials made according to the aforementioned techniques may have a low resistance to internal shears which limit their use to flat or slightly inclined surfaces.
  • the embodiments in which the plies are glued or stitched together do not make it possible to offer a geomaterial having a uniform and constant porometry because the inter-ply bonds are not homogeneous, especially at the seams or collages. The multiplication of steps in some cases complicates the techniques. Finally, the uniform perforation of the drains does not allow good evacuation of the interstitial water when the materials have been subjected to compressions.
  • the object of the present invention is to overcome certain disadvantages of the prior art by proposing a geocomposite which has an internal shear strength such that it can be used in the drainage of steep slopes, whose filter faces have a uniform and constant porometry. and whose filtering quality is not impaired.
  • a method of manufacturing a geocomposite comprising a draining layer on which perforated annular perforated mini-drains are arranged parallel to each other, and at least one filtering sheet covering the mini-drains, characterized in that: in a first step, the various components are superimposed as indicated above,
  • a geocomposite comprising a draining layer on which perforated annular perforated mini-drains are arranged parallel to each other, and at least one filtering sheet covering the perforated annealed drains, characterized in that the draining layer and the layers Filtering agents are interconnected by the needling technique.
  • the assembly of the various elements constituting it is done by simultaneous passage of these different components in a machine needling.
  • the webs constituting the geocomposite are manufactured according to the nonwoven needle-punch technique.
  • the annealed mini-drains are perforated along two alternating axes at approximately 90 °.
  • each groove of a mini-drain is provided with two diametrically opposed perforations.
  • the mini-drains are located in spaces formed between the needled parts of the draining layer and at least one filtering layer.
  • the material consists of a filter sheet on which is fixed the entire draining sheet, mini-drains and filtering web.
  • the constituent materials of the various elements composing it are rot-proof materials.
  • spaces are formed in the needle board of the needling machine for the passage of pipes.
  • the needling machine is a simple typing machine.
  • FIG. 1a represents a sectional view of the geomaterial according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 1b represents a sectional view of the geomaterial according to a second embodiment of the invention
  • FIG. 2 represents a general view of a drain used in the geomaterials according to the invention
  • FIG. 3 schematically represents the machine that makes it possible to obtain the material according to the invention
  • FIG. 4a represents, magnified, a needle of the needling machine according to the invention
  • FIG. 4b shows a sectional view of the component parts of the needling machine according to the invention.
  • the invention relates to a geocomposite consisting of at least two plies which have essentially different hydraulic and mechanical properties, and a plurality of geo-abrasives, as well as its manufacturing method.
  • geocomposite consisting of at least two plies which have essentially different hydraulic and mechanical properties, and a plurality of geo-abrasives, as well as its manufacturing method.
  • (1) consists of a first sheet with filtering properties (30), this sheet is nonwoven needled. On this sheet is a tablecloth with draining properties (4), also nonwoven needled.
  • the two filter sheets (30) and draining (4) are interconnected by the needling technique (42).
  • On this draining ply (4) are arranged, parallel to each other, at selected distances depending on the destination of the geomaterial, annealed mini-drains (5) and perforated along two axes alternating at approximately 90 °.
  • Each groove (52) of a mini-drain (5) is provided with two perforations (51) diametrically opposed.
  • This layer of mini-drains (5) is covered with a filter mat (31) needled nonwoven.
  • the mini-drains (5) are resistant to compression, which allows the water to always be evacuated even when the geomaterial (1) is buried in the ground.
  • the filtering web (31) and the drainage layer (4) are also linked together by the needling technique (41). However, during the needling of these two plies (31, 4), spaces (53) are formed in which are located the mini-drains (5).
  • the mini-drains (5) are therefore related to the structure of the geomaterial (1) since they are already set up between the draining (4) and filtering (31) layers at the time of their needling.
  • the geocomposite (2) consists of a first sheet with draining properties (4), this sheet (4) is nonwoven needled. On this draining sheet (4) are arranged, parallel to each other, at selected distances, depending on the destination of the geomaterial (2), ringed mini-drains (5). This layer of mini-drains (5) is covered with a filter layer (31), also nonwoven needled.
  • the draining ply (4) and the filter ply (31) are interconnected by the needling technique (42). However, during the needling of the two plies (4, 31) constituting the geomaterial (2), spaces (53) are formed in which are located the mini-drains (5).
  • the various elements (30, 4, 5, 31) constituting the geocomposite (1, 2) according to any of the embodiments of the invention consist of rot-proof materials such as polypropylene.
  • the purpose of the filtering webs is to protect the drainage layer (4) from clogging with fine particles.
  • Such plies therefore have a porometry adapted to this function, as well as the draining ply to a porometry adapted to its function.
  • the assembly of the various constituent elements (30, 4, 5, 31) of the geocomposite (1, 2) according to the invention is made by simultaneous passage of these different components (30, 4, 5, 31) in a machine arranged at this effect to simplify the manufacture of the product.
  • the assembly method consists of driving the various components (4, 5, 31) of the material according to the invention from the respective rollers (40, 50, 300). These different components are superimposed as previously indicated: pipe assemblies (5) spaced apart on the draining ply (4) and the filtering layer (31) on the spaced pipe assemblies (5) and the draining ply (4).
  • the various components thus superimposed are then driven together by a set of drive members (6, 7) to the needling machine (8).
  • the needling machine (8) consists of a needle board (81) having a plurality of needles (82). Each needle (82) has a triangular section and is provided with barbs (821). These barbs (821) allow the constituent fibers of the different plies to intermingle with each other in order to achieve the connection between the plies.
  • the needles (82) of the needle board (81) must be pushed into the plies to be bonded.
  • the needles (82) are guided by a stripper (84) which is a piece provided with holes (841) allowing the needles (82) to pass through, and pass through the various layers of textiles and come to nest in a so-called anvil piece (83).
  • the needling machine (8) is said to be single strike because only a needle board (81) participates in the needling.
  • the anvil (83) has slats (831) separating the different rows of needles (82). Areas without needles (811) of width corresponding to the diameter of the pipes are formed in the needle board (81) to allow the passage of the pipes (5) thus avoiding needling and damaged.
  • the stripper (84) holds the textile webs during the return phase of the needles.
  • the inter-ply connection produced by needling gives the geocomposite (1, 2) according to the invention several qualities.
  • this method of bonding the plies offers a geocomposite having an increased resistance to internal shear. This resistance is such that geomatériau
  • the needling connection also makes it possible to offer a geomaterial whose filter faces have a uniform and constant porometry.
  • a geomaterial whose connections are made by needling has an increased strength in laying and in use because the stresses are applied to the entire mass and not in a few specific points of the structure.
  • the filter quality of the geomaterial is not impaired as is the case with a connection by gluing or sewing.
  • the needling machine (8) can be double-strike with two needle boards (81) facing and interspersed.

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Abstract

La présente invention concerne un géocomposite (1, 2) comportant une nappe drainante (4) sur laquelle sont disposés des mini-drains annelés perforés (5) parallèles entre eux, et au moins une nappe filtrante (31) recouvrant les mini-drains annelés perforés (5). Les nappes drainantes (4) et filtrantes sont liées entre elles par la technique de l'aiguilletage. Les mini drains annelés comportant deux séries de perforations réalisées avec une gorge de décalage, une première série de deux perforations diamétralement opposées est réalisées une gorge sur deux, une deuxième série de deux perforations diamétralement opposées est réalisée une gorge sur deux avec un décalage de 90 degré par rapport à la première série.

Description

Géocomposite de drainage et son procédé de fabrication
La présente invention concerne un géocomposite de drainage appliqué au drainage, par exemple des sols ou des créations du génie civil, et son procédé de fabrication. II est connu dans l'art antérieur divers matériaux géocomposites destinés au drainage des sols ou des créations du génie civil. De tels matériaux sont constitués de géotextiles drainants incluant bien souvent un géoespaceur le tout compris entre deux nappes de géotextiles filtrants. Le géoespaceur est constitué dans le cas présent soit de tubes annelés et perforés, soit de ressorts hélicoïdaux ou d'un axe muni d'ailettes, fournissant ainsi des passages continus de drainage de l'eau interstitielle.
Le géocomposite peut être constitué d'une nappe filtrante et d'une nappe drainante, le géoespaceur se situant le plus souvent dans un gousset compris entre les deux nappes. Les nappes, aussi bien drainantes que filtrantes sont réalisées dans des fibres non tissées et sont ensuite liées entre elles soit par collage soit par des cordons de couture qui courent le long des géoespaceurs afin de créer le géocomposite.
L'assemblage par collage pouvant altérer les qualités filtrantes du géomatériau, certains géocomposites sont assemblés avec la méthode d'aiguilletage.
Une variante de cette méthode est décrite dans le brevet US 5 475 904. Cette méthode comprenant plusieurs étapes. Une étape d'assemblage de deux composés (par exemple une nappe drainante et une nappe filtrante), une étape où les composés sont ensuite entraînés vers la machine à aiguilleter, puis une étape où ils sont liés entre eux. Un espace est ménagé entre les deux composés pour pouvoir après aiguilletage insérer d'autres matériaux notamment liquides qui seront ensuite durcis.
Les brevets FR 2 746424 et EP 0 962 754 décrivent des géotextiles comprenant au moins une nappe filtrante et au moins une nappe drainante assemblées par cette méthode d'aiguilletage. Dans le cas du brevet EP 0 962 754, entre les deux nappes est disposé un réseau d'électrodes. Pour le brevet FR 2 746 424 ce sont des drains perforés uniformément sur toute la périphérie des anneaux qui sont insérés entre les deux nappes. De telles réalisations présentent toutefois certains inconvénients. En effet, les géomatériaux réalisés selon les techniques précitées peuvent présenter une faible résistance aux cisaillements internes ce qui limite leur utilisation à des surfaces planes ou faiblement inclinées. De plus, les réalisations dans lesquelles les nappes sont collées ou cousues entre elles ne permettent pas d'offrir un géomatériau ayant une porométrie uniforme et constante car les liaisons inter-nappes ne sont pas homogènes notamment au niveau des coutures ou des collages. La multiplication des étapes dans certain cas complique les techniques. Enfin, la perforation uniforme des drains ne permet une bonne évacuation de l'eau interstitielle lorsque les matériaux ont soumis à des compressions.
La présente invention a pour but de pallier certains inconvénients de l'art antérieur en proposant un géocomposite qui présente une résistance aux cisaillements internes telle qu'il pourra être utilisé dans le drainage des talus pentus, dont les faces filtrantes présentent une porométrie uniforme et constante et dont la qualité filtrante n'est pas altérée.
Ce but est atteint par un procédé de fabrication d'un géocomposite comportant une nappe drainante sur laquelle sont disposés des mini-drains annelés perforés parallèles entre eux, et au moins une nappe filtrante recouvrant les mini-drains, caractérisé en ce : - dans une première étape, les divers composants sont superposés comme indiqué précédemment,
- dans une seconde étape, les composants ainsi superposés sont entraînés par le biais d'organes d'entraînement vers une machine à aiguilleter, - dans une troisième étape, les composants sont liés entre eux par aiguilletage. Ce but est également atteint par un géocomposite comportant une nappe drainante sur laquelle sont disposés des mini-drains annelés perforés parallèles entre eux, et au moins une nappe filtrante recouvrant les mini¬ drains annelés perforés, caractérisé en ce que la nappe drainante et les nappes filtrantes sont liées entre elles par la technique de l'aiguilletage.
Selon une autre particularité, l'assemblage des divers éléments le constituant se fait par passage simultané de ces différents composants dans une machine à aiguilleter.
Selon une autre particularité, les nappes constituant le géocomposite sont fabriquées selon la technique non tissée aiguilletée.
Selon une autre particularité, les mini-drains annelés sont perforés selon deux axes alternés à approximativement 90°.
Selon une autre particularité, chaque gorge d'un mini-drain est munie de deux perforations diamétralement opposées. Selon une autre particularité, les mini-drains se situent dans des espaces ménagés entre les parties aiguilletées de la nappe drainante et au moins une nappe filtrante.
Selon une autre particularité, le matériau est constitué d'une nappe filtrante sur laquelle vient se fixer l'ensemble nappe drainante, mini-drains et nappe filtrante.
Selon une autre particularité, les matériaux constitutifs des divers éléments le composant sont des matériaux imputrescibles.
Selon une autre particularité du procédé de fabrication, des espaces sont ménagés dans la planche à aiguilles de la machine à aiguilleter permettant le passage des tuyaux.
Selon une autre particularité du procédé de fabrication, la machine à aiguilleter est une machine simple frappe.
D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1a représente une vue coupe du géomatériau selon un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 1b représente une vue en coupe du géomatériau selon un second mode de réalisation de l'invention,
- la figure 2 représente une vue générale d'un drain utilisé dans les géomatériaux selon l'invention, - la figure 3 représente schématiquement la machine qui permet l'obtention du matériau selon l'invention,
- la figure 4a représente, grossie, une aiguille de la machine à aiguilleter selon l'invention,
- la figure 4b représente une vue en coupe des pièces constitutives de la machine à aiguilleter selon l'invention.
L'invention concerne un géocomposite constitué d'au moins deux nappes qui ont des propriétés hydrauliques et mécaniques essentiellement différentes, et d'une pluralité de géoespaceurs, ainsi que son procédé de fabrication. Dans un premier mode de réalisation de l'invention; le géocomposite
(1) est constitué d'une première nappe aux propriétés filtrantes (30), cette nappe est non tissée aiguilletée. Sur cette nappe vient se fixer une nappe aux propriétés drainantes (4), elle aussi non tissée aiguilletée. Les deux nappes filtrante (30) et drainante (4) sont liées entre elles par la technique de l'aiguilletage (42). Sur cette nappe drainante (4), sont disposés, parallèles entre eux, à des distances choisies en fonction de la destination du géomatériau, des mini-drains annelés (5) et perforés selon deux axes alternés à approximativement 90°. Chaque gorge (52) d'un mini-drain (5) est munie de deux perforations (51) diamétralement opposées. Cette couche de mini-drains (5) est recouverte d'une nappe filtrante (31) non tissée aiguilletée. Les mini-drains (5) sont résistants à la compression ce qui permet à l'eau de toujours pouvoir être évacuée même lorsque le géomatériau (1) est enterré dans le sol. La nappe filtrante (31) et la nappe drainante (4) sont, elles aussi, liées entre elles par la technique de l'aiguilletage (41). Toutefois, au cours de l'aiguilletage de ces deux nappes (31 , 4), des espaces (53) sont ménagés dans lesquels se situent les mini-drains (5). Les mini-drains (5) sont par conséquent liés à la structure du géomatériau (1) puisqu'ils sont déjà mis en place entre les nappes drainantes (4) et filtrante (31) au moment de leur aiguilletage.
Dans un second mode de réalisation de l'invention, le géocomposite (2) est constitué d'une première nappe aux propriétés drainantes (4), cette nappe (4) est non tissée aiguilletée. Sur cette nappe drainante (4) sont disposés, parallèles entre eux, à des distances choisies, en fonction de la destination du géomatériau (2), des mini-drains annelés (5). Cette couche de mini-drains (5) est recouverte d'une nappe filtrante (31), elle aussi non tissée aiguilletée. La nappe drainante (4) et la nappe filtrante (31) sont liées entre elles par la technique de l'aiguilletage (42). Toutefois, au cours de l'aiguilletage des deux nappes (4, 31) constituant le géomatériau (2), des espaces (53) sont ménagés dans lesquels se situent les mini-drains (5).
Les différents éléments (30, 4, 5, 31) composant le géocomposite (1 , 2) selon l'un quelconque des modes de réalisations de l'invention sont constitués de matériaux imputrescibles comme par exemple du polypropylène.
Les nappes filtrantes ont pour but de protéger la nappe drainante (4) du colmatage par de fines particules. De telles nappes ont par conséquent une porométrie adaptée à cette fonction, de même que la nappe drainante à une porométrie adaptée à sa fonction.
L'assemblage des divers éléments constitutifs (30, 4, 5, 31) du géocomposite (1 , 2) selon l'invention se fait par passage simultané de ces différents composants (30, 4, 5, 31) dans une machine aménagée à cet effet afin de simplifier la fabrication du produit. En effet, le procédé d'assemblage consiste à entraîner les différents composants (4, 5, 31) du matériau selon l'invention provenant des rouleaux respectifs (40, 50, 300). Ces différents composants se superposent comme indiqué précédemment : des ensembles de tuyaux (5) espacés sur la nappe drainante (4) et la nappe filtrante (31) sur les ensembles de tuyaux (5) espacés et la nappe drainante (4). Les différents composants ainsi superposés sont ensuite entraînés ensemble par un jeu d'organes d'entraînement (6, 7) vers la machine à aiguilleter (8). La machine à aiguilleter (8) consiste en une planche à aiguilles (81) munie d'une pluralité d'aiguilles (82). Chaque aiguille (82) a une section triangulaire et est munie de barbes (821). Ces barbes (821) permettent aux fibres constitutives des différentes nappes de s'entremêler entre elles afin de réaliser la liaison entre les nappes.
Pour réaliser l'aiguilletage, il faut enfoncer les aiguilles (82) de la planche à aiguilles (81) dans les nappes à lier. Les aiguilles (82) sont guidées par un déboureur (84) qui est une pièce munies de trous (841) laissant passer les aiguilles (82), et traversent les différentes couches de textiles et viennent s'imbriquer dans une pièce dite enclume (83), La machine à aiguilleter (8) est dite simple frappe car seule une planche à aiguilles (81) participe à l'aiguilletage. L'enclume (83) présente des lamelles (831) qui séparent les différentes rangées d'aiguilles (82). Des zones sans aiguilles (811) de largeur correspondant au diamètre des tuyaux sont ménagés dans la planche à aiguilles (81) afin de permettre le passage des tuyaux (5) leur évitant ainsi d'être aiguilletés et abîmés.
Le déboureur (84) maintient les nappes textiles pendant la phase de retour des aiguilles.
La liaison inter-nappes réalisée par aiguilletage confère au géocomposite (1 , 2) selon l'invention plusieurs qualités. En effet, ce mode de liaison des nappes offre un géocomposite possédant une résistance aux cisaillements internes accrue. Cette résistance est telle que le géomatériau
(1 , 2) selon l'invention peut être utilisé pour le drainage de talus pentus. La liaison par aiguilletage permet également d'offrir un géomatériau dont les faces filtrantes ont une porométrie uniforme et constante. Un géomatériau dont les liaisons sont réalisées par aiguilletage présente une solidité accrue à la pose et en cours d'utilisation car les contraintes subies s'appliquent à toute la masse et non pas en quelques points bien précis de la structure. Enfin, la qualité filtrante du géomatériau n'est pas altérée comme c'est le cas avec une liaison par collage ou par couture. Dans une variante de réalisation la machine à aiguilleter (8) peut être à double frappe avec deux planches à aiguilles (81) en vis à vis et intercalées.
Il doit être évident, pour les personnes versées dans l'art, que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine d'application de l'invention comme revendiqué. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, mais peuvent être modifiés dans le domaine défini par la portée des revendications jointes, et l'invention ne doit pas être limitée aux détails donnés ci-dessus.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'un géocomposite (1 ,2) comportant une nappe drainante (4) sur laquelle sont disposés des mini-drains annelés perforés (5) parallèles entre eux, et au moins une nappe filtrante (31) recouvrant les mini-drains (5), caractérisé en ce qu'il comprend:
- une première étape de superposition des composants (4, 5, 31) suivants : au moins une nappe drainante, des mini drains annelés comportant deux séries de perforations réalisées avec une gorge de décalage, une première série de deux perforations diamétralement opposées réalisée une gorge sur deux, une deuxième série de deux perforations diamétralement opposées réalisée une gorge sur deux décalée de 90 degré par rapport à la première série ; au moins une nappe filtrante.
- une seconde étape d'entraînement des composants ainsi superposés par le biais d'organes d'entraînement (6, 7) vers une machine à aiguilleter (81) dont la planche à aiguille (81) comporte des espaces (811) permettant le passage des mini drains (5),
- une troisième étape de liaison des composants entre eux par aiguilletage.
2. Procédé de fabrication d'un géocomposite (1 ,2) selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte une étape supplémentaire préalable de liaison d'une deuxième nappe filtrante avec la nappe drainante.
3. Géocomposite (1 , 2) comportant une nappe drainante (4) sur laquelle sont disposés des mini-drains annelés perforés (5) parallèles entre eux, et au moins une nappe filtrante (31) recouvrant les mini-drains annelés perforés (5), caractérisé en ce que les mini drains annelés comportent deux séries de perforations réalisées avec une gorge de décalage, une première série de deux perforations diamétralement opposées est réalisée une gorge sur deux, une deuxième série de deux perforations diamétralement opposées est réalisée une gorge sur deux avec un décalage de 90 degré par rapport à la première série
4. Géocomposite (1 , 2) selon la revendication 3 caractérisé en ce que les différents composants sont liés par la technique de l'aiguilletage.
5. Géocomposite (1 , 2) selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'assemblage des divers éléments le constituant (30, 4, 5, 31) se fait par passage simultané de ces différents composants dans une machine à aiguilleter.
6. Géocomposite (1 , 2) selon la revendication 3, caractérisé en ce que les nappes constituant le géocomposite (1 , 2) sont fabriquées selon la technique non tissée aiguilletée.
7. Géocomposite (1 , 2) selon la revendication 3, caractérisé en ce que les mini-drains (5) se situent dans des espaces (53) ménagés entre les parties aiguilletées de la nappe drainante et au moins une nappes filtrantes (31).
8. Géocomposite (1 , 2) selon la revendications, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une nappe filtrante (31) sur laquelle vient se fixer l'ensemble nappe drainante (4), mini-drains (5) et nappe filtrante (30).
9. Géocomposite (1 , 2) selon la revendication 3, caractérisé en ce que les matériaux constitutifs des divers éléments (30, 4, 5, 31) le composant sont des matériaux imputrescibles.
10. Procédé de fabrication d'un géocomposite (1 , 2) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la machine à aiguilleter (8) est une machine simple frappe.
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