CFG-Fascicule Fitration-Drainage.pdf

7/24/2019 CFG-Fascicule Fitration-Drainage.pdf

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Ce fascicule a pour objet de guider le concepteur dans lemploi des gosynthtiques utiliss pour lesfonctions de filtration et de drainage des sols dans les ouvrages suivants :

- ouvrages hydrauliques, digues, barrages...

- bassins tanches, rserves d'eau, canaux...

- ouvrages de terrassement : remblais, dblais, versants naturels...- voies de circulation : chausses, voies ferres, pistes d'arodrome...

- ouvrages d'art : ponts, soutnements, tunnels...

- fondations de btiments...

- aires de stockage, parcs de stationnement...

- aires de loisirs, espaces verts, terrains de sports...

- couverture dinstallations de stockage de dchets (ISD)

Les figures 1 16 montrent des exemples douvrages o les gosynthtiques sont utiliss comme filtre et/oudrain.

Figure 1 : Filtre gotextile en tranche drainante Figure 2 : Filtre gotextile en tranche drainante


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Figure 3 : Filtre gotextile en protection de berge Figure 4 : Gosynthtique de drainagesous couche de forme

Figure 5 : Gosynthtique de drainage sous remblai Figure 6 : Gosynthtique de drainage sous remblai

Figure 7: Gosynthtique de drainage contre un murd'ouvrage d'art

Figure 8 : Gosynthtique de drainage contreun mur douvrage dart


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Figure 9 : Gosynthtique de drainageautour dun tunnel

Figure 10 : Gosynthtique de drainage en couverturedInstallation de Stockage de Dchets

Figure 11 : Gosynthtique de drainage en couverturedInstallation de Stockage de Dchets

Figure 12 : Gosynthtique de drainage au-dessus

de ltanchit en couverture dInstallation de Stockage deDchets

Figure 13 : Gosynthtique de drainage sousltanchit dun bassin

Figure 14 : Gosynthtique de drainage sous gazonsynthtique (Terrain de sport)


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Figure 15 : Gosynthtique de drainage sous terrevgtale (Tramway)

Figure 16 : Gosynthtique de drainage sous terre vgtale(Tramway)

Ne sont pas traites dans ce fascicule :- l'utilisation dans le drainage agricole ;

- lutilisation pour la filtration et le drainage des lixiviats et des gaz ;

- les eaux de ruissellement, qui sont vacues par des rseaux spcifiques de surface ;

- les eaux uses ;

- les situations o des phnomnes physico-chimiques peuvent intervenir.

Ce fascicule est une mise jour du prcdent fascicule dit en Avril 1986 par le Comit Franaisdes Gotextiles et Gomembranes (actuellement Comit Franais des Gosynthtiques).

En complment de ce fascicule, on peut se rfrer pour la ralisation des systmes de drainage etde filtration aux autres fascicules traitant de la mise en uvre, dans les remblais sur sol compressible,les voies de circulation provisoire et les chausses faible trafic, les terrains de sports, les voiesferres, etc. :

- Recommandations pour lemploi des gotextiles et produits apparents sous remblais sur solscompressibles (NF G 38063, Afnor, 1993 en cours de rvision) ;

- Guide technique du drainage routier (SETRA, 2006) ;

- Ecrans drainants de rives de chausses (SETRA, 1992) ;

- Recommandations pour lemploi des gotextiles et produits apparents (NF G 38 060, AFNOR,2013).


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Les gosynthtiques sont couramment utiliss depuis les annes 1970 dans les systmes dedrainage et de filtration des btiments, des ouvrages de gnie civil et de gotechnique.

Le rle du drainage est de :

- rabattre les nappes ;

- contrler les coulements deau ;

- diminuer et matriser les pressions deau ;

- acclrer les phnomnes de consolidation.L'efficacit et la prennit des systmes de drainage sont assures par l'association des fonctionsfiltrante et drainante pour lesquelles un dimensionnement du gosynthtique est ncessaire.

La fonction filtrationconsiste laisser circuler librement l'eau tout en retenant les lments du soldans le but d'viter :

- la contamination de la partie drainante par les lments fins du sol environnant ;

- l'augmentation importante de la pression interstitielle au voisinage du dispositif de drainage ;

- la dstabilisation du sol (formation de cavits ou renards).

Les filtres peuvent galement intervenir seuls, sans tre associs des dispositifs de drainage, dans

les protections de berge et les parements de barrages, entre sol et enrochements ou gabions, etc.La fonction drainageconsiste collecter et vacuer leau vers un exutoire.

Il existe des pictogrammes dfinis par la norme NF EN ISO 10 318 (AFNOR, 2006) : Gosynthtiques, Termes et Dfinitions pour symboliser ces fonctions (Figure 7).

Fonction filtration Fonction drainage

Figure 17 Pictogrammes symbolisant la fonction filtration et la fonction drainage

Pour assurer ces fonctions, il existe une trs grande varit de structures gosynthtiques dont laterminologie est dfinie dans la norme NF EN ISO 10 318 (AFNOR, 2006) : Gosynthtiques,Termes et Dfinitions .

Par souci de simplification, on utilisera le terme Gotextile pour dsigner les produits remplissantla seule fonction filtration et le terme Gosynthtique pour les produits remplissant les fonctionsde drainage et de filtration. Dans ce deuxime cas il sagira le plus souvent de gocomposites dedrainage (association dau moins un gotextile avec un produit apparent). Pour des dbits drainertrs faibles, il peut sagir de produits mono-composants (filtre-drain homogne).


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Notes

1. Matrise de la pression de l'eau

La pression de leau intervient de deux faons sur la stabilit des structures :

- Par l'action hydrostatique sur le contour ou au sein des ouvrages. Le drainage a alors pour but de supprimercette pression. Dans certaines applications lobjectif est de diminuer cette pression pour assurer la stabilit delouvrage.

- Par les forces hydrodynamiques (force de volume) qui s'exercent sur le sol, paralllement l'coulement, et

qui sont proportionnelles au gradient hydraulique i (perte de charge par unit de longueur) et au poidsvolumique de l'eau. Selon l'orientation de l'coulement, ces forces hydrodynamiques peuvent agir favorablementou dfavorablement sur la stabilit d'un massif de sol. Le drainage aura pour effet dorienter favorablement lescoulements.

2. Acclration de la consolidation

La consolidation est le processus de dformation des sols fins saturs au cours du temps entre linstant o onleur applique une charge et la fin de la dformation. Ce processus est li la faible vitesse de dplacement deleau dans le sol. Linstallation dun dispositif de drainage adapt permet de raccourcir la dure des dformations.Cette dure varie comme le carr de la distance maximale entre un point du sol et le drainage le plus proche. Ledrainage nest utile que pendant la consolidation (NF EN 15237). Il peut tre galement conu pour assurer unefonction drainage plus long terme.


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Les sols naturels sont des milieux poreux qui contiennent gnralement de 30 40 % de vides, forms parles interstices entre les particules de sol. Lorsque le sol est satur, leau quil contient remplit ces pores et sedplace sous leffet des gradients de charge hydraulique (qui combine la pression de leau et son altitude).

Par le mme processus quavec les coulements de surface, leau peut dstabiliser les particules du sol, lesdtacher du massif et les transporter.

Pour viter la mise en mouvement des particules situes la surface du sol ou linterface avec un autre

milieu, on place la surface du sol un systme de filtration (figure 18) dont le rle est :

- de maintenir les particulespour quelles ne soient pas mises en mouvement par lcoulement venant delintrieur du massif ;

- de laisser la libre circulation de leausur le long terme.

Dans le cas de la fonction filtration, l'coulement est perpendiculaire au plan du gosynthtique.

Figure 18 -Principe du fonctionnement dun filtre gotextile

Note

Le fonctionnement dun systme de filtration dans un ouvrage hydraulique ou gotechnique estdonc tout fait diffrentdu fonctionnement des filtres utiliss dans dautres applications de typeindustriel (filtre air, filtre huile, etc.). Placs en travers du passage du fluide, ces derniersdoivent arrter toutes les particules qui sont transportes dans lcoulement, le plus souvent ensuspension. Linconvnient majeur de ce rle exclusif est laccumulation inexorable des particules la surface ou dans le filtre conduisant son colmatage, cest--dire quil devient de moins en

moins permable. Ces filtres pour applications industrielles doivent tre remplacs rgulirement,ce qui nest pas envisageable dans un ouvrage de gotechnique pour lequel le systme de filtrationest install pour remplir sa fonction pendant toute la dure de vie de louvrage.

Direction delcoulement

Matriaudrainant


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Pour viter la rduction de permabilit du filtredue au risque daccumulation de particules transportespar lcoulement, le systme de filtration dun ouvrage hydraulique doit empcher le sol dans son ensemblede se mettre en mouvement. Le maintiendu sol par le systme de filtration est donc crucial pour que lesparticules restent immobiles, stables et quelles ne soient pas entranes par lcoulement. Il y a cependanttoujours des particules trs fines qui se dplacent entranes par leau : le systme de filtration doit les laisserpasser.

Laction dun systme de filtration dans un sol naturel doit donc satisfaire les trois exigences suivantes :

- stabiliser les grosses particules du sol ;- laisser passer les fines particules instables ;

- rester permable pendant la dure de vie de louvrage.

3.1 STABILISER (EVITER LE MOUVEMENT) LES GROSSES PARTICULES DE SOL(SQUELETTE GRANULAIRE) PAR UN CONTACT ETROIT AVEC LE SYSTEME DEFILTRATION

3.1.1. Sols compacts ou consolids

Dans le cas des ouvrages de gnie civil excuts selon les rgles de l'art, les sols sont compacts parcouches ou consolids ; le mcanisme de filtration varie en fonction de la structure du sol :

Sols granulomtrie continue

Dans ce cas, le plus courant, le squelette du sol est constitu par les plus grosses particules en contact les unesavec les autres et forme une vritable ossature. Par la constitution de votes naturelles, elles vont leur tour retenirles particules plus petites et ainsi la totalit du sol. Les passages travers le gosynthtique (ouvertures) doiventtre plus petits que les particules formant le squelette.

Le gotextile initie la formation dun auto-filtre granulaire stabledans le sol (Figure 19). Ce filtre naturel ou auto-filtre ne se forme (sur une paisseur d'ailleurs trs faible) que si le gosynthtique est appliqu sur le sol avec

une contrainte suffisante.

Figure 19 - Filtre naturel dvelopp dans un sol granulomtrie continue

Sols granulomtrie uniforme

Pour les sols granulomtrie uniforme, non ou peu cohrents, aucun filtre naturel ne peut se dvelopperdans le sol selon le processus dcrit ci-dessus. Les ouvertures du gosynthtique doivent donc tre pluspetites que le diamtre des particules.

Note

De nombreux gosynthtiques satisfont cette condition pour les sables fins. Si cette condition nest pas respectepour des sols plus fins (sables trs fins, des cendres, des silts, des limons non argileux, des loess) surtout s'ilssont peu denses, il peut se produire un lessivage important du sol.


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Sols fins cohrents

Pour les sols fins cohrents, bien que la dimension de leurs lments soit en gnral infrieure celle desouvertures du filtre, les fines sont lies entre elles par des forces de cohsion importantes et il se forme, aucontact du filtre, des petites votes stablesFigure 20).

Figure 20 - Apparition de votes stables aprs le dpart de quelques particules(sol fin cohrent).

3.1.2. Sols en suspension

Dans le cas o le sol se met en suspension dans l'eau : ceci peut se produire en prsence de sols boueux,de sols peu denses, non compacts ni consolids, de sols granulomtrie discontinue o les lments finsne sont pas bloqus et peuvent tre lessivs, ou encore de sols en suspension (coulements chargs) et desols dispersifs (cf 4).

On peut rencontrer ce type d'coulement :

dans la construction de remblais hydrauliques ;

dans la construction de bassins d'infiltration ;

dans le cas d'une barrire de filtration d'eau de ruissellement charge ;

dans la phase initiale de la mise en uvre d'un gotextile sur sols boueux ;

lors de la phase initiale de la consolidation d'un sol compressible.

Dans ce cas il ny a pas de possibilit de stabiliser le sol : cest un phnomne volutif de migration departicules pour lequel la filtration par gotextile ne peut tre envisage que pour des applications courtterme.

La fonction filtration sera assure par le gotextile de manire diffrente suivant que celui-ci :possde une texture suffisamment fine pour arrter les particules en suspension, qui se dposentalors sa surface ou dans son paisseur. La permabilit de cette zone diminue, ceci n'estadmissible que si cette rduction se produit suffisamment lentement par rapport la dure de vie del'ouvrage ou dans le cas o la circulation des particules en suspension est de dure limite(consolidation d'un sol, phase transitoire qui suit la mise en uvre d'un ouvrage de drainage) ;

laisse passer les particules en suspension mais retient le squelette du sol, ce qui ncessite alors quela structure drainante aval soit dimensionne en consquence.

3.2 LAISSER PASSER LES FINES PARTICULES INSTABLES ET TRANSPORTEES ENSUSPENSION POUR EVITER LEUR BLOCAGE PAR LE SYSTEME DE FILTRATION


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(Figure21)

3.3 RESTER PERMEABLE SUR LA DUREE PREVUE LORS DU DIMENSIONNEMENT ENSASSURANT :

Dune permabilit initiale suffisante par rapport au sol filtrer pour ne pas crer de perte de charge danslcoulement ;

Du maintien de cette permabilit au-del dun seuil minimum sur la dure prvue lors dudimensionnement.

Ce dernier point sous-entend que les conditions suivantes soient respectes :

squelette du sol stable et non-mobile ;

passage des fines en suspension.

Le choix d'un filtre rsulte donc d'une optimisation de ses caractristiques vis--vis de ces trois exigences.

Fines instables

a : structure initiale b : dpart des fines

Structure

granulaire stable

c : structure stabilise

Figure 21 - Dpart de fines particules instables


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Pour que la fonction filtration soit assure, il est ncessaire de prendre en compte certaines caractristiquesdu sol avec lesquelles le filtre sera en contact.

4.1 GRANULARITE DU SOL A FILTRER

La courbe granulomtriquedu sol filtrer est ncessaire pour dterminer le type de granulomtrie : taleou uniforme, continue ou discontinue.

Un sol granulomtrie tale est un sol dont le coefficient duniformit10

60U

d

dC est suprieur ou gal 6,

et granulomtrie uniforme si CUest infrieur 6Figure22).

Figure 22 - Exemple de sol granulomtrie continue et tale (CU= 12)

Pour les sols granulomtrie continue, on dterminera les paramtres caractristiques : d10, d60, d85, lecoefficient duniformit CUet le cas chant le d50.


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Les valeurs de dy (y= 10, 50, 60, ou 85) sont dfinies sur la courbe granulomtrique du sol :

- dy tant dimension des particules correspondant un passant cumul de y% de la masse des

particules.

Pour les sols granulomtrie discontinue dont la courbe granulomtrique prsente un palier dans la zonedes passants cumuls suprieur 20 %, les paramtres caractristiques ci-dessus sont dtermins partirde la fraction granulomtrique infrieure ce palier (cf. Figure23) :

Si y(d) est le pourcentage cumul de particules infrieures d du sol discontinu, et si yp est le pourcentagecorrespondant au palier, le calcul de la courbe granulomtrique de la fraction infrieure est donn par y(d) :

100xy

)d(y)d('y

p

avec y(d) yp

Figure 23 - Dtermination du d85dans le cas dun sol granulomtrie discontinue

4.2 QUIVALENT DE SABLE

Lquivalent de sable (ES) est dtermin suivant la norme NF EN 933-8 (AFNOR 2012).

4.3 COHESION

La cohsion des sols est associe la prsence de particules fines argileuses, qui sont aussi la cause de laplasticit des mmes sols. La cohsion est pour cette raison caractrise par des paramtres de plasticit,comme lindice de plasticit IP, ou la valeur de bleu (de mthylne) VBS.

Un sol peu cohrent est caractris par un indice de plasticit faible (Ip < 12 ou un VBS < 2,5).

Un sol cohrent est caractris par un indice de plasticit Ip 12 ou un VBS > 2,5. Un indice de plasticitlev (Ip > 40) met en vidence la prsence d'lments gonflants.


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4.4 DISPERSIVITE

La dispersivit d'un sol argileux traduit sa sensibilit l'rosion interne. Elle est dfinie actuellement par destests trs empiriques, comme le test du trou d'pingle. La dispersivit est fonction de lagranulomtrie, de lacohsion, mais aussi de la nature minralogique des argiles, nature qui peut d'ailleurs varier en cours defonctionnement de l'ouvrage. En particulier les argiles sodiques sont beaucoup plus dispersives que lesargiles calciques. En prsence de sols dispersifs, qui se caractrisent par lmission dune grande quantitdlments fins, le choix du filtre doit, dans ltat actuel de nos connaissances, tre dtermin partir dessaisde comportement.

Note

Test du trou dpingle (Ministre de lAgriculture des tats-Unis dAmrique). Lessai consiste faire passer deleau distille travers un petit trou de 1 mm de diamtre perc dans un chantillon de sol de 25,4 mm de longsous une diffrence de charge hydraulique de 50 mm. Le rsultat dessai est valu partir de laspect de leau(colore ou non, charge de particules ou non), de la vitesse dcoulement et du diamtre final du trou.

II existe galement dautres essais pour apprcier la dispersivit du sol comme la double sdimentomtrie et untest visuel dans leau appel crumb-test

4.5 DENSITE

La stabilit dun sol, mme dispersif, est trs lie sa densit sche. Un sol, compact une massevolumique apparente sche voisine de celle obtenue lessai Proctor Normal, est peu sensible lrosioninterne. En dessous de 95 % de la densit sche lOptimum Proctor Normal, le sol devient plus sensible etles risques de colmatage sont plus grands.

Note

La densit est le rapport de la masse volumique du matriau la masse volumique de leau.

Pour les sables et graviers propres, on utilise lindice de densit ID, qui traduit la position de lindice des videsdu sol dans lintervalle des indices des vides possibles et est dfini comme :

minmax

max

Dee

eeI

o e, eminet emaxsont respectivement les indices des vides du sol dans ses tats actuel, le plus dense et leplus lche. Lindice de densit sexprime comme nombre dcimal ou pourcentage.

On considre quun sol est dense pour ID > 65 % et quil est lche pour ID < 35 %.

Note

Lindice des vides e est li la masse volumique (ou la densit G ou au poids volumique ) du sol

par la relation :

1ed

s

o set dsont respectivement la masse volumique des particules et la masse volumique du sol sec.

Si lon remplace les indices des vides e, eminet emaxpar leurs expressions (s/d- 1), (s max/d max-1) et(s min/d min-1), en notant que emincorrespond d maxet emax d min, on obtient une autre expression delindice de densit :

mindmaxd

mindd

d

maxdDI


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4.6 PERMEABILITE

La permabilit du sol est caractrise par le coefficient de permabilit ksobtenu par un essai ralis selonla norme NF X 30 442 (AFNOR, 2011).Ce coefficient permet de dterminer la vitesse de lcoulement deleau dans le sol laide de la loi de Darcy.

En labsence dessai de permabilit, il est possible de se rfrer des approches empiriques proposes par

certains auteurs (cf. Annexe 1).

4.7 GRADIENT HYDRAULIQUE DE LECOULEMENT DANS LE SOL IS

Gradient hydraulique, not is, : Diffrence de charge hydraulique entre deux points dun milieu poreux saturpar unit de distance, le long dune ligne de courant. Elle a la signification dune diffrence de potentiel(exprime en hauteur de colonne deau) par unit de longueur. Sans dimension .

Note

La charge hydraulique, qui est la fonction de potentiel dcoulement de leau dans le sol, est dfinie parlexpression h = u/w+ z, dans laquelle u est la pression de leau, wle poids volumique de leau et z laltitude parrapport un niveau de rfrence.

- cas des coulements gravitaires (tranches drainante, masques drainants, drainage derrire un mur desoutnement, ) : is 1.

- cas des coulements en charge (base drainante sous remblai, drainage sous dallage, ..) le gradient ispeuttre suprieur 1. Son valuation fera lobjet dun calcul en fonction du contexte hydro-gotechnique.

- cas de coulements alterns (protection de berges ou ctes, talus amont de barrage, etc.) : Les effetsdynamiques dus aux vagues crent des surpressions interstitielles qui augmentent localement ; le gradientpeut tre sensiblement suprieur 1. Une valeur minimale de isgale 5 est conseille.


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Dans tous les cas dapplication, les filtres gosynthtiques doivent respecter les conditions suivantes :

a) rester permable leau :

leau doit pouvoir pntrer dans le filtre et le saturer sil ne lest pas initialement (critre sur larsistance la pntration de leau) ;

leau doit pouvoir traverser facilement le filtre (critre de permabilit) ;

b) laisser passer les particules fines instables tout en stabilisant le squelette du sol :

un critre de non-rtention des fines ;

un critre de rtention du squelette.

5.1. CRITERE DE PENETRATION DE LEAU

Le choix des gosynthtiques filtres, utiliss dans les systmes de drainage, repose sur lapplication de la loide Darcy qui suppose que le milieu est satur. Les gosynthtiques utiliss dans ces applications doivent

donc prsenter une rsistance la pntration de leau adapte pour pouvoir se saturer en cours defonctionnement sinon les performances risquent dtre trs infrieures celles prvues, le produit pouvantmme se comporter comme une barrire capillaire.

La rsistance la pntration de leau dun gosynthtique ne dpend pas seulement de la nature dupolymre utilis mais aussi des dimensions de ses fibres, des adjuvants ventuels utiliss lors de safabrication. Elle est dfinie comme laptitude dun gosynthtique laisser passer leau sous une chargedeau dtermine partir de lessai NF EN 13562.

Cet essai donne la pression deau, exprime conventionnellement en millimtres deau, qui produit uncoulement continu de gouttelettes travers lprouvette.

Pour la fonction filtration, cette pression doit tre infrieure 5 mm.

5.2. CRITERE DE PERMEABILITE

Leau doit pouvoir traverser facilement le filtre : Il est gnralement admis que la surpression interstitielle aupassage du filtre ne doit pas excder 0,5 kPa, soit une diffrence de charge hydraulique de 50 mm.

La norme NF EN ISO 11058 dcrit une procdure dessai qui permet de dterminer la vitesse dcoulementtransversal au gosynthtique sous une diffrence de charge hydraulique de 50 mm. Cette caractristique,note VH50, est dtermine sur le produit neuf et noncomprim. Comme la condition de permabilit doit treapplique au filtre comprim dans le terrain, on applique VH50deux coefficients correcteurs :

un coefficient qui tient compte de la pollution du filtre par les particules du sol lors de son installation

et en fonctionnement, un coefficient qui reprsente leffet de la compression du gosynthtique sur sa permabilit.


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Les constats effectus sur des prlvements de gosynthtiques dans des ouvrages en service ont conduit donner, de manire scuritaire, des valeurs de 100 et 3, respectivement, ces deux coefficients correcteurspour les ouvrages les plus critiques.

Au lieu dutiliser le rsultat VH50de lessai, on utilise donc une valeur corrige, note V*H50, et gale :

pour les ouvrages de classe de consquence leve(barrages en terre, par exemple)

1000V

33,3.3.100V*V 50H50H50H

(le dernier coefficient au dnominateur 3,33 est un coefficient de scurit supplmentaire) ;

pour les autres ouvrages(tranche drainante, drainage de talus et versants)

100

V*V 50H50H

pour les ouvrages o le sol est un sable propre(quivalent de sable suprieur 60, pourcentagedlments fins (infrieurs 80 m) infrieur 12%) et o lon peut considrer la pollution du filtre commengligeable :

10

V*V 50H50H

La condition remplir par le filtre en termes de permabilit est que la vitesse v* de lcoulement de leau travers le filtre gosynthtique soit infrieure V*H50. Cette vitesse est gale la vitesse vsde lcoulementde leau dans le sol et vaut donc :

v* = vs= ks isavec :

ks= coefficient de permabilit du sol en m s-1;

is= gradient hydraulique de lcoulement dans le sol au voisinage du gosynthtique (sans dimension) ;

v* = vitesse de lcoulement dans le gosynthtique en place, comprim et en contact avec le sol en m s -1.

Suivant les cas, cette condition conduira exiger des produits dont la caractristique VH50est gale millefois, cent fois ou dix fois la vitesse de leau dans le sol calcule lors de ltude du projet.

Les valeurs de VH50sont donnes au tableau 1

Types douvrage Critre de permabilit

Pour les ouvrages de classe de consquence leve(barrages en terre, par exemple) VH50 > 103ks.is

Autres ouvrages(tranche drainante, drainage talus et versants)

VH50 > 102ks.is

Dans le cas de sables propres VH50 > 10 ks. is

Tableau 1. Valeurs de VH50selon les types d'ouvrage


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Tous les produits nont pas la mme sensibilit la compression. Il existe une norme de permabilit souscontrainte, NF EN ISO 10776 qui permet de mesurer un VH50 sur un gotextile sous une contrainte de

compression : VH50,. Ainsi, il est possible dutiliser VH50,et de saffranchir du coefficient 3 sur leffetde la compressibilit.

Lorsquun ouvrage recoupe des zones de sol de permabilit diffrente, on prend en compte la permabilitdu sol la plus leve si le mme gosynthtique est utilis pour toutes les zones.

5.3. CRITERE DE NON RETENTION DES FINES

Pour les sols prsentant la possibilit de mise en suspension dlments fins (graves pollues, sables peuargileux o largile ne constitue pas une matrice continue), le filtre gosynthtique doit laisser passer leslments fins tout en retenant le squelette. Cette condition est traduite par un critre concernant louverturede filtration O90du filtre gosynthtique et la taille maximale des particules fines du sol, soit 63 m:

m63O90

O90 : Ouverture de filtration caractristique du gosynthtique : d90des particules dun sol dfini traversant legosynthtique dans les conditions dessai dfinies par la norme NF EN ISO 12956 (AFNOR 2011). Elle

correspond au diamtre de la plus grosse particule de sol pouvant traverser le gosynthtique sous l'actionde la percolation de l'eau. Elle est exprime en micromtre.

Note

63m est la valeur maximale de la taille des particules fines dans les normes europennes sur laclassification des sols (NFP 11 300, AFNOR 1992).

5.4. CRITERE DE RETENTION DU SQUELETTE

Pour assurer la rtention du squelette du sol, on compare louverture de filtration caractristique O90 du

gosynthtique la dimension dc reprsentative des particules constituant le squelette du sol. sol granulomtrie peu tale (CU< 6) : la dimension reprsentative est conventionnellement dfinie

par le d85du sol filtrer. sol granulomtrie tale (CU 6) : la dimension reprsentative est conventionnellement dfinie par

le d50du sol filtrer.

Les valeurs de d85 et d50 sont dfinies sur la courbe granulomtrique du sol (cf. 4,Figure22 et Figure23).

Cette valeur dcest affecte dun coefficient C pour tenir compte de certaines conditions particulires lies la granulomtrie du sol, sa compacit, au type dcoulement et au rle du gosynthtique.

63 m O90 C . dcLe coefficient C est le produit de quatre facteurs C1, C2, C3et C4:

C = C1. C2. C3. C4

C1tient compte de linfluence de la forme de la courbe granulomtrique :

Granulomtrie continue et tale Cl= 1,00

Granulomtrie uniforme C1= 0,80

C2tient compte de linfluence de la compacit du sol filtrer (tableau 2):

Sols lches : C2= 0,80Sols non confins : C2= 0,80

Sols denses et confins : C2= 1,25


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Un sol est considr comme confin lorsque la contrainte normale applique est suprieure 10 kPa.

Les sols lches se rencontrent notamment dans tous les travaux en dblai, tels que les tranches drainantes,les masques drainants, les travaux de protection de berges, etc.

Les sols denses concernent les travaux en remblai.

Lapprciation de la densit (sol lche ou sol dense) peut tre faite laide du tableau 2.

Sol Caractrisation C2

Cohrent d > 0,95 dOPN 1,25

d < 0,95 dOPN 0,80

Non cohrent, sables et gravierspropres

ID 50 1,25

ID < 50 0,80

d masse volumique du sol secdOPN masse volumique du sol sec loptimum Proctor normalID indice de densit.

Tableau 2 : Choix de C2pour les sols lches et denses

C3 tient compte de linfluence du gradient hydraulique is dans le sol filtrer au voisinage dugotextile

gradient hydraulique faible is < 5 C3 = 1,00

gradient hydraulique plus lev is >= 5 C3 = 0,80

coulement altern (protection de berge) C3 = 0,60

C4tient compte du rle du gosynthtique

rle de filtre seul C4 = 1,00

rle de filtre-drain homogne C4 = 0,30

Pour les sols cohrents, si cette rgle conduit une valeur de O90 infrieure 80m, on retient :63 m O90 80 m.

Pour les sols non cohrents, si cette rgle conduit une valeur de O90 infrieure 63 m, on sort du domainedapplication de cette rgle. On peut avoir recours un essai de comportement pour valider une solutiontechnique.

Note

Lorsquun ouvrage recoupe des zones de sol de granulomtrie diffrente, on prend en compte la granulomtrie dusol la plus fine dans le cas o le mme gosynthtique est utilis sur toutes les zones.

En complment de louverture de filtration, la structure des gotextiles a une influence sur la rtention ou la non-rtention des particules. Par exemple, le nombre de constrictions valu suivant la norme XP G38-030 est unparamtre indicatif de la structure de certains gotextiles pour la fonction filtration (cf. domaine dapplication de lanorme).


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24

5.5. EXEMPLES DE DIMENSIONNEMENT FONCTIONNEL DU GEOTEXTILE DE FILTRATION

5.5.1.Exemple 1 : Gotextile de filtration en tranche drainante

Donnes de louvrage

Gotextile de filtration

Sol filtrer

Granulat drainantNappe

Drain collecteur

Figure 24- Exemple de gotextile de filtration en tranche drainante etcourbe granulomtrique du sol filtrer

Hypothses de calcul

Granulomtrie du sol filtrer : granulomtrie continue (voir courbe de la figure 24) .

Permabilit du sol : ks= 10-5m/s

Gradient hydraulique de lcoulement dans le sol au voisinage du gosynthtique :is= 1.

Critre de faible rsistance la pntration de leau

La hauteur deau H ncessaire au passage de leau au travers du gotextile mesure selon la norme NF EN13562 doit satisfaire le critre de faible rsistance la pntration de leau:

H 5 mm.

Critre de permabilit

Il sagit dun ouvrage courant et le sol peut tre considr comme un sable propre (pourcentage dlmentsinfrieurs 80 mm < 12 %) :

VH50 10 . ks . is,

Lindice de vitesse VH50mesur selon la norme NF EN ISO 11058 doit satisfaire le critre de permabilitsuivant :

VH50 10-4m.s-1

Critre de non rtention de fines

Louverture de filtration du gotextile, mesur selon la norme NF EN ISO 12956, doit satisfaire le critre denon-rtention suivant :

O90 63 m

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.001 0.01 0.1 1 10 100

d (mm)

Passantcumul(%)

d10 = 0,1 mm

d60 = 1,2 mm

85

d50 = 0.85 mm


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25

Critre de rtention du squelette du sol

La courbe granulomtrique du sol est continue et sans plateau.

121.0

2,1

10

60 d

dCU , sol granulomtrie tale : dc= d50.

On lit : d50 = 0,85 mm

Les facteurs correctifs sont :

- granulomtrie continue et tale : C1= 1,0

- tranche drainante : C2 = 0,8

- is< 5 : C3= 1,0

- filtre seul : C4= 1,0

On obtient : C = C1.C2.C3.C4= 0,8

Soit : O90 0,8 . 0,85 mm

Louverture de filtration du gotextile, mesure selon la norme NF EN ISO 12956, doit satisfaire le critre dertention suivant :

O90 0,68 mm (680 m)

Soit :

H VH50 O90

5 mm 10-4m s-1 63 m O90 680 m

5.5.2. Exemple 2 : Gotextile de filtration sous enrochement en protectioncontre lrosion de berge

Donnes de louvrage

Gotextile de

filtrationSol filtrer

Nappe phratique

Enrochement

Figure 25 - Exemple de gotextile de filtration en protection de berge et courbes granulomtriques du sol filtrer

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,001 0,01 0,1 1 10 100

d (mm)

Passantcumul(%)

d85d10 d60

yp

y'(d)

y(d)

85

100%


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Hypothses de calcul

Granulomtrie du sol filtrer : voir courbes (sol discontinu) de la figure 25. Permabilit du sol : ks= 10-6ms-1

Gradient hydraulique isde lcoulement dans le sol au voisinage du gosynthtique estim 5.

Critre de faible rsistance la pntration de leau

La hauteur deau H ncessaire au passage de leau au travers du gotextile mesure selon la norme NF EN13562 doit satisfaire le critre de pntration de leau :

H 5 mm.

Critre de permabilit

Pour cet ouvrage considr comme courant, on retient le critre de permabilit suivant :

VH50 102. ks. is,

Lindice de vitesse VH50mesur selon la norme NF EN ISO 11058 doit satisfaire le critre de permabilitsuivant :

VH50 5 . 10-4m s-1

Critre de non rtention de fines

Louverture de filtration du gotextile, mesur selon la norme NF EN ISO 12956, doit satisfaire le critre denon-rtention suivant :

O90 63 m

Critre de rtention du squelette du sol

La courbe tant discontinue entre 0,4 et 2 mm, et le pourcentage de sol infrieur 0,4 mm (34%) tantsuprieure 20 %, on recalcule la nouvelle courbe granulomtrique de cette fraction fine. Le nouveau d100est gal au d34de la courbe initiale. Les nouveaux pourcentages de tamisats cumuls se dduisent enmultipliant ceux de la courbe initiale par le facteur 100/34 (Figure25).

Sur la courbe granulomtrique recalcule de la fraction fine, on lit :

d60 = 60 m et d10 = 14 m, soit 3.414

60

10

60 d

dCU

CU 6, dc= d85(fraction fine) = 150 m

Pour cette fraction fine, les facteurs correctifs sont :

- granulomtrie continue mais troite (CU 6) : C1= 0.8 ;

- protection de berges, surcharge normale infrieure 10 kPa, sol non confin : C2 = 0,8 ;

- coulement altern : C3= 0,6 ;

- filtre seul : C4= 1.

Do : C = C1xC2xC3xC4= 0,384Soit : O90 0,384 . 150 m

O90 57 m


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Au vu de la quantit de fines, on peut supposer que le sol soit cohsif, on retient donc le critre de rtentionsuivant :

O90 80 m

Soit :

H VH50 O90

5 mm 5 10-4m s-1 63 m O90 80 m


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La fonction drainage du gosynthtique consiste collecter leau excdentaireprsente dans le sol et la transporter dans son paisseur jusqu un exutoire.Cette fonction drainage est indissociable de la fonction filtration que doit remplir enpremier lieu le dispositif de drainage. cet gard les paramtres du sol considrer sont les mmes que ceux prciss dans la fonction filtration.


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Pour drainer un ouvrage le concepteur devra dterminer, pour les profils considrs :

le volume des venues deau vacuer : il sexprime par un dbit unitaire drainer qd(en m3/(m s)quivalent des m s-1, ou en l/(m s) dtermin par le bureau dtudes comptent qui lvalue enfonction du contexte gotechnique par des mthodes de calcul appropries ;

la longueur drainer jusqu lexutoire,

la pente du support ;

la nature des terrains drainer ;

la contrainte de compression sexerant sur le gosynthtique ;

la charge hydraulique admissible dans le sol.

la charge hydraulique admissible dans le gosynthtique (coulement en charge ou non).


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Les systmes de drainage ont pour fonction dvacuer leau excdentaire des couches de sol adjacentes surune surface donne raccorde un exutoire.

Deux aspects fondamentaux sont considrer :

- le dimensionnement de la capacit de dbit dans le plan du gosynthtique pour une distance au collecteurdonne,

- la justification de la stabilit de louvrage lorsquelle est affecte par la prsence du dispositif de drainageou par les hypothses de son dimensionnement hydraulique.

8.1. CAPACITE DE DEBIT DANS LE PLAN

La capacit de dbit dans le plan q(n, i) dun gosynthtique est mesure conformment la norme NF ENISO 12958. Elle correspond au dbit de leau par unit de largeur vacu dans le plan du gosynthtique :elle varie avec les conditions dutilisation du gosynthtique caractrises par le gradient hydraulique i delcoulement, la contrainte de compression nsexerant sur le gosynthtique, son mode dapplication, etla dure dutilisation requise.

NoteLa valeur caractristique de capacit de dbit dans le plan dun gosynthtique figure sur la fiche technique duproduit. Elle peut-tre obtenue par lecture directe si elle existe ou par interpolation entre deux valeurs de gradientpour une contrainte de compression suprieure ou gale la contrainte dutilisation. En aucun cas on ne pourraprocder une extrapolation.

Il appartient donc la matrise duvre de fixer ces trois paramtres qui dtermineront la valeur de lacapacit de dbit ncessaire :

Le gradient hydraulique

Le gradient hydraulique est la perte de charge hydraulique par unit de longueur du gosynthtique.

Selon les applications, la matrise duvre aura opt pour un coulement sans pression (sans charge) ou uncoulement sous pression (en charge) :

Dans le cas dun coulement sans pressionsuivant une pente incline par rapport lhorizontale, legradient hydraulique i est gal :

i = sin ().

La hauteur de la lame deau dans le gosynthtique doit rester infrieure lpaisseur du gosynthtiquesous la contrainte dutilisation. En consquence, il ny a pas daccumulation deau susceptible de dstabiliserle sol recouvrant le gosynthtique de drainage.

Dans le cas dun coulementsous pression, il convient dans chaque cas de figure (cf. exemple 9.2), en

fonction de lincidence de cette mise en charge sur la stabilit de louvrage, de fixer et dannoncer la pressionmaximale de leau admissible pour louvrage.


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La contrainte de compression maximale

La contrainte de compression maximale n sexerant normalement au plan du gosynthtique estdtermine en fonction de la position du gosynthtique dans louvrage, selon les rgles de lart en vigueuren mcanique des sols.

Note

Il y a lieu de calculer le cas chant la contrainte tangentielle sur le gosynthtique.

Le mode dapplication de la contrainte normale de compression

Il sagit ici de dfinir les types de surfaces en contact avec le gosynthtique au cours de lessai de capacitde dbit dans le plan en fonction de la nature des matriaux en contact avec le gosynthtique danslouvrage.

On nenvisagera que deux cas :

- Mousse/Mousse qui simule le sol de part et dautre du gosynthtique

- Plaque/Mousse si lune des faces est en contact avec une surface rigide (dalle, mur) et lautre avecle sol

En effet, le contact plaque/plaque nest applicable que si le gosynthtique de drainage est encontact avec une surface rigide (dalle, mur)des deux cts.

Note

Dans le cas dun contact avec un dispositif dtanchit, on mesurera la capacit de dbit du gosynthtique dedrainage avec ce dispositif ou dfaut on retiendra le cas le plus dfavorable : loption mousse sur la face dugosynthtique de drainage en contact avec le dispositif.

Le fluage en compression du gosynthtique a un effet sur sa capacit de dbit dans le plan : La norme NFEN 12958 donne la valeur de capacit de dbit dans le plan court terme (2 min), il y a lieu de tenir comptede son comportement au fluage sous la contrainte du projet, en compression simple ou en compressioncisaillement selon les applications. Compte tenu de la difficult de raliser un essai de capacit de dbit long terme (1008 h), il conviendra dvaluer le comportement long terme de la manire suivante :

Le rapport dessai comportement en compression selon la norme NF EN ISO 25619-1 fait apparatreen particulier :

- lpaisseur sous la contrainte t = 2 min, note ci-aprs : x(n,0)

- lpaisseur sous la contrainte t = 1008 h, note ci-aprs : x(n,t)

On dfinit le rapport F : coefficient de rduction dpaisseur,

F = x(n,0) / x(n,t)


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La capacit de dbit long terme sous la contrainte n et pour le dbit i, note q(n, i, long terme), seradonc value par la formule

q(n, i, long terme) = q(n,i) /( . F)

o

q(n,i) est la capacit de dbit mesure selon la norme NF EN 12958 ;

est le coefficient de rduction de dbit due la rduction de permabilit de la structure drainante et/ou lintrusion du filtre (ou autre gosynthtique) dans la structure drainante. Ce coefficient varie en fonction dela contrainte applique, de la nature du filtre et de la structure de lme drainante sur une plage de 1,0 2,5.Il peut tre valu par une tude isolant le phnomne dintrusion du filtre, du phnomne de compressionde la structure drainante, tude ralise en laboratoire indpendant agr COFRAC ou quivalent. A dfautla valeur 2,5 sera applique.

Note

Pour maintenir les proprits drainantes du dispositif sur le long terme, la partie drainante du gosynthtique doitvacuer les particules fines qui traversent le filtre. Les produits gocomposites, qui comportent une me drainante

dont la taille des pores est beaucoup plus grossire que celles du ou des filtres associs, ont une capacitdvacuation des particules fines beaucoup plus grande que les gosynthtiques mono-composants, sans subir derduction significative de leur capacit de dbit.

8.2. DIMENSIONNEMENT COMPLEMENTAIRE LIE AUX CONDITIONS DUTILISATION

Gosynthtique anisotrope : capacit de dbit diffrente dans le sens production et le senstravers

En fonction du sens de circulation de leau dans la nappe mise en uvre, on retiendra la capacit de dbit

mesure dans le sens production ou dans le sens travers.

Gocomposite de drainage comprenant un lment impermable

quand le flux drainer qd ne pntre que par une face du gosynthtique, Figure26, ledimensionnement ne devra se faire qu partir dun rsultat dessai de capacit de dbit effectu surun produit dont on aura obstru une face (cf. norme NF EN ISO 12958 avec mention spcifique surle rapport dessai).

Figure 26:Conditions dessai respecter pour la mesure de la capacit de dbit dans le cas o leau ne pntre que

par une face du gosynthtique(condition de la norme dessai NF EN ISO 12958)

Masticdobstruction

Essai mousse/mousseaprs obturation dune face

Ame drainanteimpermable

Filtres

Flux drainer


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si le dbit collect par le gosynthtique est transport des deux cots de llment impermablevers lexutoire (exemple cran de rive), Figure27, le dimensionnement se fera partir dun essai decapacit de dbit mousse/mousse sur le produit avec ses deux filtres.

Figure 27:Conditions dessai respecter pour la mesure de la capacit de dbit dans le cas o leau est transporte des deux

ctsde llment impermable

dans le cas dun drainage discontinu par bandes troites, le flux peut aussi arriver latralement,Figure28, et tre transport des deux cts de llment impermable. Dans ce cas ledimensionnement du rseau de drainage peut prendre en compte un essai de capacit de dbitmousse/mousse sur un produit avec deux filtres.

Figure 28 : Conditions dessai respecter pour la mesure de la capacit de dbit dans le cas oleau peut aussi arriver latralement et transporter des deux cts de llment impermable

Essai mousse /mousse sur le produit deux filtres

Flux drainer

Bande drainante avec medrainante impermable

Vue en plan

Cas dun transportdeux faces

Essai mousse/mousse sur le produit deux filtres


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Gocomposite de drainage comportant des lments collecteurs unidirectionnels (ex: minidrains)

Le dimensionnement se fera sur la base de la capacit de dbit de la partie courante (partie entre collecteurs)dans la direction perpendiculaire aux collecteurs et devra prendre aussi en compte la capacit de dbit descollecteurs.

Celle-ci sera dtermine avec un essai spcifique adapt non normalis. Elle pourra aussi tre value enappliquant la norme de capacit de dbit dans le plan (NF EN ISO 12958). Le prlvement dprouvettes

pouvant comprendre un ou plusieurs lments collecteurs, la capacit de dbit de llment collecteur est lavaleur de la capacit de dbit ramene un collecteur.

Pour ce type de produit, le dbit par mtre est calcul partir du dbit par collecteur multipli par le nombrede collecteurs par mtre.


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Le dimensionnement consiste dterminer la capacit de dbit requrir pour vacuer le dbit dedimensionnement dans des conditions conformes aux contraintes techniques du projet (cf.annexe2)

9.1. DRAINAGE DUN DEBIT VERTICAL ARRIVANT UNIFORMEMENTREPARTI SUR UN GEOSYNTHETIQUE INCLINE A , ECOULEMENT

GRAVITAIRE, SANS CHARGE(figure 29)Soit :

L la distance maximale au collecteur,

qd: le dbit de dimensionnement entrant dans la nappe gosynthtique par unit de surface horizontale.

Lcoulement tant gravitaire, la lame deau doit tre contenue dans le gosynthtique. La pression deausur le gosynthtique est considre comme nulle : le gradient hydraulique i est constant et gal sin

Collecteur

i = sin

qd

L

Figure 29 - coulement gravitaire dans un gosynthtique en pente

Le dbit de dimensionnement entrant dans la nappe gosynthtique est qdLcos

Sous n,la capacit de dbit dans le plan du gocomposite pour i = sin doit tre telle que :

q(n, i)/ F qd L cos

Dans le cas dun drainage sur pente, on contrlera la stabilit au glissement du dispositif. Selon lescaractristiques de frottement aux interfaces, le gosynthtique sera ou ne sera pas sollicit en traction. On


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justifiera donc, le cas chant, la rsistance la traction du produit selon les rgles en vigueur (Norme XPG 38067 Stabilisation dune couche de sol mince sur pente ).

9.2. DRAINAGE DUN DEBIT VERTICAL ARRIVANT UNIFORMEMENTREPARTI SUR UN GEOSYNTHETIQUE INCLINE A , ECOULEMENTEN CHARGE AVEC UN EXUTOIRE DUN SEUL COTE(figure 30)

On admet que :

hmaxest la hauteur de colonne deau maximale ;

qdest le dbit de dimensionnement entrant dans la nappe gosynthtique par unit de surface horizontale ;

L est la distance maximale au collecteur.

hmax

L

qd

i0

Figure 30 - coulement en charge dans un gosynthtique en pente

On note q(n, i)la loi dcoulement dans le gosynthtique pour une contrainte normale de compression n

donne. Elle lie la capacit de dbit du gosynthtique au gradient hydraulique i. Ce dernier varie le long dela nappe de 0 i0,la valeur maximale i0est atteinte au droit du tuyau collecteur :

L

sinLh2i maxo

Sous n,la capacit de dbit du gosynthtique pour i = i0doit tre telle que :

q(n, i0)/ F qdL cos

La dtermination du gosynthtique satisfaisant ce critre se fait partir des rsultats dessai de capacitde dbit dans le plan, Figure 31.

i0 i

q(n, i)

q(n, i0) n

Figure 31 -Courbe construite partir des rsultats dessais de capacit de dbit dans le plan, effectus sous unecontrainte nconformment la norme NF EN ISO 12958, avec au moins une mesure pour un gradient i i0


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Cas particuliers :

pente faible (


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9.3. QUIVALENCE HYDRAULIQUE ENTRE UN GEOSYNTHETIQUE ET UNECOUCHE GRANULAIRE

La solution prescrite dans un projet est souvent la solution traditionnelle : une couche de matriau granulairede coefficient de permabilit k et dpaisseur e annoncs.

La solution gosynthtique apparat alors comme une variante : ses performances hydrauliques doivent tre

quivalentes celles de la couche granulaire. Cette quivalence peut tre tablie comme suit:

Drainage dun dbit vertical arrivant uniformment rparti sur une couche granulaire inclin de ,coulement en charge avec un exutoire dun seul ct. (figure 33).

Soit hmaxla hauteur de colonne deau maximale :

qdle dbit de dimensionnement entrant dans la couche par unit de surface horizontale,

L, la distance maximale au collecteur.

L

e

qd

hmaxk

Figure 33 - Drainage par une couche granulaire dun dbit dalimentation vertical

On se place dans lhypothse dun coulement surface libre faible pente en ne prenant en compte quela composante horizontale de la vitesse.

Par application de la loi de Darcy, en considrantk

qlh d.max e, on dtermine le dbit vacu par la

couche granulaire

L

hsinLkcosqLQ

2

max

Si lon considre hmax= e, on obtient :

L

esinLkQ

2

Dimensionnement dun gocomposite de drainage partir de la solution granulaire :

L

eLkFiq n

2sin

/,

avec )i,(q n : capacit de dbit dans le plan du gocomposite, sous la contrainte du projet, pour le gradienthydraulique i.


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Support horizontal :

L

hioi max

2

hmax tant la hauteur de colonne deau admissible dans le gosynthtique pour lapplication considre.

- Support inclin : i = sin pour un coulement gravitaire

Drainage dun dbit constant travers un remblai (figure 34)

Qe

L

k

Figure 34 - Drainage par une couche granulaire dun dbit dalimentation horizontale

On se place dans lhypothse dun coulement surface libre faible pente en ne prenant en compte quela composante horizontale de la vitesse.

Par application de la loi de Darcy, en considrantk

Qlh

2max = e, on dtermine le dbit vacu par la couche

granulaire :

L2keQ

Dimensionnement dun gocomposite de drainage partir de la solution granulaire

L2

keF/i,q

2

n

avec )i,(q n : capacit de dbit dans le plan du gocomposite, sous la contrainte du projet, pour le gradienthydraulique i :

- Support horizontal: i = hmax/L

hmax tant la hauteur de colonne deau admissible lamont du remblai.

- Support inclin :l'coulement peut tre gravitaire donc i = sin et on peut imposer hmax= 0


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On se rfrera la Norme NF EN 13252 Gotextiles et produits apparents Caractristiques requises pour lutilisation dans les systmes de drainage .

Cette norme comporte une annexe B traitant du processus de lvaluation de ladurabilit.


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Ce paragraphe aborde les points particuliers de mise en uvre des systmes de drainage et de filtration.

Pour les principes gnraux on se rfrera la Norme Franaise G 38 060 qui dfinit les rgles gnralesde mise en uvre des gotextiles et produits apparents applicables lensemble de leurs utilisations.

Il convient de sassurer que les caractristiques mcaniques du gosynthtique sont compatibles avec lesconditions de mise en uvre, en tenant compte de

sa rsistance en traction ; son allongement leffort maximal ;

sa rsistance au poinonnement.

La diversit des solutions gosynthtiques, en terme de conception et de produits, doit amener la matriseduvre se rapprocher des prconisations des fabricants pour une mise en uvre adapte. Des guidestechniques spcifiques de mise en uvre existent pour certaines applications et il convient de sy rfrer.

Les recommandations gnrales applicables aux gosynthtiques peuvent tre rsumes comme suit :

Le gosynthtique doit tre entrepos dans un endroit propre et plan, et protg des UV ;

dans le cas d'ouvrages suffisamment importants, la mthode et le plan de pose doivent tre connus

avec prcision l'avance ;

le gosynthtique ne doit pas tre perfor ou dchir.

le gosynthtique ne doit pas tre pollu, par la boue par exemple ;

le gosynthtique doit tre parfaitement plaqu contre le sol au cours du remblaiement (cest cette condition que lon vitera des coulements deau charge linterface et dans legosynthtique) ;

le gosynthtique ne doit pas tre tran dans la boue pour viter de crer une fine pelliculeimpermable la surface du filtre. Le fond et les abords immdiats de la zone de pose doivent treexempts de boue et de fines en suspension dans l'eau, pour viter un colmatage du gosynthtique

la mise en uvre. Un nettoyage pralable peut tre ncessaire ; il faut viter la pntration de particules de sols dans la partie drainante. Celle-ci doit tre protge

par le filtre en tout point ;

pour viter les effets des alas climatiques, il est recommand de recouvrir le gosynthtique lavancement des travaux ;

tout systme de drainage doit trouver un rseau dexhaure correctement dimensionn en rapportavec les besoins du projet.

Les eaux de ruissellement doivent tre gres par des ouvrages de surface pour empcher leurentre dans le gosynthtique ce qui pourrait provoquer sa mise en charge et la cration depressions hydrostatiques dans louvrage.


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La jonction de deux ls de gosynthtiques se fera par recouvrement ou par couture. Pour assurer lacontinuit des gosynthtiques, il est indispensable que les bandes soient poses en tuile dans le sens duremblaiement (cf. figure 35) avec un recouvrement de 0,30 m 1 m selon rgularit et dformabilit dusupport.

OUI NON

Figure 35- Sens du remblaiement sur le gosynthtique pos en tuile

11.1. Cas des tranches drainantes, pis ou perons drainants

La configuration traditionnelle de la tranche drainante est celle constitue dun filtre gotextile enveloppantun matriau drainant (cf. Figures 1 et 2, et Figure 36). Il est possible aussi de raliser une tranche drainanteavec un gosynthtique de drainage et de filtration. Le respect des rgles suivantes permet augosynthtique et la tranche drainante de jouer correctement leur rle.

Dans le cas dune tranche drainante avec gotextile de filtration

Une bande de gotextile de largeur adapte l'ouvrage est droule le long de la tranche (Figure 36-1),puis glisse dans celle-ci. Cette bande est dabord plaque sur le fond puis progressivement sur les parois

de la tranche lors du remblaiement (Figure 36-2) de faon viter des efforts de tension trop importantsdans le gotextile lors du dversement du matriau drainant (Figure 36-3). Une attention particulire seraporte au bon contact du gotextile dans les angles au fond de la tranche.

Dans le sens longitudinal de la tranche, le recouvrement entre deux ls successifs de gotextile doit tre auminimum de 0,30 m, voire 0,50 m en cas de tranches profondes (suprieures 2 m).

Les moyens mis en oeuvre cet effet ne doivent pas risquer d'entraner des perforations ou des dchiruresdu gotextile. Le drain et le matriau drainant sont mis en place aussitt aprs la pose du gotextile. Ledversement du matriau drainant doit tre effectu de telle sorte qu'il ne risque pas de refouler l'extrmitde la nappe suprieure, au niveau d'un recouvrement, ni de s'intercaler entre le gotextile et la paroi.

Les deux extrmits suprieures du gotextile sont rabattues au-dessus du granulat drainant avec sonrecouvrement (Figure 36-4) et la partie suprieure de la tranche est rapidement remblaye de faon viter

sa pollution en cas de pluie avec le matriau drainant : il est utile de former un cavalier avec celui-ci, (enleven fin de chantier) qui limitera la pollution par les eaux de ruissellement et, de surcrot, signalera la tranche,permettant ainsi d'viter la circulation des engins de chantier.

On rencontre des cas particuliers o la tranche est directement recouverte par une couche drainante(granulaire ou gosynthtique) pour la ralisation dun tapis drainant suprieur par exemple : les deuxextrmits suprieures du gotextile ne sont alors pas rabattus.


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Figure 36-1-2-3-4 - Mise en uvre du gotextile filtre en tranche drainante.

Dans le cas dune tranche drainante avec gosynthtique de drainage

Le gosynthtique de largeur adapte la hauteur de la tranche est droule le long de la tranche (Figure37), puis glisse dans celle-ci. Cette bande est plaque contre la paroi amont de lcoulement de faon viter des efforts de tension trop importants dans le gosynthtique lors du remblaiement.

Dans le sens longitudinal de la tranche, le recouvrement entre deux ls successifs de gosynthtique doittre au minimum de 0,30 m, voire 0,50 m en cas de tranches profondes (suprieures 2 m).

Les moyens mis en uvre cet effet ne doivent pas risquer d'entraner des perforations ou des dchiruresdu gosynthtique. Le dversement du matriau de remblai doit tre effectu de telle sorte qu'il ne risquepas de refouler l'extrmit suprieure du gosynthtique. Les matriaux de remblai au contact du produitseront mis en uvre par couches successives en liminant les gros lments. Ils seront compacts pourassurer le contact sur toute la surface du gosynthtique et permettre le bon fonctionnement du filtre.

La partie suprieure de la tranche est rapidement remblaye de faon viter sa pollution en cas de pluie.Il est utile de former un cavalier avec le sol de remblaiement qui limitera la pollution par les eaux deruissellement et, de surcrot, signalera la tranche, permettant ainsi d'viter la circulation des engins dechantier.


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Figure 37 : Mise en uvre du gosynthtique de drainage

11.2. Cas du drainage talus et versant, masque drainant

Dans le cas dun drainage sur pente, le gosynthtique sera ou ne sera pas sollicit en traction selon lescaractristiques de frottement aux interfaces.

- Cas o le gosynthtique nest pas sollicit en traction : la circulation dengins directement sur legosynthtique est proscrire. Lapprovisionnement des matriaux devra se faire lavancement,sur une couche dune paisseur minimale de 30 cm, en vitant toutes manuvres brutales qui

pourraient endommager le gosynthtique.- Cas o le gosynthtique est sollicit en traction : Sajoute aux rgles prcdentes lobligation de

drouler le gosynthtique dun seul tenant sur la totalit du rampant et du dispositif dancrage de ttede manire viter toute discontinuit. Une attention particulire doit tre apporte sur le risquedendommagement du gosynthtique au droit de la crte de talus lorsquil y a circulation dengins dechantier. Une couche de protection granulaire dune paisseur minimale de 30 cm, voire plus selonles conditions de chantier, devra tre mise en uvre.

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Formules empiriques pour le calcul de la permabilit ks dessols

Le tableau A.1 ci-dessous regroupe des formules destimation de ks tablies pour le domaine 10-5m s-1

Documents

CFG-Fascicule Fitration-Drainage.pdf