Renforcement des sols par les géo-synthétiques

Présentation des géosynthétiques

Un géosynthétique est défini comme étant un produit plan fabriqué à partir d’un matériau polymère, utilisé avec le sol, la roche, la terre ou tout autre matériau lié à la géotechnique faisant partie intégrante d’un projet, d’une structure ou d’un système de génie civil. (ASTM, 1997). Les principaux polymères utilisés pour la fabrication de géosynthétiques sont :

Le polyéthylène (PE) ; Le polyamide (PA) ; Le polyester (PET) ; Le polypropylène (PP) ; le polyéthylène haute densité (PEHD).

Ces polymères ont des propriétés différentes et le choix d’un géosynthétique peut être motivé dans certains cas par le type du polymère. (Laurent BRIANÇON, 2017) Il existe un certain nombre de géosynthétiques, pour des raisons pratiques, on est amené à regrouper ces géosynthétiques en deux grandes familles et ce en se basant sur leur mode de fabrication et leur rôle dans un ouvrage.

Ainsi, on retrouve:

Les produits perméables :Les produits perméables ont pour caractéristique commune d’être perméables aux fluides ou dont l’étanchéité n’est pas la fonction principale telle que les géotextiles et les produits apparentés aux géotextiles qui sont principalement : les géogrilles, les géonets, les géofilets, les géoconteneurs.

Les produits imperméables :Les produits imperméables dont la fonction principale est l’étanchéité aux fluides. On distingue dans cette catégorie, les géomembranes et les produits apparentés aux géomembranes (les géosynthétiques bentonitiques)(BORDES, 1995) .L’association de ces deux familles de produits forme les géocomposites.

Principaux domaines d’application

Les domaines d’application des géosynthétiques sont très variés dans le domaine du génie civil, parmi ses applications, en retrouvent principalement les ouvrages hydrauliques, des routes et infrastructures linéaires, des bâtiments, des tunnels et ouvrages souterrains et enfin des ouvrages pour la protection de l’environnement (AFNOR, 2015).

Ouvrages hydrauliques :Les ouvrages hydrauliques comprennent essentiellement les réservoirs de stockage d’eau et barrages, des retenues d’altitude, des canaux et des couvertures flottantes de stockage d’eau potable dans lesquels les géosynthétiques sont surtout utilisés pour leur fonction d’étanchéité. D’autres types de fonctions de géosynthétiques comme la filtration, le drainage et le renforcement peuvent être également utilisés notamment dans les barrages en terre. Ou également l’utilisation des géosynthétiques pour la protection des berges de cours d’eau et des digues côtières contre l’érosion.

Routes et infrastructures linéaires :Ces ouvrages regroupent l’ensemble des infrastructures de transports terrestres ou souterrains. Il s’agit principalement des voies ferrées, des chaussées de routes, des pistes d’aéroport et des tunnels et ouvrages souterrains. L’ensemble des fonctions des géosynthétiques est utilisé dans ces ouvrages. A titre d’exemple, les géosynthétiques de renforcement et de relaxation de contraintes sont souvent utilisés dans les chaussées pour la limitation de l’orniérage et le retard des remontées de fissures.

On peut également citer le géotextile de séparation (anti-contaminant) qui permet de préserver les performances des couches de forme en limitant la quantité de fines qui s’introduit dans ces couches de forme.

Bâtiments :La fonction de géosynthétique dans les bâtiments est principalement, la fonction de drainage qui est surtout utilisée pour drainer les flux de gaz ou d’eau. On peut citer par exemple le drainage horizontal des flux d’eau (remontées de nappes phréatiques par exemple) sous les dalles de béton. Par ailleurs, dans le cas de la construction de bâtiments sur des sites pollués, la fonction drainage (d’éventuels flux de gaz) peut être associée à la fonction étanchéité pour le confinement du sol chargé de matières polluantes.

Géosynthétiques adaptés au renforcement

Les géosynthétiques les plus répandus dans les massifs de renforcements sont :

Géogrilles :Structure plane à base de polymère constituée par un réseau ouvert et régulier résistant à la traction relié entre eux selon un motif régulier. Les ouvertures étant de dimensions supérieures à celles des constituants, cette structure est utilisée en contact avec le sol ou d’autres matériaux pour renforcer les fondations.

Géotextiles :Matière textile plane, perméable, et à base de polymère pouvant être tissé, non tissé ou tricoté, utilisée en contact avec le sol.

Principe des sols renforcés

Le renforcement des sols est l’un des domaines récents et particulier de l’amélioration des sols, sont devenue l’une des techniques indispensable, dans les normes en ISO, la fonction de renforcement peut être définie comme étant « l’utilisation du comportement en résistance-déformation d’un géotextile ou d’un produit apparenté afin d’améliorer les propriétés mécaniques du sol ou d’autres matériaux de construction”. (fiberetex, 2018) .

Le géosynthétique agit comme élément de renfort au sein d’une masse de sol ou en combinaison avec le sol pour produire un composite ayant des propriétés en déformation et résistances par rapport à un sol non renforcé.

A titre d’exemple ; les géotextiles et les géogrilles sont utilisés pour augmenter la résistance à la traction et améliorer la stabilisation du sol et la capacité portante d’une masse de sol afin de créer des pentes verticales ou subverticales (murs en sol renforcé). Le renforcement permet la construction du remblai sur des sols mous. C’est certainement, une solution rentable et sûre pour le renforcement des ouvrages de soutènement et des remblais sur sols compressibles.

Avantages et inconvénients des techniques de renforcement par géosynthétiques

L’avantage des techniques de renforcement des sols dans un contexte d’ouvrages de protection contre les risques naturels réside essentiellement dans la réduction de l’emprise au sol des ouvrages et la possibilité d’utiliser les matériaux du site. Les inconvénients et les lacunes relatives restent cependant la méconnaissance du comportement des sols (à forte granularité) et la modification et dégradation des caractéristiques d’interface inclusions géosynthétiques/sols grossiers.

Choix des éléments de renforcement géosynthétiques

L’approche recommandée pour concevoir, choisir et indiquer le géosynthétique n’est pas différente de ce qui est généralement pratiqué dans n’importe quelle conception géotechnique et d’ingénierie. D’abord, la conception devrait être faite sans géosynthétiques pour voir s’ils sont vraiment nécessaires. Si les solutions conventionnelles sont impraticables ou peu économiques, concevoir alors les calculs employant des évaluations d’ingénierie des propriétés géosynthétiques requise.

Les géosynthétiques qui ont un rôle essentiel dans la stabilité des ouvrages, sont choisis en fonction de plusieurs critères :

Leur résistance à la traction à long terme tenant compte des effets du fluage, du vieillissement et de l’endommagement.

Le coefficient d’interaction par frottement a l’interface avec le matériau de remblai ou le sol.

La nature du polymère dont ils sont constitués, qui doit être compatible en termes de vieillissement avec le matériau de remblai et le cas échéant avec le parement en pente.

Table des matières

Introduction générale et présentation du sujet du projet de fin d’études
Chapitre1 NOTIONS SUR LES GEOSYNTHETIQUES
1.1 Introduction 
1.2 Historique
1.3 Présentation des géosynthétiques
1.3.1 Les produits perméables
1.3.2 Les produits imperméables
1.3.3 Géocomposites
1.4 Principales caractéristiques des géosynthétiques
1.5 Fonction et applications
1.6 Principaux domaines d’application
1.7 Point de vue environnemental
1.8 Conclusion
Chapitre2 RENFORCEMENT DES SOLS PAR LES GEOSYNTHETIQUES
2.1 Introduction 
2.2 Géosynthétiques adaptés au renforcement
2.2.1 Géogrilles
2.2.2 Géotextiles
2.3 Principe des sols renforcés
2.4 Mécanismes de renforcement des sols
2.4.1 L’objectif de renforcement
2.4.2 Différents types de renforcement
2.4.3 Les différentes applications de renforcement par géosynthétiques
2.4.4 Avantages et inconvénients des techniques de renforcement par géosynthétiques
2.4.5 Choix des éléments de renforcement géosynthétiques
2.5 Stabilité des murs en terre renforcée mécaniquement
2.5.1 Une stabilité interne
2.5.2 Une stabilité externe
2.6 Les ouvrages en remblais renforcés
2.7 Murs géosynthétiques types
2.7.1 Murs renforcés par géosynthétiques
2.7.2 Murs types Atalus
2.8 Ouvrages hydrauliques et talus renforcés par les géosynthétiques
2.9 Renforcement mixte par pieux et géosynthétiques 
2.10 Renforcement des chaussées à l’aide des géosynthétiques
2.10.1 Typologies des chaussées
2.10.2 Pathologies des chaussées
2.10.3 Choix des géosynthétiques
2.10.4 Classification par propriété
2.11 Renforcement sur cavité
2.12 Conclusion
Chapitre3 Renforcement des murs en terre
3.1 Introduction
3.2 Géosynthétiques de renforcement
3.2.1 Fluage
3.2.2 Vieillissement
3.2.3 L’endommagement
3.2.4 Le colmatage
3.3 Conception des murs en remblai renforcé par géosynthétiques
3.4 Les parements
3.5 Principe de dimensionnement des murs en remblai renforcé 
3.5.1 La stabilité interne
3.5.2 La stabilité externe
3.5.3 Stabilité globale
3.6 Conclusion
Chapitre4 ETUDE DE CAS « POSTE BENI-SAF2 » 
4.1 Introduction 
4.2 Présentation du cas (poste Beni-saf2 wilaya de Ain-Temouchent)
4.3 Choix de la solution
4.4 Reconnaissance du sol
4.5 Prédimensionnement du massif 
4.6 Calcul statique
4.6.1 Stabilité interne
4.6.2 Stabilité externe
4.6.3 Stabilité globale
4.7 Interprétation des résultats
4.8 Mise en œuvre 
Mise en place des couches
4.9 Comparaison des devis quantitatifs et estimatifs
4.10 Interprétation des devis quantitatifs et estimatifs
4.11 Conclusion
Conclusion générale
Les références bibliographiques

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