Brevet FR2294270A1 — publié le 19760709

La présente invention est relative a un procédé pour l'installation de couches de drainage ou de drains dans le sol pour en évacuer ou y apporter de l'eau. De grandes étendues de terre, à savoir environ 1/20ème de la surface totale- des terres en Suède, sont constituées par de l'argile malléable. Pour des raisons historiques, entre autres,.l'argile est principalement localisée dans les zones où se développe le plus rapidement l'urbanisation. Toutefois, jusqu'à présent dans la plupart des zones le sol était assez '1ferme" pour permettre l'implantation de bâtiments et analogues., mais à présent, et ce en particulier dans les régions de forte urbanisation, le terrain est devenu si cher qu'il est nécessaire d'utiliser plus intensi-. vement.des terres constituées par de l'argile malléable. Les possibilités de construct.ion .sur ou dans l'argile. sont grandement déterminées par la résistance au cisaillement de.l'argile, laquelle est dEcisive-du point de vue de la stabilité lorsqu'une charge sous. forme d'un bâtiment est implantée au-dessus -de l'argile, ou pour la stabilité d'uns pente argileuse.. La surpression de 1'eau dans les pores de l'argile entraîne un écoulement d'eau hors desdits pores. Toutefois, l'argile est extrêmement dense et, par suite, l'égalisation de la pression dans les pores et la consolidation de l'argile prend beaucoup de temps. Les argiles glacières en Suède datent d'environ 10.000 ans, de sorte qu'un temps suffisamment long s1 est écoulé pour leur consolidation sous leur propre.poids. Toutefois, si une-eharge supplémentaire est appliquée sur l'argile, par exemple un bâtiment, il en résulte une surpression de l'eau dans les pores de l'argile, laquelle se trouva ensuite égalisée, ce qui implique l'apparition de sédiments.Ces sédiments sont susceptibles d'endem- magie plus ou moins sérieusement le bâtiment, si aucune mesure spéciale nlest.prise Un certain abaissement du niveau d'eau dans le soi et par suite un risque accru de sédimentation résulte normalement de l'exploitation d'un sol argileux.. Les fondations et les tuyauteries d.'.un bâtiment font office de.drains., lesquels évacuent l'eau. Le durcissement du sol et le drainage des eaux superficielles impliquent une infiltration réduite des eaux pluviales. Les arbres consomment de grandes quantités d'eau, en particulier au cours des périodes de séchere-sse. Des tunnels d'écoulement percés dans la roche peuvent également déterminer l'abaissement du niveau d'eau dans le sol, ainsi que le pompage d'eau pour la consommation par exemple. En pré-chargeant un terrain avant de passer à son exploitation, tout en prenant simultanement.des mesures de drainage afin de faciliter l'évacuation de l'eau hors de l'argile, la teneur en eau de l'argile peut etre abaissée et sa compressibilité accrue a un degré suffisant pour supprimer les problèmes du type"susmentionné, tout en accroissant simultanément la résistance au cisaillement de l'argile. La façon la plus courante de.réaliser le pré-chargement voulu du terrain argileux est d'avoir recours à une masse statique de remplissage. L'argile peut etre également consolidée dans une certaine mesure au moyen d'une masse dynami que, à savoir une masse ou poids tombant en chute libre. Les couches d'azur entourant la terre exerçent à la surface de la terre une charge d'environ 10 tonnes par mètre carré. Si l'argile est séparée de l'air au moyen d'une feuille en matière plastique ou analogue, et que l'air emprisonné sous.ladite feuille se trouve aspiré, on obtient une charge qui dans la pratique peut s'élever jusqu'à environ 8 tonnes par mètre carré. Un avantage inhérent audit procédé, à savoir le procédé par le vide, réside dans le fait que la stabilité.demeure inchangée, étant donné que la charge exercée par l'air agit également sur l'environnement. On peut utiliser aussi bien de l'eau que de l'air pour précharger l'argile. Dans le cas présent, l'argile peut etre également séparée de l'eau au moyen d'une feuille, au moment où l'on doit procéder au drainage de l'eau remontant des pores de l'argile. Le drainage vertical a pour but d'écourter le trajet le long duquel l'eau doit s'écouler à travers l'argile et, par conséquent, d'accélérer le processus de consolidation primaire lorsqu'il existe une surpression de l'eau dans les pores de l'argile. Un autre avantage inhérent aux drains verticaux réside dans le fait que la perméabilité horizontale de l'argile est souvent plus grande que la perméabilité verticale, ce qui accélère encore le processus de consolidation. En installant des drains verticaux dans l'argile devant être chargée, la consolidation peut se produire dans une période de temps limitée et, par suite, être contrôlée de façon que la sédimentation résiduelle n'ait plus qu'une importance mineure. La capaeité.de portance de l'argile augmente donc normalement avec la consolidation, étant donné que la diminution de la teneur en eau est suivie par une résistance accrue au cisaillement. I1 est bien connu que les drains verticaux doivent répondre aux conditions requises suivantes: 1) présenter une perméabilité élevée, 2) bénéficier d'une grande souplesse de manière à maintenir l'aptitude de drainage en fonction des déformations, tant verticales qu'horizontales, entraînées par la consolidation, bien que leur rigidité ne doive pas être telle qu'elle empêche la consolidation en faisant office de pieux de fondation, 3) être continus sur toute leur longueur et établir un bon contact avec les couches de drainage naturelles et artificielles, 4) être propres à être installés dans l'argile sans entraîner des perturbations telles que l'utilité même des drains soit remise en question, 5) maintenir l'aptitude au drainage au cours de la consolidation, 6) maintenir les propriétés susmentionnées en fonction de l'application de charges variables, et 7) ne pas être susceptibles d'être obstrués par la terre environnante. Le premier type connu de drain vertical est vraisemblablement le drain en poterie, lequel a été utilisé intensivement dans le monde entier. Les.drains en poterie sont constitués par une colonne cylindrique réalisée dans une matière granuleuse de drainage et qui est enfoncée -dans un trou vertical creusé dans l'argile. Les trous sont habituellement exécutés au moyend'un tube à extrémité ouverte, qui est comprimé, damé, vibré ou foncé dans la terre. Les drains en poterie ont pour avantage le fait qu'on peut leur conférer aisément un grand diamètre et, par suite, une importante surface de section droite d'écoulement. Néanmoins, parmi les inconvénients on peut citer une trop grande rigidité et des risques de discontinuité en raison des contraintes auxquelles ils sont soumis. L'un des inconvénients les plus sérieux réside dans le fait que lors du fonçage du drain en poterie, la terre se trouve remuée de telle façon que sa compressibilité s'en trouve négativement affectée, sans compter le fait que la perméabilité du sol s'en trouve également diminuée. Dans un terrain à base d'argile stratifiée, la stratification horizontale est perturbée, ce qui réduit les propriétés conductrices de l'eau de l'argile dans le sens horizontal. La zone ainsi perturbée peut atteindre jusqu'à trois fois environ le diamètre du drain en poterie tel qu'enfoncé dans le sol. Pour éliminer les inconvénients inhérents aux drains en poterie de la technique antérieure, on a mis au point un drain en forme de bande réalisé dans une matière fibreuse, par exemple du carton, et comportant des rainures ou canaux longitudinaux. L'avantage d'un drain en forme de bande réside premièrement dans le fait qu'il peut être installé dans un sol argileux sans entraîner de perturbations susceptibles de gêner le drainage. Par ailleurs, le drainez forme de bande peut être enroulé et donc stocké sur des rouleaux, lesquels peuvent être aisément emmagasinés et transportés. La nécessité de réduire les effets négatifs attachés aux drains en poterie dont le diamètre ne peut être trop petit pour des raisons de continuité d'écoulement, a donné lieu à la mise au point d'un autre type de drain. Le drain en question est réalisé en poterie, étant entouré par un manchon initialement réalisé dans du jute mais actuellement dans une matière synthétique, avec normalement un diamètre de 7 cm. Le drain est fabriqué en usine et lors de son installation il est inséré dans un trou -foré préalablement dans l'argile. Le procédé d'installation permet de percer des couches extrêmement résistantes dans le sol, ce qui implique entre autres que le drain en question peut etre adéquatement utilisé dans le cas de remblayages de forte épaisseur dans le sol argileux, comme par exemple le remblayage de poches d'eau. Au cours de ces récentes années, le drain en carton a bénéficié de perfectionnements supplémentaires, ayant été remplacé par un noyau en matière plastique ondulée qui est entouré par un papier spécialement traité. Entre le noyau et le papier sont disposées des rainures pour l'évacuation de l'eau en excédent. Les dimensions du drain enquestion,sont identiques à celles du drain précité en carton, pouvant etre par ailleurs également enroulé sur des rouleaux. Outre sa capacité beaucoup plus grande (à savoir une surface rainurée dix fois supérieure environ), le nouveau drain est beaucoup moins sujet à être endommagé que le drain en carton. Toutefois, si on.le compare au durain en poterie, le nouveau drain en question a une capacité beaucoup plus petite du fait que ses dimensions transversales sont limitées, et ce principalement pour des raisons techniques d'installation. L'objet de la présente invention consiste à fournir un procédé de réalisation des drains qui élimine les inconvénients inhérents aux procédés antérieurs de drainage, tout en maintenant leurs avantages. A cet effet, on procède à l'injection in situ dans le sol diune ou de plusieurs substances. qui réagissent chimiquement avec et/ou coopèrent physiquement avec un ou plusieurs des constituants naturels du sol, afin d'accroltre la perméabilité dans la zone d'injection et réaliser de la sorte un drain ou une couche de drainage. Contrairément aux procédés propres à la technique antérieure, il s'avère que le procédé de la présente invention a pour avantage primordial, outre sa rentabilité sur le plan économique, le fait qu'il n'empêche aucunement ou dans des limites très restreintes seulement l'eau de s'écouler le long des couches de drainage naturelles du sol, par exemple le long des couches d'argile stratifiée, vers et en provenance des drains artificiels. Le procédé de l'invention a en outre pour avantage le fait qu'il élimine pratiquement tout risque d'obstruction de la couche de drainage ou du drain. Ces avantages sont obtenus conjointement avec le fait que la surface de section droite du débit d'écoulement du drain peut être rendue très itpòrtant6. Par ailleurs, les drains conformes au proçédé de l'invéntion n'affectent pas négati vement les propriétés de compressibilité du sol , ce qui n'était pas le cas pour les procédés de la technique anté- rieure qui détruisaient parfois complétement l'utilité même dérivant de l'installation de drains. Un autre avantage encore du procédé de la présente invention est qu'il permet de déterminer dans chaque cas les dimensions, la profondeur, la longueur et la forme appropriées du drain ou de la couche de drainage, ce qui permet d'éviter tout risque de déformation ou de détioration du drain, de façon que l'on dispose d'un procédé techniquement et économiquement parfait pour les opérations de drainage ou d 'irri- gation. L'injection de la ou des substances précitées selon le procédé de l'invention peut être opérée de diverses façons. Conformément à un premier procédé, un trou est foré dans le sol jusqu'à une profondeur donnée, ou un tube perforé mais obturé à son extrémité est enfoncé dans le sol. Après quoi la substance sous forme d'une solution ou d'une poudre est introduite sous pression dans le trou ou le tube, de façon qu'elle soit injectée dans la matière constitutive du sol environnant. Dans certains cas, la réaction chimique ou l'action physique peut être accélérée, cette accélération pouvant être déclenchée par des mesures ultérieures. A titre d'exemple, on peut avoir recours à l'application d'un potentiel ou d'une tension électrique au-dessus de la zone soumise à injection, ou à l'application d'une force de compression ou d'une impulsion de force au-dessus de ladite zone. On peut citer à titre d'exemple pour ce dernier procédé le "bombardement" avec une substance active. Conformément à un troisième procédé, une foreuse comportant un arbre creux est enfoncée dans le sol, la substance étant introduite à travers ladite foreuse au cours du mouvement descendant et/ou ascendant de ladite foreuse. La foreuse peut être équipée de une ou plusieurs lames permettant-de mélanger de façon homogène la susbtance avec la terre dans la zone concernée. Dans un quatrième procédé, deux trous parallèles sont forés dans le sol jusqu'à une profondeur donnée. Dans l'un des trous, la substance active est introduite sous pression sous forme liquide ou gazeuse, cependant que l'autre trou est soumis à une pression négative. On obtient de la sorte le transfert de la substance à travers la terre depuis le premier trou jusqu'au deuxième trou. Au lieu desdits trous, il est également possible d'utiliser.des tubes perforés ou des drains en forme de bande du.type classique, à travers lesquels la substance est introduite et une aspiration appliquée, respectivement. On comprendra aisément qu'il est possible d'obtenir avec ledit procédé une surface de drainage d'une largeur facultative s'entendant entre, respectivement, les points d'injection et d'aspiration. Les procédés susmentionnés peuvent être utilisés séparément ou en combinaison dans les limites d'une zone à drainer, des drains de formes et de longueurs différentes pouvant être ainsi.obtenus. Le deuxième et le troisiezme procédés en particulier fournissent des drains d'une longueur bien définie, tandis que le premier et le quatrième procédés fournissent, du moins dans certains sens, des drains de forme plus ou moins indéfinie. Le choix du type de drain ainsi que sa longueur, peuvent être déterminés cas par cas dans la pratique. Parmi les substances aetives susceptibles d'être utilisées avec le procédé conforme à l'invention, on peut mentionner la chaux, laquelle peut être injectée dans le sol sous forme de poudre ou de liquide. -De manière générale, on peut utiliser des composés organique s et inorganiques de calcium, de magnésium, d'aluminium, de fer, ainsi que des composés métalliques et autres substances, afin de provoq.uer la floculation, l'absorption des ions, la gélification, l'humidi- fication, etc.., ainsi que tour agir en tant qu'accélerateurs, etc.. Parmi les substances-physiquement actives, on peut mentionner les dérivés du pétrole. Les substances en question sont en règle générale hydrophiles, gélifiables ou agissent en tant qu'accélérateurs. Il.doit être bien entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre illustratif et non limitatif et que toutes variantes ou modifications peuvent y ê.tre apportées sans sortir pour autant du cadre général de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de mise en place de drains ou de couches de drainage, caractérisé par le fait qu'on injecte in situ dans le sol une ou plusieurs substances réagissant chimiquement avec, et/ou coopérant physiquement avec un ou plusieurs constituants naturels du sol, afin d'en accroître la perméabilité dans la zone d'injection et, par suite, de réaliser un drain ou une couche de drainage. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on accélère ou renforce l'action physique ou chimique par application d'une différence de potentiel audessus de la zone précitée. 3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on accélère ou renforce l'action physique ou chimique par application sur la zone précitée d'une pression, d'une force ou d'une impulsion. 4. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on utilise pour la substance précitée des composés organiques ou inorganiques de potasse, de calc.ium, de magnésium, d'aluminium ou de fer ayant une action de floculation, d'absorption, de gélification ou d'accélératicn. 5. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on ajoute à la substance précitée des substances hydrophiles 6. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait.qu'on injecte ladite substance en l'expulsant sous pression par l'intermédiaire d'un trou foré dans le sol. 7. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on injecte ladite substance au moyen d'une foreuse. 8. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on injecte ladite substance en l'introduisant. sous pression à travers un premier trou foré dans le sol et en- soumettant un deuxième trou distant du premier trou à une pression négative, afin d'entraîner la migraticn de la substance active entre les deux trous précites.