Brevet FR2746424A1 — publié le 19970926

PRODUIT GEOCOMPOSITE DESTINE A DES APPLICATIONS DE DRAINAGE. Objet de l'invention. La présente invention se rapporte à un produit géotextile destiné essentiellement à des applications de drainage de liquide et/ou de gaz. La présente invention se rapporte également aux applications particulières dans lesquelles est utilisé le produit selon la présente invention. Arrière-Plan technologique. Il est connu que de nombreuses applications de drainage nécessitent la pose de produits géotextiles performants, parmi lesquelles on peut citer - le drainage horizontal de l'embase de remblais sur sols compressibles lors de la construction de voies routières ou ferroviaires, - le drainage d'eau et/ou de gaz organique entre le fond de forme d'un bassin, d'un réservoir ou même d'une alvéole de décharge contrôlée et la membrane dtétanchéité disposée sur ce fond, - le drainage d'eau et/ou de gaz organique des couvercles de centres techniques d'enfouissement, et - le drainage sous dallage ou radier utilisé principalement dans le secteur du bâtiment et du génie civil. Habituellement, pour de telles applications, on utilise couramment des massifs ou lits granulaires de 0,5 à 1 mètre d'épaisseur, habituellement séparés des sols fins environnants par des géotextiles homogènes, qui sont des média filtrants qui permettent d'assurer à long terme la propreté des massifs ou des lits granulaires. Pour remplacer ces massifs ou lits granulaires, il est nécessaire de proposer un produit qui présente des propriétés équivalentes à celles de ces massifs, et dont la transmissivité sur un plan hydraulique permette de laisser l'eau s'écouler dans son plan. La transmissivité est définie par : e = K . e, où - O est la transmissivité, calculée en m2/s, - K est la perméabilité du milieu, exprimée en m/s, et - e est l'épaisseur, exprimée en m. Cette transmissivité permet de donner une valeur intrinsèque du massif ou du produit drainant indépendamment de son inclinaison et de ses dimensions en longueur et en largeur. Dans les applications de drainage horizontal citées ci-dessus, sous de fortes charges comprises entre 200 et 400 KPa, il est nécessaire de fournir des produits présentant des transmissivités comprises entre 10-2 et 10-3 m2/s. Les géotextiles classiques, qui sont des nappes homogènes présentant des fonctions filtrantes et anticontaminantes, présentent des transmissivités sous des charges de l'ordre de 200 KPa de l'ornre de 10-7 m2/s. Eventuellement en augmentant leur masse surfacique, il est possible d'atteindre des niveaux de transmissivité de 10-6 m2/s. Néanmoins, celle-ci est nettement insuffisante pour les utilisations décrites ci-dessus. On a alors proposé d'utiliser des géotextiles composites destinés à des applications de drainage, incluant un géoespaceur entre deux géotextiles filtrants. Dans ce cas, les transmissivités, toujours sous des charges de l'ordre de 200 KPa, sont comprises entre 10-5 et 10-3 m2/s pour les plus performants. Néanmoins, ceux-ci présentent des propriétés de rigidité, et donc de sensibilité aux déformations induites dans les sols ainsi qu'aux efforts ponctuels de poinçonnement. En outre, leur pcse sur des surfaces irrégulières est souvent source de diffIcultés. C'est pour ces diverses raisons qu'on ne les utilise que dans des domaines d'application bien particuliers, tels que le drainage vertical des ouvrages d'art, le drainage vertical des soubassements du bâtiment, la confection d'écrans drainants verticaux pour rives de chaussée par exemple, ou des applications nécessitant la ose d'un drainage incliné, telles que sur les talus, où ils sont associés ou non à des géomembranes. Buts de l'invention. La présente invention vise à proposer un produit géotextile composite, destiné essentiellement à des applications de drainage, et qui permette d'accroître la transmissivité équivalente du produit dans une proportions de 102 à 103 selon sa densité dans le plan du matériau. Plus précisément, la présente invention vise à proposer un produit géotextile composite qui permette d'obtenir des transmissivités supérieures à 10-3 m2/s, tant pour des applications de drainage de fluides que de gaz. La présente invention vise également à proposer des produits géocomposites qu'il est possible d'utiliser aussi bien dans des applications de drainage horizontal que vertical. Principaux éléments caractéristiques de la présente invention. La présente invention se rapporte à un produit géotextile composite, destiné essentiellement à des applications de drainage, constitué d'au moins une nappe filtrante et d'au moins une nappe drainante, et présentant entre celles-ci un réseau de tubes annelés multiperforés disposés parallèlement. Habituellement, les nappes drainantes et filtrantes sont réalisées selon des procédés classiques de création de non-tissés aiguilletés par voie sèche à partir de fibres et/ou filaments synthétiques tels que le polypropylène, le polyéthylène haute densité ou le polyester, ou encore un mélange de ces fibres et/ou filaments. Plus particulièrement, la nape filtrante est réalisée à partir de fibres et/ou filaments plus fins que ceux utilisés pour la réalisatIon de la nappe drainante. En outre, la fonction de cette nappe est de protéger la nappe drainante sous-jacente du colmatage de fines particules, et présente de ce fait une porométrie adapte à la granulométrie du sol environnant. En outre, la permittivité de cette nappe filtrante reste élevée, et sa mouillabilité également. La nappe drainante est quant à elle une nappe présentant un indice de vide élevé, et dont la transmissivité est supérieure à 10-6 m2/s pour une charge de 200 KPa. Les tubes sont quant à eux réalisés en matière plastique rigide telle que le PVC, le pclyéthylène haute densité ou le polypropylène, et sont reaisés à partir de techniques classiques d'extrusion. Ces tubes sont annelés et présentent dans perforations dans les gorges desdits anneaux. Ces perforations sont réparties uniformément sur toute la périphérie des anneaux. Cette disposition particulière des tubes annelés sous forme annelée permet d'obtenir des resistances élevées à l'écrasement, tout en présentant une certaine souplesse et une possibilité d'élongation au moins comparable à celle des nappes non tissées constituant le géotextile. Brève description des figures. La figure 1 décrit le produit selon une première forme d' exécution préféree. Les figures 2, 3, 4, 5, 6 et 7 représentent différents exemples d'application de produits selon la présente invention. La figure 8 représente une vue de détail d'un jointoiement de produits tels que décrits dans la figure 1. Description de formes d'exécution référées de l'invention. Le produit selon la présente invention tel que représenté à la figure 1 est constitué de plusieurs nappes non tissées aux propriétés mécaniaues et hydrauliques essentiellement différentes, assemblées entre elles selon les techniques habituelles d'aiguilletage, et comprenant en leur sein des tubes annelés et perforés appelés habituellement "mini-drains" (1). Habituellement, le produit comprend au moins deux nappes, dont une nappe drainante (3) et une nappe filtrante (5). Cette nappe filtrante (5) peut être présente sur une seule face de la nappe drainante (3) s selle n'est en contact que d'un seul côté avec le sol environnant, ou éventuellement sur les deux faces, comme cela est représenté plus particulièrement à la figure 1 pour les nappes filtrantes (5 et 7). La (ou les) nappe(s) filtrante(s) (5 et 7) est (sont) habituellement des non-tissés aiguilletés de fibres et/ou filaments fins (compris entre 3 et 6,7 dtex), éventuellement thermosurfacé, de masse surfacique comprise entre 150 et 300 g/m2 et présentant une porométrie adaptée à la granulométrie des sols en contact, c'est-à-dire comprise entre 50 et 120 ssm. La permittivité de ces nappes filtrantes reste élevée et est au moins de 1S-l afin de ne pas limiter les caractéristiques hydrauliques du produit composite. Leur mouillabilité est également excellente, et de préférence instantanée. La composition de la (des) nappe(s) filtrante(s) est habituellement à base de fibres et/ou filaments de polypropylène, polyéthylène haute densité ou polyester, ou éventuellement à base d'un mélange de plusieurs sortes de fibres et/ou filaments. La fonction de la nappe filtrante est de protéger la nappe drainante sous-jacente du colmatage de fines particules provenant des scis en contact. La nappe drainante (3) est également constituée à partir d'un non-tissé, mais de fibres et/ou filaments plus gros, dont le titre varie entre 17 et 300 dtex ou éventuellement plus. Cette nappe drainante (3) est habituellement constituée à partir de fibres polypropylène, polyéthylène haute densité ou polyester. L'indice de vide d'une telle nappe doit être particulièrement élevé, et compris entre 85 et 95. La transmissivité d'une telle nappe drainante sous une charge de 20G KPa est supérieure à 1Q-6 m2 's. D'autre part, entre la nappe filtrante (5 ou 7) et la nappe drainante (3), on dispose des tubes en matière plastique, les mini-drains (i), qui se presentent sous forme annelée et sont perforés dans les gorges des anneaux. Ces tubes de matière plastique sont réalisés à partir de matières rigides telles que le PVC, le polypropylène ou le polyéthylène. La structure annelée permet d'atteindre des résistances à l'écrasement particulièrement importantes, et de préférence supérieures à 600 KPa. En outre, cette structure annelée permet également une capacité d'allongement comparable à celle des nappes (3, 5, 7) non tissees qui sont associées audit produit. Habituellement, ces cubes sont disposés dans des goussets longitudinaux qui apparaissent entre la nappe filtrante (5 ou 7) et la nappe drainante (3), et sont régulièrement espacés longitudinalement par rapport au sens de la fabrication du produit géotextile. e diamètre de ces tubes est également optimisé de manière à obtenir une résistance à la compression maximale, ceci en fonction du débit, de la densité et ae la distance séparant deux minidrains au sein du produit composite. Habituellement, en fonction du diamètre des tubes référencés, on détermine leur densité, c'est-à-dire leur écartement en fonction de différents paramètres, tels que la transmissivité de la nappe drainante sous compression appliquée, la longueur d'écoulement des mini-drains sur site, la pente d'écoulement dans les mini-drains sur site et la pression hydrostatique maximale admissible. Un logiciel de calcul permet la détermination au flux drainé en fonction de ces cinq paramètres, et permet de ce fait d'optimiser les valeurs telles que la densité des mini-drains. A titre indicatif, il convient ae st référer au tableau 1, qui calcule les transmissivitês équIvalentes du produit composite, er m2/s pour des densités de 4 à 0,5 tubes/m de largeur soumIs à des conditions de contrainte de pression de 200 KPa (2 bars) pour toute une série de gradients hydrauliques compris entre 0,005 et 1. Tableau 1 Gradient SOMTUBE SOMTUBE SOMTUBE SONTUBE hydraulique F.T.F. 4 F.T.F. 2 F.T.F. 1 F.T.F. 0,5 4 tubes/m 2 tubes/m 1 tube/m 1 tube/2 m 0,005 2 10-2 1 .10-2 5 10-3 2,5.10-3 0,01 1,4.10-2 0,7 10-2 3,5.10-3 1,7.10-3 0,1 0,5.10-2 0,25.10-2 1,2.10-3 0,6.10-3 0,33 0,3.10-2 0,15.10-2 0,7.10-3 0,3.10-3 1 0,2.10-2 0,1 10-2 0,5.10-3 0,2.10-3 Les caractéristiques hydrauliques du produit composite permettent d'avoir des transmissivités supérieurs à 10-3 m2/s sous une charge de 200 KPa. Les figures 2 à 7 représentent plusieurs exemples d'application d'un produit géocomposite selon la présente invention. Plus particulièrement, la figure 2 représente l'utilisation d'un produit tel que décrit dans la figure 1, c'est-à-dire comprenant une nappe drainante (3) en sandwich entre deux nappes filtrantes (5 et 7) et dans laquelle sont placés les mini-drains (1). Ce produit géotextile est utilisé pour faciliter le drainage horizontal de l'embase de remblais de sols compressibles destinés à la construction de voies routières ou ferrovia-res. Ce produit textile permettra de drainer à la fois les eaux de pluie provenant de l'extérieur, mais également les eaux provenant des profondeurs et remontant à la surface par infiltration. La figure 3 décrit un exemple d'application d'un produit constitué d'une nappe drainante (3) incluant des mini-drains (1) selon la présente invention mais ne possédant une nappe filtrante (7) que sur la face inférieure en contact direct avec le sol, tandis que la face supérieure est munie d'une géomembrane (9) étanche. L'application plus particulièrement décrite est le drainage d'eau et éventuellement de gaz organiques sous le fond d'un bassin, d'un réservoir ou même d'une alvéole de décharge contrôlée. La figure 4 représente un exemple d'application d'un drainage d'eau et/ou de gaz dans le fond ou dans le couvercle d'un centre technique d'enfouissement. Selon cet exemple d'exécution, deux produits compcsites géotextiles selon la présente invention sont disposés de part et d'autres d'une géomembrane (9). Chacun de ces géotextiles est composé d'une nappe drainante (3) incluant des mini-drains (1). Les deux géotextiles sont séparés de ce fait par la géomembrane (9) étanche. Les deux faces externes des nappes drainantes (3) à la géomembrane (9) sont recouvertes de membranes filtrantes (5 et 7) telles que décrites précédemment. La figure 5 représente un exemple d'exécution d'un drainage d'un produit classique selon la présente invention, constitué tout simplement d'une nappe drainante (3) incluant des mini-drains (1) et présentant sur chacune de ses faces une nappe filtrante (5 et 7). On utilise ce produit pour le drainage d'un remblai ou talus. La figure 6 représente une vue en coupe verticale d'un produit utilisé pour le drainage vertical d'un ouvrage d'art tel qu'un mur de rerenue. Selon cet exemple d'exécution, une nappe drainante (3) est disposée directement en contact avec la paroi verticale (10) alors que la nappe filtrante (5) est disposée sur la face de la nappe drainante (3) en contact avec le sol (20). Selon cet exemple d'exécution, les mini-drains (1) sont disposés verticalement à l'interface de la nappe drainante (3) et de la nappe filtrante (5). La figure 7 représente l'utilisation d'un produit géotextile selon la présente invention pour le drainage sous dallage ou sous radier dans le secteur du bâtiment ou du génie civil. Dans ce cas, le produit géotextile est constitué d'une nappe drainante (3) incluant des mini-drains (1) avec la présence d'une nappe filtrante (5) du côté où la nappe drainante (3) est en contact avec le sol, tandis que l'autre face, en contact avec la dalle de béton, est constituée d'une feuille en polyéthylène (11) qui permet d'empêcher la laitance du béton de polluer la nappe drainante, et en particulier lors de la prise du béton. La figure 8 représente un exemple de jointoiement de plusieurs les de produits géotextiles tels que décrits cidessus. Ce jointoiement s'effectue par simple recouvrement de nappes filtrantes, et une soudure est éventuellement réalisée à la flamme ou par collage à l'air chaud en plusieurs points espacés. REVENDICATIONS. 1. Produit géotextile composite destiné essentiellement à des applications de drainage constitué d'au moins une nappe filtrante (5 ou 7) et d'au moins une nappe drainante (3) dans laquelle se présente un réseau de minidrains (1) qui sont constitués par des tubes annelés multiperforés disposés parallèlement. 2. Produit selon la revendication l, caractérisé en ce que la nappe filtrante (5 ou 7) est réalisée à partir d'un non-tissé aiguilleté par voie sèche à partir de fibres et/ou filaments synthétiques tels que le polypropylène, le polyéthylène haute densité, le polyester, ou encore un mélange de ces fibres et/ou filaments, et présente une masse surfacique comprise entre 150 et 300 g/m2 pour une porométrie comprise entre 50 et 120 ssm. 3. Produit selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la nappe drainante (3) est réalisée à partir d'un non-tissé aiguilleté en voie sèche obtenu à partir de fibres et/ou filaments synthétiques tels que le polypropylène, le polyéthylène haute densité, le polyester, ou encore un mélange de ces fibres et/ou filaments et présente un indice de vide compris entre 85 et 95. 4. Produit selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les minidrains (1) sont constitués par des tubes annelés perforés, de préférence dans la gorge des anneaux, et dont les perforations sont réparties uniformément sur la périphérie desdits anneaux. 5. Produit selon la revendication 4, caractérisé en ce que les mini-drains sont réalisés er- des matériaux rigides tels que le PVC, le polyéthylène haute densité ou le polypropylène. 6. Produit selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les mini-drains présentent une résistance à la compression supérieure à 500 KPa et une possibilité d'élongation au moins comparable à celle des nappes non tissées constituant le géotextlle. 7. Produit selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que deux nappes filtrantes (5 et 7) sont disposées de part et d'autre de la nappe drainante (3) munie d'un réseau de mini-drains (1). 8. Produit selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la nappe drainante (3) est associée à une géomembrane étanche (9). 9. Utilisation du produit selon l'une quelconque des revendications précédentes, pour le drainage horizontal de l'embase de remblais sur sols compressibles destinés à la construction de voies routières ou ferroviaires. 10. Utilisation du produit selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, pour le drainage d'eau et/ou de gaz organiques entre le fond de forme d'un bassin, d'un réservoir ou d'une alvéole de décharge contrôlée et la membrane d'étanchéité disposée sur ce fond. 11. Utilisation du produit selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, pour le drainage d'eau et/ou de gaz organiques des couvercles de centres techniques d'enfouissement. 12. Utilisation du produit selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, pour le drainage sous dallage ou radier utilisé dans le secteur du bâtiment ou du génie civil. 13. Utilisation du produit selon l'une quelconque des revendications I à â, pour le drainage vertical d'ouvrages d'art, le drainage vertical de soubassements de bâtiments, la confection d'écrans arainants verticaux, pour rives de chaussées par exemple, ou le drainage incliné tel que sur des talus.