METHOD AND APPARATUS FOR THE ACCELERATED CONSOLIDATION OF FINEGRADED SOILS BY CHARGING A MEMBRANE

Abstract: 1. A method of consolidating a fine grained soil (mud, silt, clay) by charging a membrane, comprising a simultaneous drainage for evacuating the water characterized in that the soil is submitted to a programme of alternate charging and discharging.

Description: PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LA CONSOLIDATION ACCELEREE DES SOLS FINS PAR CHARGEMENT L'invention concerne la consolidation des sols fins (limons, silt, argile), c'est-à-dire le tassement de ces sols et l'élimination de l'eau des sols, notamment pour les rendre propres à supporter des ouvrages ou des charges. On connaît le tassement des sols au moyen de remblais de précnargement. Cette technique exige une durée de l'ordre de six mois à un an, voire plusieurs années, pour obtenir le tassement. Le but de l'invention est de provoquer une consolidation accélérée des matériaux argileux ou silteux dont la faible perméabilité nécessite habituellement de longs délais de consolidation, tout en évitant d'utiliser des remblais de préchargement et les mouvements de terre qui en résultent. Par "accélérée", on veut signifier que la consolidation est obtenue en quelques semaines seulement. Selon l'invention, on transmet au sol un programme de chargement cyclique ou alterné rapide, éventuellement vibratoire, comprenant des charges alternant avec des décharges, de manière à accélérer le processus de la consolidation, avec drainage simultané pour évacuer l'eau de consolidation. Le fait d'avoir la maîtrise totale du programme de chargement (phases de chargement - phases de déchargement) permet de l'asservir aux réactions du sol et donc d'avoir l'efficacité maximale. La mise en oeuvre de l'invention comporte de préférence l'utilisation de membranes souples qui vont charger le sol par application d'une contrainte totale verticale ou horizontale suivant les cas. Par contrainte totale, on signifie que le chargement s'applique à la fois aux grains du terrain et à 1 'eau qui est dans le terrain, alors qu'un chargement direct par un fluide sans membrane ne met en pression que l'eau intersticielle. Pour la consolidation horizontale, on utilise des membranes cylindriques dilatables mises en pression par l'intermédiaire d'un fluide. Pour la consolidation verticale, on utilise des membranes disposées horizontalement sur le sol, préchargées par application du vide. Dans les deux cas, un réseau de drainage est mis en place préalablement et le chargement est appliqué de manière cyclique ou alterné rapide. On décrira ci-après l'invention plus en détails, en référence aux figures jointes parmi lesquelles : - la figure 1 est un schéma de principe de la consolidation horizontale au moyen de membranes cylindriques - la figure 2 est un schéma de principe d'une répartition de membranes et de drains dans un terrain homogène pour la consolidation horizontale du terrain - la figure 3 est une coupe verticale d'une membrane en place dans un terrain avant mise en pression de la membrane - la figure 4 est un schéma de l'évolution de la section droite horizontale de la membrane avant et après mise en rotation - la figure 5 illustre une technique de mise en place d'une membrane dans le sol - la figure 6 est une coupe horizontale d'un mandrin particulier pour l'enfoncement d'une membrane dans le sol - la figure 7 est un schéma de principe de la consolidation verticale au moyen d'une membrane horizontale, - la figure 8 représente schématiquement différents cycles de chargement, et - les figures 9 et 10 représentent respectivement l'évolution de la pression de chargement et l'évolution du volume d'eau expulsé lors de la consolidation radiale d'un échantillon de terrain. I - CONSOLIDATION HORIZONTALE AU MOYEN DE MEMBRANES CYLINDRIQUES DILATABLES Une membrane cylindrique dilatable 1 est mise en place verticalement dans un trou 2 puis mise en pression par l'intermédiaire d'un fluide pour charger horizontalement le terrain (figure 1). La distribution en plan des membranes dilatables et des drains verticaux est fonction du sol et des premiers essais. En principe, on répartit régulièrement des membranes 1 dans les parties homogènes du terrain et on dispose régulièrement une pluralité de drains 3 entre les membranes0 La figure 2 représente un exemple. I1 est également envisagé l'utilisation de drains circulaires placés directement autour de la membrane, ces drains étant en matériau filtrant qui reste drainant même à l'état comprimé. De préférence, on utilise une membrane consti tuée d'une gaine résistante (matériau tissé ou non) associée à une membrane d'étanchéite intérieure. L'étanchéité peut également étre assurée par enduction de la gaine résistante. On utilise, si désiré, des renforcements à différents niveaux verticaux pour tenir compte des variations de résistance de certaines couches de sol. I1 est ainsi préconisé de placer des corsets autour de la membrane au passage des couches dures ou pour neu oraliser le premier mètre de terrain afin d'éviter le soulèvement du terrain0 L'étanchéité de la gaine à ses extrémités est obtenue par tout moyen approprié et, par exemple, - en haut : obturateur avec collier de serrage ou packer gonflable, - en bas : gaine fermée et mise en place re pliée sur elle-meme (figure 3). La membrane a, au départ, une forme qui est ou non cylindrique. De fait, on utilise de préférence a) une membrane introduite plate ou pliée et qui reprend une forme circulaire sous l'effet de la pression (figure 4) b) une membrane de forme circulaire permanente qui gonfle de manière élastique. La membrane est mise en place par battage ou vibro-fonçage (ou autre procédé) d'un mandrin creux à l'intérieur duquel elle se trouve (figure 5 et 6 > à l'extrémité inférieure, la membrane est attachée à un sabot 5 qui empêchera sa remontée lors de l'enlèvement du mandrin. Le fonctionnement de 1'en emble est similaire à celui d'une machine à drains0 Lors de la mise en place, la membrane (de type a) se trouve à plat ou en soufflet dans le mandrin qui a de préférence une forme en H (figure 6) puis dans le sol. Ceci permet de limiter au maximum le remaniement du sol lors du battage (de par la forme du mandrin qui en résulte) et d'avoir l'efficacité maximale au moment du gonflage. Une autre possibilité consiste en l'utilisation de gaines cylindriques élastiques (de type b) de petites dimensions qui sont mises en place à l'intérieur de mandrins cylindriques de plus petits diamètres. Il - CONSOLIDATION VERTICALE AU MOYEN DE HEMBRAX2S HORIZONTALES PRECHARGEES PAR APPLICATION DU VIDE Une couche drainante 1 1 de faible épaisseur (au maximum 50 cm) est déposée ou se trouve déjà sur le sol à consolider, puis recouverte d' une membrane étanche 6 (figure 7). Une pompe à vide 7 branchée sous la membrane dans la couche drainante entraine alors une dépression p, ce qui induit une surcharge P,'P à la surface du terrain (Pa = pression atmosphérique). Un réseau de drains 8 est disposé sous la membrane, par exemple verticalement, en tant que de besoin. Un problème d'étanchéité se pose à la périphérie de la membrane. I1 peut être résolu avec des procédés classiques tels que tranchée 9 et bentonite 10. Une autre solution consiste en la mise en place de membranes verticales étanches dans la tranchée. La membrane verticale (ou horizontale) est soumise à un programme de chargement qui comprend des temps où la membrane est effectivement chargée par pression (ou dépression) séparés par des temps où la pression (ou la dépression) est diminuée ou supprimée. On observe qu'un terrain sOumis à des charges d'intensité variable dans le temps tasse plus et plus vite que si la charge avait été constante. Le cycle est régulier ou non régulier. Les schémas de chargement représentés en A, B et C sur la figure 8 illustrent la mise en oeuvre de l'invention sur différents types de sols A : montée progressive de la pression avec phases de déchargement intercalées B : pression constante avec phases de déchar gement intercalées ; C : chargement "vibratoire" où de petites variations de pression sont entretenues autour d'une pression moyenne Les figures 9 et 10 sont relatives à un exemple de mise en oeuvre du procédé de consolidation radiale forcée sur un échantillon de terrain argileux dans une cuve d'oedomètre dynamique (avec drainage radial) et représentent respectivement la variation dans le temps de la pression de chargement et la variation dans le temps de l'eau expulsée de l'échantillon0 Dans le cas de la gaine cylindrique, on peut également contrôler les volumes suivant le même type de schéma dans le temps. Ceci est particulièrement intéressant puisqu'une augmentation de volume de la sonde correspond directement à une expulsion d'eau du terrain. I1 devient ainsi possible d'asservir le chargement du terrain aux réactions du sol. Après consolidation du terrain, les membranes verticales sont retirées et les trous ainsi dégagés sont remplis avec un matériau dur pour constituer des pieux, si on le désire.

Claims: REVENDICATIONS 1 - Procédé de consolidation d'un sol fin (limons, silt, argile) par chargement, caractérisé en ce qu'on soumet le sol à un programme de chargement comprenant des charges alternant avec des décharges, tout en drainant l'eau du terrain. 2 - Procédé de consolidation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on réalise le programme en gonflant et dégonflant alternativement une ou plusieurs membranes enfoncées verticalement dans le sol. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on répartit une pluralité de telles membranes dans la surface du terrain et en ce qu'on répartit des drains verticaux entre les membranes. 4 - Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'on utilise une membrane cylindrique que l'on enfonce dans le sol à l'état plié ou plat à l'intérieur d'un mandrin. 5 - Procédé selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend le retrait de la membrane et le remplissage du trou ainsi dégagé par un matériau dur pour former un pieu dans le sol. 6 - Procédé de consolidation selon la revendication 1, caractérisé en ce quton réalise le programme en réalisant un programme de dépressions dans une couche drainante située directement sous une membrane déposée sur le sol et étanche périphériquement. 7 - Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on dispose un réseau de drains verticaux sous la membrane. 8 - Dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une membrane cylin drique gonflable, des moyens pour introduire cette membrane verticalement dans le 801, des moyens pour appliquer à la membrane un programme de gonflage et de dégonflage et des drains. 9 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens pour introduire la membrane verticalement dans le sol comprennent un mandrin creux à section droite en forme de H. 10 - Dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une des revendications 7 et 8, caracté- risé en ce qu'il comprend au moins une membrane à étendre sur une couche drainante présente ou déposée sur le sol, des moyens pour rendre étanche la périphérie de la couche et des moyens pour créer un programme de dépressions dans la couche drainante.

Inventors: COGNON, JEAN-MARIE
Applicants: TECHNIQUES LOUIS MENARD SOCIETE ANONYME FRANCAISE
Application year: 1979
Main classification: E02D3
IPC codes: E02D3