Brevet FR3038398A1 — publié le 20170106

PROCEDE DE REGULATION D'HYDRATATION D'UN SOL PAR ELECTRO-OSMOSE L'invention a pour objet un procédé de régulation d'hydratation d'un sol par électro-osmose. L'invention trouve son application dans le domaine de stabilisation de terrains, en particulier argileux. Un terrain, en particulier argileux, présente un état hydrique qui varie au cours du temps, du fait que le terrain est soumis aux changements de saison et aux intempéries, et implique que, selon l'instant, le sol est plus ou 1 o moins humide. Or, de façon connue, ces variations de l'état hydrique du sol provoquent l'apparition de fissures d'un bâtiment implanté sur le terrain, ce qui génère une fragilisation du bâtiment, pouvant éventuellement conduire à son affaissement. 15 Pour résoudre ce problème et stabiliser le sol, on peut procéder à une reprise en sous-oeuvre par réalisation de micropieux dans le sol. Néanmoins, un tel procédé s'avère très onéreux, de sorte qu'il n'est pas accessible à tous les budgets. Un autre procédé connu consiste à injecter une résine expansive dans le 20 sol. Toutefois, si le sol argileux n'est pas saturé en eau lors de l'injection de la résine, par exemple si la résine est injectée en période de sécheresse, il arrive que, lors de pluies abondantes, le sol soit sujet à des gonflements, ce qui déstabilise le bâtiment implanté dans le sol, à cause de mouvements 25 incontrôlés de la résine expansive. Le but de l'invention est de remédier au moins partiellement à ces inconvénients et de proposer un procédé fiable et peu coûteux de stabilisation du sol. 3038398 2 A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de régulation d'hydratation d'un sol par électro-osmose, comprenant : - une étape de mesure d'au moins une valeur correspondant à un état hydrique, 5 - une étape de détermination d'un état hydrique mesuré du sol à partir de ladite au moins une valeur mesurée correspondant à un état hydrique, - une étape de comparaison entre l'état hydrique mesuré au cours de l'étape de mesure et un premier état hydrique seuil, et lorsque l'état hydrique mesuré est inférieur audit premier état hydrique seuil, le procédé comprend une étape d'injection d'eau dans le sol entre au moins une anode et au moins une cathode formant paire d'électrodes d'un dispositif électro-osmotique, ladite au moins une anode et ladite au moins une cathode étant reliées l'une à l'autre par une source d'énergie électrique. La présente invention assure une hydratation contrôlée du sol, ce qui permet que le sol présente un état hydrique constant, et soit, par conséquent, plus stable. Ainsi, il est possible d'éviter toute fissuration d'un bâtiment implanté dans le sol. Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé comprend une étape de désactivation de la source d'énergie électrique de ladite au moins une paire d'électrodes du dispositif électro-osmotique, lorsque l'état hydrique mesuré est supérieur à un deuxième état hydrique seuil. Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé comprend une étape d'enregistrement de l'état hydrique mesuré. Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé comprend une 3038398 3 étape préalable de détermination du premier état hydrique seuil. Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé comprend une étape de détection d'une défaillance au cours de l'une au moins des étapes 5 de mesure, comparaison et injection d'eau. Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé comprend une étape d'alerte si une défaillance est détectée au cours de l'étape de détection de défaillance. 10 Selon une autre caractéristique de l'invention, l'étape de mesure et l'étape de comparaison sont effectuées au moins une fois par jour. Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé comprend une 15 étape de positionnement autour d'un bâtiment implanté dans le sol d'au moins une paire d'électrodes du dispositif d'électro-osmose. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'anode et la cathode de chaque paire d'électrodes sont distantes l'une de l'autre de moins de quatre 20 mètres. Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé comprend une étape de positionnement d'au moins une sonde de mesure de teneur en eau du sol. 25 Selon une autre caractéristique de l'invention, plusieurs valeurs 3038398 4 correspondant à un état hydrique sont mesurées, l'état hydrique mesuré étant la valeur mesurée la plus faible. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore 5 à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre une représentation schématique en coupe transversale d'un système mis en oeuvre par un procédé de régulation d'hydratation selon la présente invention ; 10 - la figure 2 illustre une vue de détail II de la figure 1 ; - la figure 3 illustre une vue de détail III de la figure 1 ; et - la figure 4 illustre un chronogramme des étapes du procédé de régulation d'hydratation de la présente invention. Système pour la mise en oeuvre d'un procédé de régulation d'hydratation 15 Comme visible sur la figure 1, un bâtiment 1 est implanté dans un sol 2. Sur le mode de réalisation illustré le bâtiment 1 présente une section rectangulaire. Le sol 2 est de préférence un sol argileux. Un système pour la mise en oeuvre d'un procédé de régulation 20 d'hydratation est référencé 3 sur les figures. Le système 3 comprend un dispositif électro-osmotique 4. Comme visible sur la figure 1, le dispositif électro-osmotique 4 entoure le bâtiment 1. Le dispositif électro-osmotique 4 comprend au moins une paire 5 25 d'électrodes, c'est-à-dire au moins une anode 6 et une cathode 7 associées. 3038398 5 Sur le mode de réalisation illustré, le dispositif électro-osmotique 4 comprend six paires 5 d'électrodes. Les anodes 6 sont connectées entre elles par un câble 8 dit câble de raccordement anode. 5 Le câble de raccordement anode 8 est alimenté par une source d'énergie électrique 9 du dispositif électro-osmotique 4, et alimente chaque anode 6 en énergie électrique. Les cathodes 7 sont connectées entre elles par un câble 10 dit câble de raccordement cathode. io Le câble de raccordement cathode 10 est alimenté par la source d'énergie électrique 9, et alimente chaque cathode 7 en énergie électrique. Les câbles de raccordement 8, 10 entourent le bâtiment 1. De préférence, les câbles de raccordement 8, 10 suivent le contour du bâtiment 1. 15 Sur le mode de réalisation illustré, le câble 8 est d'une forme générale rectangulaire. De même, le câble 10 est d'une forme générale rectangulaire. Les câbles de raccordement 8, 10 sont de préférence concentriques. De préférence, les électrodes sont disposées de sorte qu'un nombre 20 d'intervalle est pair sur chaque côté du bâtiment 1. Une telle configuration permet de positionner les cathodes 7 dans les angles du bâtiment rectangulaire 1, comme visible sur la figure 1. La disposition des cathodes 7 dans les angles assure de maintenir une zone humide sous les angles du bâtiment 1. 25 En variante, on peut positionner les anodes 6 sous les angles du bâtiment 1. 3038398 6 Les deux autres cathodes 7 sont disposées sensiblement au niveau d'un milieu d'une longueur du câble de raccordement 10. Chaque anode 6 est espacée de la cathode 7 associée d'une distance choisie de préférence de moins de 4 mètres. 5 Cette distance maximale assure que l'eau se déplace entre l'anode 6 et la cathode 7 de chaque paire 5. Les électrodes 6,7 de chaque paire 5 sont de préférence éloignées d'une distance minimale de 1 mètre. Le dispositif électro-osmotique 4 comprend également un élément 11 1 o d'injection d'eau dans le sol 2. Comme visible sur les figures 1 à 3, l'élément d'injection d'eau 11 comprend un tuyau d'irrigation en eau 12. Le tuyau 12 est disposé de préférence dans un rectangle concentrique des câbles de raccordement 8 et 10. 15 Le tuyau 12 est percé d'orifices d'injection d'eau dans le sol 2, référencés 13. Les orifices d'injection sont de préférence situés à proximité des anodes 6. Avantageusement, chaque électrode 6, 7 est introduite dans un forage 18. 20 De préférence, chaque forage 18 associé à l'une des anodes 6 est équipé d'un tube de dégazage 14, afin d'évacuer des gaz d'électrolyse. L'élément d'injection d'eau 11 est avantageusement muni d'une électrovanne 15 pour contrôler l'approvisionnement en eau par le tuyau 12. L'électrovanne est commandée par une unité de commande 16 du 25 système 3 selon le procédé de régulation d'hydratation, comme il va être expliqué ultérieurement. 3038398 7 Le système 3 comprend également au moins une sonde 17 de teneur en eau du sol 2. Sur le mode de réalisation illustré, le système 3 comprend quatre sondes de teneur en eau 17. 5 Chaque sonde 17 est reliée à l'unité de commande 16. Comme visible sur la figure 2, les sondes 17 sont disposées sensiblement au niveau des milieux de chaque longueur et de chaque largeur des câbles de raccordement 8, 10. Chaque sonde 17 permet de déterminer localement la teneur en eau du io sol 2, comme il va être expliqué ultérieurement. Bien entendu, l'invention ne se limite pas au système 3 décrit. En particulier, le nombre d'électrodes et le nombre de sondes dépendent de la configuration du sol 2 et du bâtiment 1. Procédé de régulation d'hydratation d'un sol par électro-osmose 15 Le procédé de régulation d'hydratation du sol 2, référencé 30, va maintenant être décrit en relation avec la figure 4, en particulier dans sa mise en oeuvre par le système 3. Comme visible sur la figure 4, le procédé 30 comprend : - une étape de mesure 31 d'au moins une valeur correspondant à un état 20 hydrique, - une étape de détermination 31' d'un état hydrique mesuré M du sol 2 à partir de ladite au moins une valeur mesurée correspondant à un état hydrique, - une étape de comparaison 32 entre l'état hydrique mesuré M au cours 25 de l'étape de mesure 31 et un premier état hydrique seuil S1, et lorsque l'état hydrique mesuré M est inférieur audit premier état hydrique 3038398 8 seuil Si, le procédé comprend une étape d'injection d'eau 33 dans le sol 2 entre au moins une anode 6 et au moins une cathode 7 formant paire d'électrodes d'un dispositif électro-osmotique 4, ladite au moins une anode 6 et ladite au moins une cathode 7 étant reliées l'une à l'autre par une 5 source d'énergie électrique 9. Au cours de l'étape de mesure 31, au moins l'une des sondes 17 indique à l'unité de commande 16 la teneur en eau mesurée localement à son emplacement, et fournit une valeur V correspondant à l'état hydrique du sol. On entend par état hydrique du sol 2 la teneur en eau du sol 2. io De préférence, chaque sonde 17 indique à l'unité de commande 16 la teneur en eau mesurée localement à son emplacement. Au cours de l'étape détermination 31', si seule une sonde donne la valeur V, alors l'état hydrique mesuré M du sol 2 égale la valeur V. Au cours de l'étape détermination 31', si plusieurs valeurs V sont 15 mesurées, par exemple du fait que chacune des quatre sondes fournit une valeur V à l'unité de commande 16, alors l'état hydrique mesuré M du sol 2 égale la valeur V mesurée la plus faible. Au cours de l'étape de comparaison 32, l'unité de commande procède à la comparaison entre la valeur mesurée M et la valeur du premier état 20 hydrique seuil Si. On note qu'avantageusement le procédé comprend une étape d'enregistrement 34 de la mesure M de l'état hydrique du sol 2. Au cours de l'étape de comparaison 32, si la valeur mesurée M est inférieure à la valeur seuil Si, l'unité de commande 16 commande 25 l'ouverture de l'électrovanne 15. Dans la mise en oeuvre du procédé au système 3, selon une variante, si l'une au moins des valeurs mesurées M par l'une au moins des quatre sondes 17 est inférieure à la valeur seuil Si, l'unité de commande 16 3038398 9 commande l'ouverture de l'électrovanne 15. Avantageusement, si toutes les valeurs mesurées M par les quatre sondes sont inférieures à la valeur seuil Si, l'unité de commande 16 commande l'ouverture de l'électrovanne 15. 5 Avantageusement, l'étape de mesure 31 est réitérée au moins une fois par jour. De préférence, l'étape de mesure 31 est réitérée au moins une fois par jour tant qu'il n'est pas nécessaire de recourir à l'hydratation, c'est-à-dire si la valeur mesurée M est inférieure au seuil Si. 10 Au cours de l'étape d'injection d'eau 33, le tuyau d'irrigation 12 est alimenté en eau et irrigue le sol 2 en étant injectée dans les forages 18 des anodes 6. La source d'énergie électrique 9 génère un champ électrique entre les les anodes 6 et les cathodes 7. 15 Des ions constitutifs de l'eau contenue dans le sol 2 se déplacent sous l'effet du champ électrique, ce qui déplace en conséquence l'eau irriguée sélectivement entre les anodes 6 vers les cathodes 7. Par exemple, on peut appliquer une tension de 24 V ou 48 V pour une intensité inférieure à 5 A. 20 Avantageusement, l'étape d'injection 33 est programmée pour se poursuivre sur une durée de temps T prédéterminée. Selon une variante, la durée de temps T est une constante fixe. Selon une autre variante, la durée de temps T est variable. De préférence, selon cette variante, la durée T est le temps nécessaire 25 pour que l'état hydrique mesuré M atteigne la valeur seuil Si. Dans ce cas, l'étape de mesure 31 est réitérée à une fréquence 3038398 10 prédéterminée, par exemple cinq fois par jour, tant que la valeur mesurée M est supérieure ou égale à la valeur seuil Si. Dans la mise en oeuvre du procédé au système 3, selon une variante, l'étape de mesure 31 est réitérée tant que l'une au moins des valeurs M 5 mesurées par les quatre sondes est supérieure ou égale à la valeur seuil Si. Comme visible sur la figure 4, le procédé de régulation comprend une étape de désactivation 35 de la source d'énergie électrique 9 lorsque l'état hydrique mesuré M est supérieur à un deuxième état hydrique seuil S2, ce 1 o qui permet à l'eau en excès de se disperser dans le sol 2 et d'évacuer une zone Z située entre les deux électrodes de chaque paire d'électrodes. Selon une variante, au cours de l'étape de désactivation 35, la source d'énergie électrique est désactivée lorsque l'une au moins des valeurs mesurées M est supérieure à la deuxième valeur seuil S2. 15 De préférence, au cours de l'étape de désactivation 35, la source d'énergie électrique est désactivée lorsque toutes les valeurs mesurées M sont supérieures à la deuxième valeur seuil S2. En variante, le champ électrique est désactivé sélectivement pour certaines paires d'électrodes. 20 Comme visible sur la figure 4, le procédé comprend avantageusement une étape préalable de détermination 36 du premier état hydrique seuil Si. Le premier état hydrique seuil Si correspond à un état hydrique optimal. Les seuils Si et S2 sont définis de préférence lors de la mise en place du système, par la mesure de la teneur en eau initiale d'une part, et 25 l'observation du bâti (ouverture des fissures, tassements, horizontalité....) en fonction de la teneur en eau lors de la première hydratation. On note que les seuils Si et S2 dépendent du type d'argile et des limites d'Atterberg associées au type d'argile. 3038398 11 De préférence, le premier seuil Si correspond à l'état hydrique optimal, c'est-à-dire l'état hydrique dans lequel le bâtiment 1 est stabilisé dans le sol 2. Comme visible sur la figure 4, le procédé comprend avantageusement 5 une étape 37 de détection d'une défaillance au cours de l'une au moins des étapes de mesure, comparaison et injection d'eau. De préférence, si une défaillance est détectée au cours de l'étape de détection de défaillance 37, le procédé comprend une étape d'alerte 38, par exemple par envoi d'un message de type courrier électronique ou message 10 à un téléphone portable. Comme visible sur la figure 4, on note que, préalablement à l'étape de mesure 31, le procédé 30 comprend une étape de positionnement 39 autour du bâtiment 1 implanté dans le sol 2 d'au moins une paire du dispositif d'électro-osmose 4. 15 Dans la mise en oeuvre du procédé au système 3 illustré, l'étape de positionnement consiste à positionner les quatre paires d'électrodes 5. De préférence, le procédé 30 comprend également une étape de positionnement 40 d'au moins une sonde de mesure de teneur en eau 17. Dans la mise en oeuvre du procédé au système 3 illustré, l'étape de 20 positionnement consiste à positionner les quatre sondes de mesure 17. Bien entendu, le procédé selon l'invention n'est pas limité à sa mise en oeuvre par le système 3. Comme déjà indiqué, la présente invention assure une hydratation 25 contrôlée, régulée, et sélective du sol, ce qui permet que le sol présente un état hydrique constant, et soit, par conséquent, plus stable. Ainsi, il est possible d'éviter toute fissuration d'un bâtiment implanté dans le sol. REVENDICATIONS1. Procédé de régulation d'hydratation d'un sol (2) par électro-osmose, comprenant : - une étape de mesure (31) d'au moins une valeur (V) correspondant à un état hydrique, - une étape de détermination (31') d'un état hydrique mesuré (M) du sol (2) à partir de ladite au moins une valeur mesurée correspondant à un état hydrique, - une étape de comparaison (32) entre l'état hydrique mesuré (M) au cours de l'étape de mesure (31) et un premier état hydrique seuil (51), et lorsque l'état hydrique mesuré (M) est inférieur audit premier état hydrique seuil (51), le procédé comprend une étape d'injection d'eau (33) dans le sol (2) entre au moins une anode (6) et au moins une cathode (7) formant paire d'électrodes d'un dispositif électro-osmotique (4), ladite au moins une anode (6) et ladite au moins une cathode (7) étant reliées l'une à l'autre par une source d'énergie électrique (9). 2. Procédé de régulation d'hydratation selon la revendication 1, comprenant une étape de désactivation (35) de la source d'énergie électrique (9) de ladite au moins une paire d'électrodes du dispositif électro- osmotique (4), lorsque l'état hydrique mesuré (M) est supérieur à un deuxième état hydrique seuil (S2). 3. Procédé de régulation d'hydratation selon l'une des revendications 1 ou 2, comprenant une étape d'enregistrement (34) de la valeur mesurée de l'état hydrique mesuré (M). 4. Procédé de régulation d'hydratation selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une étape préalable de détermination (36) du premier état hydrique seuil (51). 3038398 13 5. Procédé de régulation d'hydratation selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une étape de détection d'une défaillance (37) au cours de l'une au moins des étapes de mesure (31), comparaison (32) et injection d'eau (33). 5 6. Procédé de régulation d'hydratation selon la revendication précédente, comprenant une étape d'alerte (38) si une défaillance est détectée au cours de l'étape de détection de défaillance (37). 7. Procédé de régulation d'hydratation selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'étape de mesure (31) et l'étape de comparaison 10 (32) sont effectuées au moins une fois par jour. 8. Procédé de régulation d'hydratation selon l'une des revendications précédentes, comprenant une étape de positionnement (39) autour d'un bâtiment implanté dans le sol d'au moins une paire d'électrodes du dispositif d'électro-osmose (4). 15 9. Procédé de régulation d'hydratation selon la revendication précédente, dans lequel l'anode (6) et la cathode (7) de chaque paire d'électrodes sont distantes l'une de l'autre de moins de 4 mètres. 10. Procédé de régulation d'hydratation selon l'une des revendications 8 ou 9, comprenant une étape de positionnement (40) d'au moins une sonde 20 de mesure de teneur en eau (17) du sol (2). 11. Procédé de régulation d'hydratation selon l'une des revendications précédentes, dans lequel plusieurs valeurs (V) correspondant à un état hydrique sont mesurées, l'état hydrique mesuré (M) étant la valeur (V) mesurée la plus faible. 25