Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
. . - 1 -
L'invention concerne le secteur technique du drainage des sols
et la protection de ceux-ci contre les effets de l'eau et, notamment
;le drainage des chaussées routières.
Sous l'action de l'intensité de la circulation et des intempéries,
.
-5les chaussées se dégradent avec le temps. Ceci se traduit par l'apparition
de fissures provoquant une dégradation de l'imperméabilité de la face
supérieure de la chaussée et permettant à l'eau des précipitations de
pénétrer dans les couches constituant le corps de la chaussée. Cette
-; eau, qui se trouve ~dans le corps de la chaussée sous forme libre et
lO sous forme capillaire peut être la cause de nombreux dommages et défauts
:. .
prématurés. Les coûts d'entretien des chaussées sont notablement diminués
en équipant celles-ci de dispositifs de drainage capables d'évacuer
rapidement l'eau en excès.
Les méthodes de drainage des sols habituelleemnt utilisées mettent
15 en oeuvre des tuyaux perforés ou poreux posés au fond d'une tranchée
et recouverts de granulats dont les caractéristiques de granulométrie
doivent répondre aux critères dits de Terzaghi. Ces critères de Terzaghi
évitent le colmatage du matériau et lui assurent un maintien de son
efficacité drainante dans le temps. Cependant, ces méthodes ont
20 l'inconvénient, de par le principe d'utilisation de granulats, de
nécessiter l'extraction d'un volume disproportionné par rapport à la
nature des travaux entrepris, de matériau provenant du terrain à drainer
~ avec un coût élevé de transport et qui devra être remplacé par des
: granulats également très onéreux.
; 25 Une amélioration de ce type de procédé a consisté à utiliser des
géotextiles entravant le tuyau et le granulat de facon à créer un filtre
artificiel, éliminant ainsi les contraintes liées aux critères de
- Terzaghi. Toutefois, ce procédé ne réduit pas la quantité de matériau
à évacuer et à remplacer par des granulats.
Il a également été proposé dans l'état de la technique d'utiliser
des nappes de textiles associées à une armature de métal déployée ou
de matière plastique ondulée permettant à l'eau de s'écouler après
filtration entre les espaces libres. Ce procédé évite ainsi l'utilisation
de granulats et diminue les quantités de matériaux à extraire. Cependant,
35 les dispositifs utilisés présentent des inconvénients qui limitent leur
utilisation au cas où le système de drainage doit subir des efforts
- de compression dans une direction sensiblement perpendiculaire à son
plan. En effet, le filtre textile entre chaque ondulation n'est pas
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soutenu et ie système peut soit se déformer et alors se colmater, soit
se perforer et alors permettre le passage de fines particules dans le
système limitant, à terme, son efficacité.
Un autre procédé de l'état de la technique consiste à utiliser
5 une armature recouverte sur ses deux faces par une couche filtrante.
L'armature à terme présente uné multitude de bosages et d'alvéoles dont
les sommets viennent en contact avec les deux couches filtrantes.
L'armature interne est, de plus, étanche à l'eau.
Ces procédés pr~sentent cependant l'inconvénient de mettre en oeuvre
10 une structure rigide limitant les possibilités d'adaptation du système
à la géométrie du sol à drainer, particulièrement dans le cas de pliage,
d'arrondi, d'angularités ou d'aspérités. De même, dans le cas de
déplacement du sol, cette structure rigide peut créer des points durs
engendrant des contraintes importantes localisées, entra~nant elle-
15 même une détérioration du système.
Enfin, les procédés à structure rigide nécessitent la présencede vides entre la couche filtrante et l'armature interne pour assurer
un écoulement de l'eau. Or, cette disposition entraîne, pour la couche
filtrante qui n'est plus soutenue, des déformations importantes ou des
20 risques de perforation dus aux contraintes provoquées par les éléments
durs du sol à drainer. Les perforations permettent alors aux fines
particules du sol à drainer d'être entrainées dans le système de drainage,
provoquant rapidement son colmatage définitif.
Il a été proposé par la demande de brevet français n 2660335 de
25 remédier à tous ces inconvéni~nts en réalisant un dispositif de drainage
des sols, du~ type constitué d'une nappe drainante centrale géotextile
(4) formée de fibres, recouverte sur ses deux faces par une nappe
filtrante (3) également géotextile formée de fibres mais dont la
porométrie est supérieure à celle des nappes filtrantes (3), un tel
30 ensemble étant associé à un système de collecte des eaux (2) placé en
partie basse du dispositif.
Ce produit bien que donnant satisfaction peut encore être amélioré
à différents égards.
En effet, les filtres doivent avoir une certaine porométrie,
35 traditionnellement comprise ente 80 et 100 microns. Dès lors que cette
porométrie n'est pas nulle des fines peuvent traverser ces filtres et
venir colmater l'âme interne du produit.
Les fines sont les particules inférieures à 80 microns en
_ 3 _ 2~
.
l'occurence.
De manière à ne pas colmater les fibres de la couche drainante,
la porométrie de celle-ci devra être par conséquent supérieure à celle
de la couche filtrante. Il a été estimé que le rapport de porométrie
5desdites couches pouvait valablement être de 80/250 microns.
Il a été constaté que si la porométrie de la couche drainante était
de nature à créer des zones de vide trop importantes, il s'en suivait
de manière néfaste, une discontinuité de la chaine hydrique entre le
milieu naturel ~ drainer et le dispositif de drainage.
-10 Il est bien connu qu'un 901 conduit d'autant mieux l'eau qu'il
- est lui-même mouillé. En sol sec, l'eau ne passe pas. En matière de
drainage, un vide équivaut à une zone sèche et crée une barrière étanche
par défaut d'aspiration ou d'évapo-transpiration l'été.
L'un des problèmes posés est par conséquent d'obtenir une continuité
15permamente entre le dispositif de drainage et le sol environnant, tout
en conservant une porométrie de 250 microns par exemple de la couche
drainante.
Ce problème est résolu selon une caractéristique de l'invention
concernant un dispositif de drainage des sols, du type constitué d'une
20nappe drainante centrale géotextile formée de fibres, recouverte sur
ses deux faces par une nappe filtrante également géotextile formée de
fibres mais dont la porométrie est supérieure à celle des nappes
filtrantes, un tel ensemble étant associé à un système de collecte des
eaux placé en partie basse du dispositif se caractérisant en ce que
2sles fibres composant la nappe drainante sont de dimensions inégales
tant en section qu'en longueur, de manière à obtenir une texture homogène
apte à assurer une continuité des fibres entre elles et conséquemment
avec le milieu naturel environnant, les fibres de gros calibre constituant
une charpente dans les interstices de plus petites dimensions pour obtenir
30un confinement en colmatant les vides de la charpente, constitutifs
de barrières étanches qui sont susceptibles de provoquer des ruptures
-de la chaine hydrique par défaut d;aspiration ou d'évapo-transpiration.
~;Selon une autre caractéristique de l'invention, les trois couches
de filtration et de drainage sont intimement solidarisées entre elles
3ssimultanément par aiguilletage, de manière à constituer une structure
composite dont les couches successives sont reliées entre elles par
interpénétration réciproque des fibres, de l'une des couches dans celles
d'une autre couche adjacente au cours d'une opération unique
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de l'invention concernant un dispositif de drainage des sols, du type
constitué d'une nappe drainante centrale géotextile formée de fibres,
recouverte sur ses deux faces par une nappe filtrante également géotextile
formée de fibres mais dont la porométrie est supérieure à celle des
5nappes filtrantes, un tel ensemble étant associé à un système de collecte
des eaux placé en partie basse du dispositif se caractérisant en ce
que les fibres composant la nappe drainante sont de dimensions inégales
tant en section qu'en longueur, de manière à obtenir une texture homogène
apte à assurer une continuité des fibres entre elles et conséquemment
avec le milieu naturel environnant, les fibres de gros calibre constituant
une charpente dans les interstices de plus petites dimensions pour obtenir
un confinement en colmatant les vides de la charpente, constitutifs
de barrières étanches qui sont susceptibles de provoquer des ruptures
de la chaine hydrique par défauta d~aspiration ou d'évapo-transpiration.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les trois couches
de filtration et de drainage sont intimement solidarisées entre elles
par tous moyens adéquats et préférentiellement par aiguilletage, de
manière à constituer une structure composite dont les couches successives
sont reliées entre elles par interpénétration réciproque des fibres,
20de l'une des couches dans celles d'une autre couche adjacente au cours
d'une opération unique d'aiguilletage.
Selon un autre problème posé, lié également à ce type de dispositif,
il est utile de rappeler qu'en période hivernale, le dégel des routes
crée un phénomène de crio-succion, c'est-à-dire que s'il y a formation
25de lentilles de glace, la glace attire l'eau par dépression
intersticielle, il en résulte que si la glace se forme en un endroit
donné, toute l'eau est attirée par la glace à cet endroit. C'est ce
qui est communément appelé "front ou table de gel".
: Par conséquent, pour ne pas nuire au bon fonctionnement du dispositif
30de drainage, il faut pouvoir éviter le problème précité en utilisant
adéquatement l'énergie calorifique de l'eau en cours de dégel, donc
bénéficiant d'une température supérieure à 0 degré au niveau du sol.
Pour résoudre cet autre problème, le dispositif de drainage selon
l'invention se caractérise en ce que parmi les fibres formant la nappe
35drainante, est inséré un matériau conducteur thermique métallique
constituant une quatrième couche et apte à favoriser l'échange de chaleur
entre une zone supérieure du drain situé à proximité de la surface du
sol et une zone inférieure de manière à créer un effet thermodynamique
';~
.
:
-- 2~ 7~ 5
de l'eau allant du hautvers le bas, et à éviter la formation de bouchons
de cristaux de glace en période hivernale plus spécialement en période
de dégel ou à améliorer l'évapo-transpiration en période estivale.
L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques de
5 celle-ci seront mises en évidence à l'aide de la description qui suit,
en référence aux dessins schématiques annexés, illustrant, à titre
d'exemple non limitatif, comment l'invention peut être réalisée et dans
lesquels :
la figure 1 représente une vue en coupe du dispositif de drainage des
. 10 sols selon l'invention ;
la figure 2 représente en coupe un exemple de mise en oeuvre du dispositif
. selon l'invention dans le cadre de l'exécution de
. terrassements pour la mise en place d'une chaussée ;la figure 3 est une vue en coupe transversale du dispositif de drainage
; 15 de l'invention, selon la ligne I-I de la figure l.
~:Selon la figure 1, le dispositif de drainage est constitué d'un
.assemblage (1) de matériaux textiles de type souple, associés à une
.système de collecte des eaux (2).
:L'assemblage (1) est constiuté de manière connue d'une nappe
:20 drainante centrale géotextile (4) recouverte sur chacune de ses deux
. faces par une nappe filtrante géotextile (3).
La dimension des nappes filtrantes (3) est supérieure à celle de
la nappe drainante (4) et permet la formation d'une poche (5) dans
laquelle est inséré un collecteur drainant (6) constituant le système
.~25 collecteur (2) dans lequel circulent les eaux drainées (7).
.Les nappes filtrantes (3) et drainante (4) sont composées de fibres
par exemple en polypropylène, celles de la nappe (4) étant d'une
porométrie supérieure à celle des fibres des nappes filtrantes (3).
Selon l'état de la technique, les trois couches précitées sont
30 aiguilletées individuellement, or selon l'invention, les trois couches
. . .
(3, 4, 3) ainsi formées sont intimement solidarisées entre elles par
exemple par aiguilletage, de manière à constituer une structure composite
dont les couches successives sont reliées entre elles par interpénétration
réciproque des fibres, de l'une des couches dans celles d'une autre
35 couche adjacente au cours d'une opération unique d'aiguilletage.
Bien entendu, on peut également imaginer d'aiguilleter préalablement
les couches individuellement comme par le passé, pour leur donner une
tenue propre, puis les assembler comme décrit ci-dessus.
6 2~ 7'~?i,~.S
-- --
Selon une autre caractéristique de l'invention, les fibres (4a,
4b~ composant la nappe drainante (4) sont de dimensions inégales tant
en section qu'en longueur, de manière à obtenir une texture homogène
apte à assurer une continuité des fibres entre elles et conséquemment
savec le milieu naturel environnant (8), les fibres de gros calibre (4a)
constituant une charpente dans les interstices de plus petites dimensions
(4b) pour obtenir un confinement en colmatant les vides de la charpente,
constitutifs de barrières étanches qui sont susceptibles de provoquer
des ruptures de la chaine hydrique par défaut d'aspiration ou d'évapo-
10 transpiratiOn .
La nappe drainante (4) constitue ainsi une âme géotextile de lastructure composite, dont la porosité est comprise entre lOO et 300
microns. Préférentiellement, elle est de 250 microns.
Les dimensions de ces fibres (4a, 4b) comprises entre 180 microns
lspour les plus grosses (4a) et 40 microns pour les plus petites (4b).
iQuand aux nappes filtrantes (3), celles-ci ont une porosité comprise
entre 50 et 150 microns. Préférentiellement, les fibres (3a) de la nappe
filtrante 3 sont de 80 microns.
Selon une autre caractéristique de l'invention, parmi les fibres
. .
20(4a, 4b) formant la nappe drainante (4), est inséré un matériau conducteur
;thermique métallique (9) constituant une quatrième couche et apte à
favoriser l'échange de chaleur entre une zone supérieure (la) du drain
(1) situé à proximité de la surface du sol et une zone inférieure (lb)
de manière à créer un effet thermodynamique de l'eau allant du haut
25vers le bas, et à éviter la formation de bouchons de cristaux de glace
en période hivernale plus spécialement en période de dégel ou à améliorer
l'évapo-transpiration en période estivale.
L'échangeur de chaleur (9) ainsi disposé peut être réalisé en tout
métal conducteur de chaleur, par exemple cuivre ou aluminium, mais c'est
30cette dernière matière qui sera retenue dans un exemple de réalisation
pratique, pour des raisons de coût.
Selon un premier exemple, l'aluminium constituant l'échangeur de
chaleur (9) se présente sous la forme de fibres d'aluminium aiguilletées
simultanément aux couches filtrantes (3) et drainantes (4) pour constituer
35la structure composite.
Néanmoins, il sera préféré pour une facilité de mise en oeuvre,
de disposer d'une feuille d'aluminium qui pourra être par exemple d'une
épaisseur de 8/lOOème de mm.
-- 7 --
Celle-ci constituant l'échangeur de chaleur (9) et insérée dans
l'âme de la nappe drainants (4), est perforée par des trous (10) lors
de l'opération d'aiguilletage des couches filtrantes (3) et drainante
(4), simultanément à celles-ci, de manière à rendre ladite feuille (9)
sperméable à l'eau tout en assurant sa liaison mécanique avec les fibres
de la nappe drainante (4) au cours d'une opération unique par
l'intermédiaire des parties de métal repoussées (9a), issues des
perforations (10) résultant de l'aiguilletage.
.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'échangeur de
lOchaleur (9) est relié à une source d'énergie thermique de manière à
favoriser sa conduction.
Cette source d'énergie est par exemple constituée par des capteurs
solaires externes (non représentés) ou encore par de l'air chaud circulant
dans le collecteur drainant 6, constituant le système de collecte des
15eaux 2, et insufflé dans le dit collecteur à partir d'un générateur
, externe.
Selon la figure 2, une zone de terrassements (12) pour la
construction d'une autoroute dont la plateforme (13) sera située à 7 m
sous le niveau de référence (14) et protégée par deux tranchées drainantes
20(15, 16) parallèles à l'axe perpendiculaire à la plateforme (13).
Dans chacune de ces tranchées (15, 16) est disposé un dispositif
de drainage selon l'invention (17, 18).
Les dispositifs de drainage selon l'invention ont une hauteur de
5 m et une largeur de 4 m et présentent à la base une poche suffisante
25pour recevoir un tuyau circulaire d'un diamètre de 150 mm.
L'installation de tels dispositifs permet de prévenir une mauvaise
tenue des parements des futurs talus (19, 20) et ainsi de pallier les
inconvénients provoqués par l'hétérogénéit~ des matériaux en place et
de contrôler une circulation à l'origine anarchique des eaux
30d'infiltration~
