Brevet FR2756303A1 — publié le 19980529

La présente invention concerne un dispositif pour consolider les sols fins par dessiccation. Le compactage consiste classiquement à appliquer une quantité d'énergie mécanique au soi dans le but de resserrer les grains entre eux, donc d'augmenter sa densité et de diminuer sa perméabilité. Le préchargement associé à une série de drains implantés verticalement dans le terrain est la technique couramment utilisée pour réduire le tassement induit par l'exécution de constructions sur les sols de mauvaise qualité. Outre les procédés de préchargement connus, la consolidation par le vide, développée récemment, est l'unique amélioration apportée dans la mesure où elle permet de réduire le tassement différentiel. Cette méthode utilise des drains verticaux perforés et revêtus d'une gaine en géotextile. L'application du vide à l'intérieur du sol, nécessite la mise en place sur la surface du sol, d'une membrane ; le contact entre les bords de la membrane et le sol est assuré par une technique spécifique. Cependant, ce procédé de compactage par le vide, génère des gradients de succion relativement faibles, entraînant des durées de pompage importantes pouvant aller de trois à six mois. Les équipements de pompage utilisés (pompe à air-eau et pompe à air) sont conséquents et engagent des dépenses importantes. La succion est définie comme la différence entre la pression de l'air et la pression de l'eau s= Pa -Pw Dans le cas particulier où la pression de l'air est à la pression atmosphérique, la succion est égale à moins la pression de l'eau. L'invention permet de s'opposer aux persistances des surpressions interstitielles et de remédier aux inconvénients des techniques de préchargement par le vide. Le procédé revendiqué présente l'avantage de désaturer le sol en créant de très forts gradients de succion, il utilise des drains dans lesquels circulent un air à humidité relative, inférieure à 100%. La relation entre l'humidité relative et la succion est définie par la loi de Kelvin s= PwR. T Lnhr, avec : hr humidité relative, T température, R M constante, M masse molaire, pwdensité de l'eau. Le procédé selon l'invention découle du fait que la consolidation hydrique est réalisée par la création au sein du volume du sol à traiter d'un champ de succion permettant le drainage de l'eau interstitielle. Ce champ de succion est obtenu par une distribution discrète correspondant à l'implantation des drains dans le massif de sol à consolider. L'invention a pour objet de proposer un procédé de consolidation hydrique des sols par désorption caractérisé en ce qu'il comprend les dispositifs et les modalités d'applications suivants installation dans le terrain à traiter d'un réseau de drains à tube cloisonné, dont l'enveloppe extérieure est perforée et revêtue d'une gaine en géotextile. Le drain à tube cloisonné permet l'écoulement de l'air sur les faces intérieures du drain. Le balayage de l'air est réalisé alternativement sur la moitié du drain à l'aller et sur l'autre moitié au retour. la partie supérieure de chacun des drains recoit des connecteurs permettant d'une part l'entrée de l'air et, d'autre part la sortie de l'air du drain les connecteurs des drains verticaux d'une même rangée sont assemblés avec un tube horizontal qui lui même est connecté à deux canalisations de part et d'autre de la surface du sol. les canalisations localisées à la surface du sol, permettent la circulation de l'air à l'intérieur des drains ; I'une des canalisations concerne l'entrée d'air à hygrométrie contrôlée et l'autre assure la sortie de l'air dont l'humidité relative se trouve augmentée par suite de la désorption du matériau à consolider. un ventilateur assure l'écoulement de l'air en régime turbulent (nombre de Reynolds supérieur à 2500) pour accélérer la désorption un système déshumidificateur d'air permet d'assécher l'air par condensation. Le ventilateur aspire l'air humide et le fait circuler dans le déshumidificateur. La vapeur d'eau contenue dans l'air se condense et givre sur l'évaporateur. L'eau est recueillie dans un conteneur et permet de suivre la consolidation hydrique. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages et particularités apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif et accompagnée de dessins annexés parmi lesquels: II la figure 1 présente un drain à tube cloisonné muni de son connecteur, la figure 2 présente une coupe schématique d'un massif de sol soumis à une consolidation hydrique. Les drains à tube cloisonné peuvent être réalisés à partir de drains classiques en PVC (1) à l'intérieur desquels des cloisons en PVC (2) sont installés (cf. figure 1). La partie extérieure du drain est recouverte d'un géotextile (4) pour éviter l'extrusion du sol par les fentes du drain. La partie supérieure du drain à tube cloisonné reçoit un connecteur (3) qui permet l'assemblage, manchonné et collé, des conduites d'arrivée et de retour de l'air. Un tube (5) collé sur la cloison relie le fond du drain à l'extérieur en traversant le connecteur. Ce tube relié à une pompe hydraulique permet d'évacuer l'eau en fond de drain. Dans la configuration de consolidation hydrique d'une fondation d'ouvrage (10) selon la figure 2, le dispositif comprend une série de drains à tube cloisonné (i) implantés dans le massif à traiter, un déshumidificateur d'air (8) et un ventilateur (7) qui refoule dans les drains de désorption (1) un air asséché. L'air circule en boucle fermée, par l'intermédiaire des canalisation (9) placées à la surface du sol; il passe dans les drains à tube cloisonné et se charge en eau extraite du massif . Le piégeage de l'humidité transportée par l'air peut s'opérer soit par une technique de condensation ou soit par la technique des solutions salines saturées. Les différents types de sels couramment utilisés peuvent être trouvés dans le fascicule NF X 15- 014, édité par l'Association Française de Normalisation (AFNOR, novembre 1973). Les drains à tube cloisonné peuvent être placés dans le terrain par forage. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'échange et de consolidation hydrique des sols créant un champ de succion, caractérisé en ce qu'il comprend: un ensemble de drains à tube cloisonné implantés après carottage du massif qui ont pour fonction d'imposer dans le volume de sol à consolider une distribution discrète de succion un système de ventilation d'air (à humidité relative contrôlée) dans les drains 2. Dispositif d'échange et de consolidation hydrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le drain à tube cloisonné est constitué d'un drain classique (1) recouvert d'un géotextile (4) et possède une cloison (2) permettant à l'air de balayer alternativement à l'aller la moitié du drain, et l'autre moitié au retour, assurant ainsi la circulation de l'air sur les surfaces intérieures des forages. Un tube (5) partant du fond du drain vers l'extérieur est fixé sur la cloison du drain. Dans le cas ou le drain utilisé est rigide, il produit un renforcement du sol qui est augmenté par la désaturation. 3. Dispositif d'échange et de consolidation hydrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que l'assemblage des drains par des canalisations horizontales se fait avec des connecteurs (3) installés sur leurs têtes. 4. Dispositif d'échange et de consolidation hydrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'air circulant dans les drains se charge en eau extraite du sol et se dirige vers le déshumidificateur (8). 5. Dispositif d'échange et de consolidation hydrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que la circulation d'air est réalisée par un ventilateur (7) en boucle fermée