Brevet FR2263338A1 — publié le 19751003

La présente invention concerne un matériau en feuilles pour le drainage d'un excès d'eau intersticielle contenue dans un sol. Dans un matériau en feuilles de drainage connu, une série de canaux sont ménagés suivant la longueur d'une feuille en papier ou étoffe non tissée perméable, pour drainer l'eau intersticielle d'un sol. Toutefois, lorsqu'une feuille de matériau de drainage ayant cette structure subit, à l'état humide, une forte compression engendrée par le sol, ses canaux subissent une déformation et le drainage s'en trouve fortement affecté.Quand, par contre, le matériau en feuilles est dur pour que ses canaux ne soient pas déformés par la pression du sol, il se casse facilement et sa perméabilité à l'eau est moins bonne. I1 s'avère donc difficile de réaliser un matériau de drainage en feuilles dont les canaux demeurent aptes à assurer le drainage sans que la perméabilité à l'eau du matériau lui-mme se dégrade, même sous forte pression engendrée par le sol. En conséquence, la présente invention a pour buts de proposer - un matériau de drainage en feuilles ayant une grande perméabilité à l'eau et une grande longévité, dont les passages demeurent aptes à recueillir et à drainer l'eau intersticielle sans se boucher mEme quand le matériau enterré subit de la part du sol une forte compression - une structure propre à drainer les eaux d1un sol boueux dont la teneur en eau est importante par rapport à son poids ramené à sec - une structure pour le drainage d'eau intersticielle à partir d'un sol exceptionnellement sujet à se gorger d'eau. Un matériau de drainage en feuilles selon l'invention est formé d'une couche de tissu non tissé ou d'étoffe non tissée à structure grossière avec un organe souple enrobé ou encastré qui s'détend suivant la longueur de la couche d'étoffe et présente- sur son pourtour des jours par lesquels de l'eau peut y pénétrer, ces jours et l'intérieur de l'organe souple formant un passage de drainage continu qui n'est pas intercepté quand ledit organe se déforme. De préférence, l'organe souple allongé est un ressort hélicoïdal enrobé ou encastré dans la couche d'étoffe non tissée. Les buts et aspects précités de l'invention ressortiront de la description détaillée Selon va maintenant donner de certains modes de réalisation de l'invention en se référant aux dessins annexés, sur lesquels la figure 1 est une vue en perspective avec coupe d'un matériau de drainage en feuilles selon un mode de réalisation de l'invention la figure 2 est une vue en coupe droite d'une partie principale d'un matériau de drainage en feuilles selon un second mode de réalisation la figure.3 est une vue en coupe droite d'une partie principale d'un matériau de drainage en feuilles selon un troisième mode de réalisation la figure 4 est un diagramme des perméabilités comparées du matériau de drainage représenté sur la figure 1 et de matériaux de drainage classiques la figure 5 est une vue de détail en perspective d'une structure de drainage selon 1invention réalisée à laide du matériau de drainage en feuilles et de tuyaux de drainage la figure 6 est, en élévation, une vue en coupe de la structure montrée sur la figure enterrée dans un sol boueux la figure 7 est une vue de profil schématique d'un remblai formé à l'aide du matériau en feuilles selon l'invention la figure 8 est un diagramme indiquant les variations de la pression d'eau intersticielle mesurée dans le remblai représenté sur la figure 7 pendant les travaux de terrassement la figure 9 est une vue de profil schématique d'un remblai selon une variante, formé à l'aide de matériauxde drainage selon l'invention la figure 10 est un diagramme indiquant les variations de la pression d'eau intersticielle mesurée dans le remblai représenté sur la figure 9 pendant les travaux de terrassement. Selon le premier mode de réalisation illustré par la figure 1, le matériau de drainage-en feuilles 1 visé par l'invention comprend une couche intermédiaire 2, en étoffe non; tissée, interposée entre des couches superficielles 3, 3(a). La couche d'étoffe non tissée 2 comporte des fibres à titre relativement élevé, reliées entre elles de manière aléatoire en leurs -points d'intersection par un liant, et présente un pourcentage de lacunes élevé, dépassant 90%, de sorte qu'elle a une épaisseur relativement importante, généralement comprise èntre 3 et 12 mm. Les couches superficielles 3, 3(a)- fixées de part et d'autre de la couche d'étoffe non tissée 2 sont poreuses, mais plus minces et plus denses que la couche 2. Chacune d'elles peut être en une étoffe non tissée dense ordinaire d'un autre type, formée d'une pellicule réticulée obtenue par superposition croisée de pellicules incisées, d'étoffe tissée ou de pellicule perforée. On peut encore réaliser les deux couches superficielles 3, 3(a) en combinant divers des matériaux précités de manière à obtenir ni des couches superficielles, l'une, en étoffe non tissée et, l'autre, en étoffe tissée. A la couche d'étoffe non tissée 2 sont incorporés suivant sa longueur des ressorts hélicoidaux allongés 4, flexibles, en métal ou matière plastique. Les ressorts 4 peuvent aussi entre partiellement encastrés dans la couche 2. Dans une telle struc ture, bien que chaque ressort hélicoïdal 4 soit étroitement entouré par la couche d'étoffe non tissée 2 ou partiellement encastré dans cette couche, l'eau peut traverser les jours périphériques 5 séparant les spires du ressort 4 et pénétrer dans le passage axial continu 6 du ressort. Ainsi, le ressort 4 offre des passages de drainage 7, comme un tuyau à paroi cylin drique perforé. Toutefois, le ressort hélicoïdal est beaucoup plus flexible qu'un tuyau cylindrique. Selon la variante illustrée par la figure 2, l'organe allongé flexible est formé non d'un ressort hélicoïdal 4, mais de huit ailettes qui partent toutes radialement de son axe, définissant en coupe des secteurs partiellement ouverts. Les ailettes 8 définissent deux à deux des passages continus de drainage de l'eau intersticielle. Selon une seconde variante illustrée par la figure 3, l'or gane allongé flexible est formé par quatre ailettes 9 ayant en coupe une forme en T, qui partent toutes radialement de son axe et se terminent par des rebords arqués 10 séparés des rebords voisins, avec lesquels ils définissent un pourtour ajouré. Cha cun des espaces séparant deux ailettes 9 voisines forme un passage continu 7 de drainage d'eau intersticielle. Selon chacun des trois modes de réalisation, tous les orga nes flexibles ont de préférence un diamètre.de 3à 10 mm et sont répartis à intervalles supérieurs à 5 cm et de préférence d'environ 10 cm. Selon un mode d'obtention du matériau de drainage en feuilles 1 visé par l'invention, on mélange 70% de fibres de "Nylon" titrant 70 deniers et de 76 n de long et 30% de fibres d'acrylonitrile titrant 43 deniers et de 76 n de long, quson étale en nappe d'un grammage de 80 g/m2. On projette de part et d'autre de la nappe, pendant compression de celle-ci, un liant formé de latex "SB". Après durcissement du latex, on obtient une couche d'étoffe non tissée 2, d'un grammage de 180 g/m2 et d'une épaisseur d'environ 8 n, à 90% de lacunes. Sur une face de la couche d'étoffe non tissée 2 ainsi formée, on colle une couche superficielle 3 d'étoffe non tissée.On obtient cette couche 3 en formant une nappe d'un grammage de 22 f/m2 contenant 35% de fibres de polyester de 3 deniers et de 64 n de long et 65% de fibres de rayonne de 3 deniers et de 51 n de long et en appliquant un latex d'ester acrylique pour former une couche d'un grammage de 40 g/m2 et de 0,35 n d'épaisseur. Sur l'autre face de la couche 2 d'étoffe non tissée, on pose longitudinalement des ressorts hilicoidaux allongés 4, flexibles, tous en matière plastique et d'un diamètre de 3 n, qu'on répartit å intervalles de 10 cm et qu'on presse ensuite pour les encastrer partiellement dans cette couche afin que celle-ci présente une surface plane.Avant de presser le ressort hêlicotdal contre la couche, pn peut éventuellement l'enduire d'adhésif. On colle sur la surface de la couche 2 dans laquelle est encastré le ressort 4 une autre couche superficielle 3(a) d'étoffe ordinaire en fibres coupées de polypropylène.- Après séchage de l'adhésif, on obtient le matériau de drainage en feuilles 1 selon l'invention. Ainsi qu'il ressort de la description donnée ci-dessus, tous les organes flexibles allongés partiellement encastrés dans la couche d'étoffe non tissée 2 présentent des passages de drainage intérieurs et périphériques, de sorte que, mtme quand un organe est déformé par une forte poussée des terres, les passages de drainage ne se bouchent pas complètement et assurent l'écoulement de l'eau intersticielle. Comme le montre la figure 4, la perméabilité du matériau de drainage du type représenté sur la figure 1, indiquée par la courbe A, est très supérieure 'à celles des matériaux de drainage en feuilles classiques, indiquées par les courbes B et C. La courbe B correspond à un carton chimique comportant de 1 'étoffe non tissée, collée à l'adhésif de part et d'autre d'une aie en chlorure de vinyle, et la courbe C à un carton chimique à inclusions floconneuses incorporées par pression. En outre, la flexibilité des organes allongés permet d'enrouler sans aucune difficulté le matériau 1 et n'affecte pas f cheusement les propriétés de la couche d'étoffe non tissée. Au contraire, grâce à la présence des organes flexibles allongés, la couche d'étoffe non tissée 2 résiste à la déformation sous l'effet de forces extérieures et conserve ltépaisseur souhaitable. En outre, durait que les filaments à titre élevé de la couche d'étoffe non tissée 2 sont reliés entre eux au hasard en leurs points d'intersection, la couche 2 présente, outre une grande perméabilité, la résistance à la traction voulue et ne se gondole pas lorsqu'on la pose verticalement à laide de l'appareil prévu à cette fin. Les couches superficielles 3, 3(a) qui flanquent la couche d'étoffe non tissée 2 filtrent les eaux souterraines pour que la couche 2 ne se bouche pas, ce qui assure un drainage efficace pendant un temps prolongé. Le matériau 1 à grande perméabilité à l'eau peut assurer un drainage soit vertical, soit horizontal, comme les matériaux de drainage classiques. Plus particulièrement, il peut servir non seulement à drainer un terrain de golf ou autre terrain de jeu, mais encore à drainer les eaux d'un sous-sol pauvre et d'un remblayage pauvre pour stabiliser le terrain ou former le dessus et le talus d'un remblai. Le matériau 1 permet de réaliser une structure de drainage selon l'invention telle que représentée sur la figure 5. Dans cette structure, des feuilles de matériau 1 sont combinées avec des drains 11. Chaque drain comporte une nappe perméable à l'eau 12 recouvrant la surface d'un tuyau perforé 13. Les feuilles de drainage sont disposées perpendiculairement aux drains et portent étroitement contre ceux-ci en les contournant aux points d'intersection. La structure représentée sur la figure 5 est très avantageuse pour évacuer l'excès d'eau d'un sol boueux, recevant par exemple les eaux résiduaires d'une usine, à très forte teneur en eau. Dans le cas illustré par la figure 6, on opère lassèchement d'un sol boueux 15 derrière un remblai 14. On place les drains 71 parallèlement sur le sol boueux après accumulation de ce dernier jusqu'à une certaine hauteur. On pose ensuite les feuilles de drainage 1 selon l'invention perpendiculairement aux drains 1 1 pour qu' elles croisent ces derniers en portant étroitement contre eux aux intersections, l'ensemble dessinant, vu du dessus, un motif en treillis. De préférence, on donnt tant aux drains Il qu'aux feuilles de drainage 1 une certaine inclinaison sur l'ho- rizontale pour que les eaux s'y déplacent uniment. Le drain 11 voisin du remblai 14 et la feuille 1 qui le recouvre sont maintenus en place par du sable 16 déchargé entre le remblai et le sol boueux.D'une manière analogue, quand le sol boueux 15 s'est accumulé jusqu'à une hauteur préfixée sur l'ensemble inférieur de drains 11 et de feuilles 1, on lui superpose un second ensemble analogue. On répète périodiquement l'opération. Grâce à un tel ensemble de drains et de feuilles de drainage, 1eau du sol boueux passe directement dans le tuyau 13 à travers la nappe 12, mais est aussi en grande partie recueillie par la feuille 1 selon l'invention, car l'eau filtrée par les couches superficielles 3, 3(a) et qui pénètre dans la couche d'étoffe non tissée 2 se déplace suivant la pente des organes flexibles allongés jusqu'aulx drains 11. L'eau qui atteint un drain 11 y pénètre sous l'effet d'une dépression régnant dans le drain. Pour accélérer le drainage, on peut évacuer par pompage l'eau recueillie dans les drains, ce qui permet de déssécher plus rapidement le sol. Selon la technique classique de desséchement, on épuise l'eau d'un sol boueux à l'aide de feuilles de drainage, par exemple en papier ou tissu, couvrant presque toute la surface à dessécher ; la structure de drainage selon l'invention, représentée sur la-figure 6, est plus économique que la structure classique et sa pose est plus rapide. La grande perméabilité à l'eau des feuilles de drainage selon l'invention offre un autre avantage : les extrémités des feuilles 1 noyées dans le remblai communiquent avec le talus et conservent ainsi au sol de ce dernier une humidité convenable pour la pousse de gazon. Le gazon protège le talus contre le ruissellement des eaux. Par contre, lorsqu'on enterre les feuilles de drainage 1 dans un sol pauvre, l'eau qui s'écoule de leurs extrémités risque de ramollir le talus de remblai, de sorte qu'il faut assurer un drainage, par exemple au moyen d'une tranchée, pour recueillir et évacuer l'eau qui se déverse des feuilles de drainage.Pour stabiliser un talus en un sol de nature à être entraSné par le ruissellement, on note que les feuilles de drainage 1, enterrées jusqu'à 2 à 3 m de profondeur sous la surface du sol, évacuant rapidement l'eau qui pénètre ce dernier, ce qui évite que la surface du talus devienne molle parce que gorgée d'eau. En outre, la surface du talus est fortement stabilisée et présente une résistance accrue au cisaillement, assurée en combinaison par les feuilles de drainage 1 et par le sol formant la surface du talus. Exemple 1 A l'aide de terre grasse argileuse formée par des apports de ruissellement contenant de l'eau à raison de 60 à 80% de son poids ramené a sec, on projette de former un remblai de 6,5 m de haut. Il s'agit d'éviter un glissement du remblai et une déformation du sol sous-jacent. On utilise en conséquence, pour réduire la pression d'eau intersticielle dans le sol, des feuilles de drainage t du type représenté sur la figure 1 ayant toutes 1 m de large et 10 m de long. Comme représenté sur la figure 7, on enterre des feuilles 1 dans le remblai 17, à intervalles horizontaux de 5 m et a des niveaux situés à 3,3 m, à 4,4 m et à 5,2 m au-dessus de la fondation 18 du remblai 17 en les disposant dans des plans verticaux différents. On donne à chaque feuille 1 une inclinaison longitudinale d'environ 3% sur l'horizontale. On expose le tron çon d'extrémité 1(a) de chaque feuille 1 sur environ 15 cm de long à travers la surface du talus 19 du remblai 17. Afin d'observer les variations de la pression d'eau intersticielle dans le remblai, on enterre aussi deux manomètres P1 et P2 à des hauteurs respectives de 3 m et de 4 m au-dessus de la òndation 18 du remblai 17.La couche 20 située entre le trait interrompu supérieur et le dessus indiqué en trait plein est à demi dessèchée et la couche 21 située entre les traits interrompus supérieur et inférieur est bien desséchée. La figure 8 indique les valeurs de la pression d'eau intersticielle mesurée au cours des travaux ; les chiffres romains I à IV représentent respectivement les stades du travail : pose des feuilles de drainage, dessèchement, dessèchement poussé et semi-dessFchement. Les mesures révèlent que la pression d'eau intersticielle excessive varie avec la hauteur pluviométrique, mais diminue progressivement avec le temps et que la pression d'infiltration, qui augmente après une chute de pluie, baisse ensuite rapidement. On peut noter aussi que le remblai se stabilise pendant et après les travaux de terrassement et que la déformation de la couche 20 est inférieure à la valeur standard de 3 m/m. Exemple II On enterre des feuilles 1 du type représenté sur la figure 1 dans un remblai à haute teneur en eau et particulièrement sujet a retenir l'eau pour juger de- 1-1 efficacité des feuilles de drainage selon 11 invention dans un tel remblai. Comme illustré par la figure 9, on enterre des feuilles 1 de longueurs diverses, comprises entre 11,4 et 31,6 m, dans le tremblai 22, à intervalles verticaux-de 1,2 m. Les feuilles 1 ont 30 cm de large et sont réparties A des intervalles horizontaux atteignant 2 m. Comme exposé dans l'exemple 1, chaque feuille 1 est exposée à une extrémité et est inclinée sur ltho- rizontale. Pour observer les variations de la pression d'eau intersticielle dans le remblai, on enterre deux & deux des manomètres Pi, P2 et P3, P4 A des hauteurs respectives environ 12 m et 21 m au-dessus de la fondation 23 du remblai 22. La figure 10, analogue à la figure 8, indique les valeurs de la pression d'eau intersticielle mesurée pendant les travaux. Les manomètres P1 et P2 cassent au milieu de la durée des travaux sous l'effet des efforts engendrés par la poussée des terres. Toutefois, les valeurs qu'ils ont enregistrées permet;- tent de constater que la pression d'eau intersticielle, accrue par une chute de pluie, baisse nettement très vite après la pluie. Les valeurs enregistrées -par les manomètres P3 et P4 montrent qu'après avoir atteint un maximum, la pression d'eau intersticielle revient en 10 à 20 jours à sa valeur initiale. Ce délai est très court par rapport au temps de dessèchement habituel. On constate ainsi que les feuilles de drainage selon l'invention améliorent remarquablement la viabilité d'un sol exceptionnellement sujet à s'imbiber d'eau. Il est entendu que les dispositions décrites et représentées pourront faire l'objet de diverses modifications et variantes sans sortir pour autant, du cadre de l'invention. C'est ainsi que les couches poreuses et relativement denses 3, 3(a), fixées sur les deux àces de la couche 2 en tissu non tissé, représentée dans le mode de réalisation des ìgures 1-3, peuvent entre omises quand organe flexible allongé est entièrement enrobé dans la couche 2 en tissu non tissé. REVENDICATIONS 1. Matériau de drainage en feuilles, comprenant une couche de tissu ou d'étoffe non tissée à structure grossière, caractérisé par un organe allongé flexible enrobé, disposé suivant la longueur de l'étoffe et qui présente des jours périphériques par lesquels de l'eau peut y pénétrer, les jours périphériques et l'intérieur de cet organe formant un passage de drainage continu qui n'est pas bouché quand l'organe flexible se déforme. 2. Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs organes allongés flexibles du meome type, disposés en rangée à intervalles égaux supérieurs à 5 cm. 3. Matériau suivant la revendication l ou 2, caractérisé en ce que ledit organe flexible allongé est partiellement enrobé dans ladite couche en tissu non tissé, des couches poreuses et relativement denses, chacune plus mince que ladite couche en non tissé , étant fixées sur les deux faces de celle-ci. 4. Matériau selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe allongé flexible est un ressort hélicoidal. 5. Matériau selon une quelconque des revendications précédentes, caractérise en ce que l'organe allongé flexible comprend plusieurs ailettes rayonnant autour de son axe et définissant deux à deux des passages ouverts. 6. Matériau selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe allongé flexible comprend trois ou plus de trois ailettes à section en T rayonnant autour de son axe et dont chacune se termine par un double rebord incurvé séparé des rebords voisins, de sorte que les ailettes définissent deux à deux des passages ouverts. 7. Structure de drainage caractérisée en ce qu'elle comprend des drains, dont chacun est formé d'une nappe perméable à l'eau recouvrant un tuyau perforé, et des feuilles de drainage, dispo- sées de manière à croiser les drains en portant étroitement contre eux aux intersections, chacune de ces feuilles comprenant une couche d'étoffe non tissée, qui comporte des fibres à titre relativement élevé reliées entre elles au hasard, un organe allongé flexible enrobé, disposé suivant la longueur de la couche d'étoffe et qui présente des jours périphériques par lesquels de l'eau peut y pénétrer, ces jours périphériques et ltintérieur de l'organe formant un passage de drainage continu qui n'est pas bouché quand l'organe flexible se déforme.