Géosynthétiques

Science encardrant les sols, qui étudie les props physiques, mécaniques et hydrauliques des sols.

Definition géotechnique

• Capacité portante

• Contrôle de l’eau souterraine

• Érosion

Quelles sont les 3 principales problématiques

• Fraction solide

• Fraction liquide

• Fraction gazeuse

Quels sont les 3 constituants de base d’un sol

• Gravier

• Sable

• Silts (­<0.1mm)

• Argile

De quoi est composée la fraction solide

10% des particules sont plus petites que le filtre d10

Que représente d10 dans une courbe granulométrique

Tassement (se compacte)

Qu’arrivera t’il à un sol peu organisé

• L’eau reste en surface

• Les caractéristiques du sol changent (portance, résistance, etc.)

Qu’arrives-t-il lorsque le sol est saturé en eau

• Gravier = Peu

• Sable = Assez

• Silt = Peu

• Argile = Très peu

À quel point chauqe matériau se densifie (gravier, sable, silt et argile)

Capacité à laisser passer ou retenir un fluide

Qu’est-ce que la perméabilité des sols

Les 10% plus fines

Quelle gammes de granulats affectent le plus la perméabilité

• Résistance à la déformation sous contrainte extérieure

• Kpa

Qu’est-ce que la capacité portante d’un sol et quelle est son unité de mesure

• Granulométrie

• Masse volumique

• Teneur en eau

Qu’est-ce qui influence la capacité portante d’un sol (3)

• Type de particules solides

• Eau interstitielle (saturé/sec/milieu)

• État physique (masse volumique/compaction)

Dans l’ensemble, qu’est-ce qui influence le comportement d’un sol (3)

• Sable: l’eau forme un ménisque entre les particules

• Argile: Chaque particule est enrobée d’un film d’eau

Comment agis l’eau en présence des différents types de particules (sable et argile)

Produit issu de l’industrie textile ou produit par extrusion d’un polymère

Def Géosynthétique

Dimensionnement par fonction

Concept clé pour la sélection d’un géosynthétique

• Gestion d’eau (étanchéité, drainage, filtration)

• Contribution structurale (relaxation de contrainte, remblai leger, renforcement, stabilisation)

• Préservation de l’intégrité de la structure (contrôle de l’érosion, protection, séparation)

Quelles sont les fonctions principales des géosynthétiques (3)

• Application des textiles années 1930

• Remplacés par des polymère années 1960+

Quelles sont les origines des géotextiles

• Tissé

  • Fibres sens parallèle et tansversales

  • Produciton traditionnelle (comme textile classique)

  • Stabilisation, séparation, filtration

• Non-tissé

  • Fibre n’importe quel sens

  • Consolidé par aiguilletage

  • Filtration, protection et séparation

• Tricoté

  • Structure continue = + souple

  • Applications spécialisées, filtration

Type(3)/Carctéristiques/Utilisation des géotextiles

• Perméabilité

• Contrôle de la déformation + Bonne résis tension pour certains

Quelles sont les caractérisiques communes à tous les géotextiles

• Noyau drainant

• Géotextile

Quels sont les composants d’un géodrain

• Membrane alvéolaire

• Réseau mini-drains (20-25mm)

• Nn-tissé très grossier

  • Géofillet/géonet

Quels sont les types de noyau drainant (4)

• Géofilet/géonet

  • Composé de plusieurs fils PEHD (polyéthylène haute densité) disposé selon des angles différents

  • Très propice au drainage d’un liquide ou d’un gas

  • Trellis biplanaire ou triplanaire

    • Triplanaire moins intrusion par géotextile = moins de bloquage des canaux = meilleur cap drainante

Expliquez la composition d’un géofilet/géonet

• Forte capacité de transport des fluides

• Utilitée: facilité écoulement de l’eau

Quelle est la caractérisique commune a tous les géodrains

• Résistance

• Renforcement

• Stabilisation

Quelles sont les principales utilisation des géogrilles

• Extrudées

  • Étirement des fibres (uniaxiale, biaxiale ou multiaxiale)

  • Enduction du tissage

    • Couche de produit (souvent PVC)

      • Protection interne

      • Assure integrité des noeuds

      • Intéraction sol/géogrille = plus de frottement

• Tissées/Tricotées

  • mm fab

• Soudées

  • Bande de polymère soudées

Types(3)/fabrication de géogrille

• Module de déformation élevé

  • renforcement

Quelle est la caractéristique commune aux géogrilles

• Polystyrène

• Isolant thermique

• Remblais légers

De quoi sont fait les géoblocs et quelle est leur utilisation

• Un trellis de cellules alvéolaire avec servant à contenir des sols

• Fait de bandes de polymère (HDPE)

Qu’est-ce qu’un géocellule (cellule de confinement alvéolaire) et de quoi est-elle composée

Dimensions:

• Diamètre apparant

• Hauteur des cellules

• Surface perforée

Propriétés mécaniques:

• Allongement à faible déformation

• Comportement en fatigue/fluage

• Résistance des soudures

Quelles sont les caractéristiques essentielles pour une géocellules

Une feuille de polymère continue très peu perméable qui peut à contenir des fluides

Qu’est-ce qu’une géomembrane

• Des produits bitumineux dans l’antiquité jusqu’à ­­~1900

• Des polymères depuis 1960

Qu’utilisait-on avant les géomembranes

Selon le cahier des charges

• Résistance mécanique

• Résistance chimique

• Durabilité

Selon les applications visées:

• Mécanique: déformation faible

• Hydraulique: déformation et durabilité

Quelles sont les propriétés importantes pour le choix d’un polymère pour fabriquer une géomembrane

• HDPE

• LLDPE

• PVC

• PP

• BGM

• GCB

Quels sont les types de matériaux qui sont utilisés pour des géomembranes (6)

Extrusion annulaire (‘brown film’)

1. Extrusion de l’anneau

2. Tube plié en haut

3. Tube couper pour faire une feuille

4. Enroulé sur mandrin

• Ajout de texture avec des bulles d’azote

Extrusion plate:

• Permet de créer texture

  • + Adhérence

  • Plan drainage (avec géogrille)

  • Ancrage sur béton

Quels sont les principaux procédés de fabrication des géomembranes, comment fonctionnent-ils et à quoi servent t-ils

• Structure multicouche

• Imprégnation d’un non-tissé par du bitume

• Couche de finition (film plastique, sable) et de fabrication (voile de verre)

Comment est composé la géomembrane bitumineuse (BGM)

Deux couches des géotextiles avec une couche de bentonite (argile peu perméable) entre elle

• Complément de géomembrane

  • Crée une étanchéité

De quoi sont composés les géocomposites bentonique (GCB) et quelle est son utilisation

Très peu perméable

Quelle est la caractéristique commune à toutes les géomembranes

Un assemblage de produits géosynthétiques

Qu’est-ce qu’un géocomposite

Les matériaux granulaires

Que peuvent remplacer les géosynthétiques

• Perfomance et coût

• Empreinte carbone

• Disponibilité des matériaux

Quels sont les contraintes les plus importantes pour choisir quel matériau utiliser pour la construction d’infrastructure (3)

A1 à A3-4, Le transport et la fabrication

Quelles sont les étapes qui produisent le plus de CO2 dans l’analyse de cycle de vie

1'600’000’000 tonnes

1’152’000’000 tonnes

Environ combien de tonnes de ganulats sont utilisées par an et combien pour les routes

• Ils requiert moins de transport

• Remplace des matériaux pour moins de volume

  • 1 pick-up = 22 camions

Quels sont les avantages d’utiliser les géosynthétiques sur le plan écologique

Une réduction de 1% des émission globale de carbone

Quel est l’objectif en terme d’émissions pour l’avenir des géosynthétiques

• Filtration

• Drainage

• Séparation

• Stabilisation

• Renforcement

• Remblais légers

• Relaxation de la contrainte dans les enrobés bitumineux

Quelles sont les principales applications des géosynthétiques (7)

• Type

  • Géotextile non-tissé

  • Géotextile tissé

  • Géotextile tricoté

• Principe/but

  • Séparation de la phase liquide du sol

  • Retenir le ‘squelette’ du sol

  • Avoir une perméabilité suffisante

Quels géos. utiliser pour la filtration et quel est le principe/but de la filtration

L’effet de chaîne/auto-filtre

Quel est le mécanisme de filtration

• Colmatage de surface (blinding)

  • Grosses part bloquent

• Colmatage interne (clogging)

  • Petites particules bloquent les ‘tubes’

Quels sont les modes de rupture pour la filtration (2)

• Critère de rétention

  • FOS < di (d10, d20, d85, etc.)

    • di = d50: granulométrie rectiligne

    • di = d30: granulométrie concave vers le haut

• Critère de colmatage

  • FOS > 3 * d15

• Critère de permittivité

  • Capacité à l’eau de s’écouler

1. Sols fins: d50 < 75um : psi >0.1 s^-1

2. Sols très fins: d15 < 75um et d50 < 75um: psi > 0.2 s^-1

3. Sols plus grossiers: d15 >75um: psi > 0.5 s^-1

Quels sont les critères de dimensionnement pour la filtration (3)

• Performance

  • Ouverture

  • Perméabilité

• Survivabilité

  • Instalation

• Durabilité

  • UV

Quelles sont les caractéristiques importantes pour la filtration

• Types:

  • Géocomposites de drainage

• Principe:

  • Évacuer l’eau

  • Contraste de perméabilité

    • Diverger le flux du liquide, chemin le plus facile a suivre

Quels types de géosynthéiques sont utilisés pour le drainage et quel est le principe/but du drainage

• Drain francais

  • Capte surplus d’eau dans le sol et draine avec ‘tuyau’

• Structure routière:

  • Écran drainant

    • collecte eau trottoir

  • Drainage horizontal

    • mini-tubes

    • sous dalle de béton

• Murs de soutainement

  • Externe

    • Avec un angle, réduit 2-3x contrainte vertical sur le mur

  • Dans les structures renforcées:

    • Protéger les armatures

• Drains verticaux:

  • Tubes verticaux

    • Améliore la perméabilité

  • Permet au sol de se densifier

    • Améliore la capacité portante du sol

Quels sont les types de drains et comment fonctionnent-ils (6)

• Type de produit

  • Noyau

  • Polymère

• Condition de service

  • Containtes

  • Gradient hydraulique

• Condition de service

  • Fluage

  • Colmatage

Quels sont les facteurs qui affectent la capacité de drainage (3)

• Performance du drain

• Survavibilité

  • Mise en place

• Durabilité

  • UV

Quelles sont les capacités importantce pour les géocomposites de drainage

• Géotextiles nn-tissé

• Certains géot. tissés

• Assurer la sépration des couches

  • Éviter la contamination

Quels types de géosynthétique pour la séparation et le principe de la séparation

Réduction des propriétés mécaniques

Pourquoi la contamination est mauvaise

• Capacité d’agir comme filtre

• Survivabilité de l’installation

  • Selon les propriétés mécaniques

Qu’est-ce qui dicte le choix du géotextile pour la séparation (2)

• Granulométrie

• Norme BNQ selon le grade

Quel sont les critères de dimensionnement pour la séparation

• Certifier les granulats

• Spécification des produits

  • Caractéristiques requise

À quoi sert la norme BNQ

• Performance du géot. filtrant

• Survivabilité à la mise en place

• Durabilité (UV.)

Quelles sont les caractéristiques importantes pour la séparation

• Géogrille biaxiale

• Géocellule

• Certains géotextiles tissés

Quels types de géos. pour la stabilisation (3)

• Orniérage route

• Capacité portante insuffisante

Quelles sont la problématique liée à la stabilisation

Minimiser les déformations

• Confinement 2D et 3D

Quel est le but de la stabilisation

• 2D: Mobilise surface

• 3D: Contient volume

Quels sont les mécanismes de confinement pour la stabilisation (2)

La charge verticale est transférée en étalement horizontal, puis vers les parois de la géocellule

Comment fonctionne le transfert de charge pour une géocellule

L’orniérage

La géocellule en stabilisation protège les routes de quel type de déformation

Caractéristiques:

• Elle offre un confinement latéral

  • Effet raquette

• La membrane tendue supporte grande déformation

Avantages

• Moins matériaux

• Capacité portante mieux contrôlée

Quelles sont les caractéristiques en stabilisation 2D et les avantages de la géogrille

Caractéristiques:

• Confinement latéral se fait pas frottement

• Module de déformation très élevé

  • Défo pas facilement

Avantages:

• Pas besoin de filtre

Quelles sont les caractéristiques en stabilisation 2D et les avantages du géotextile tissé

• Traffic

• Module granulat

• Surface en contact avec les roues

• Orniérage maximal

• Capacité portante du sol

Quels sont les facteurs qui influencent le dimensionnement pour la stabilisation routière (5)

• Améliorer résistance à la traction

• Assurer qu’il n’y ait pas de déformation avec les charges vives

Quel est le principe du renforcement (2)

• Prends moins d’espace

• Plus résistant

Pourquoi un mur renforcé peu être préférable

• Géogrille

• Géotextile

Quels types de géos. utilisés pour les murs de renforcement

• Géotextile pour retenir le sol sur les parois

• Géogrille entre les blocs et la pierre nette 20mm

Quelle est la structure typique d’un mur renforcé

• Glissement interne

• Cap. port. de fond

• Rupture du renforcement (en traction ou nn)

• Rupture d’un coin en poussée

• Rotation et tassement excessif (mur incliné)

Quels sont les mécanismes de rupture à prendre en compte dans la conception d’un mur renforcé

• Ancrage au pavement

• Remblai:

  • Importance de la précision du niveau du sol

Quels sont les contraintes à respecter pour la construction d’un mur renforcé

• Propriétés mécaniques

  • Faible déformation

• Résis. frottement géog./sol

• Ancrage entre parements du béton et géog.

  • Ancrage unique à chaque type de géos.

Quelles sont les caractéristiques importantes pour le renforcement (3)

• Renforcement (sous l’enrobé)

• Sys d’interposition de fissure

  • Permet d’imperméabiliser l’enrobé (géot. imprégné de bitume)

    • Distribution de la charge

Quelles sont les applications dans les enrobés bitumineux (2)

• Géoblocs

  • Polystryrène expansé

  • Polystyrène extrudé

Quels sont les types de géos. pour les remblais légers et l’isolation thermique

• Construction en sol à faible capcité portante

• Isolation thermique

Quelles sont les utilisations principales des géoblocs dans les remblais léger et l’isolation thermique

Une géomembrane

Qu’est-il essentiel d’ajouter pour protéger les géoblocs en contact du sol

Réduire l’empreinte sur le sol + moins haute fondation

Quel est le principal avantage de l’utilisation des géoblocs

• Fonds et couverture de stockage des déchets

• Confinement des liquides

• Bassins de confinement secondaire

• Essorage des boues

Quelles sont les application des géosynthétiques dans les ouvrages de protection de l’environnement (4)

• Supérieur:

  • Géog/géot renforcement

  • Géot filtrant

  • Géoc drainant

  • Géom

  • Géoc bento

• Inférieure:

  • Géot filtran

    • Géog/géot renforcement

      • Géom

        • Géoc bento

      • Géot filtrant

    • Géog/géot renforcement

  • Géom

• Soutient

  • Géog/géot renforcement

Quelles sont les couches supérieures et inférieures pour le fonds et couverture de stockage des déchets

• Réduire ou empêcher l’écoulement des fluides

• Tenir compte des risque de fuite: sys. multicouches

Quelles sont les problématiques et les principales applications des géos (2)

• Compatibilité chimique de géom avec matériau

• Températures supérieures à 60 degrés

• Risque de poinconnement

• Tassement importants

• Risque de percement

Quelles sont les contraites sévères dans le confinement des matières résiduelles (5)

Dimensionnement par fonction

Quelle est la ligne directrice pour choisir quelle géos

• Site d’enfouissement

  • Proximité urbaine

  • déchets solides

    • Étanchéité essentielle

• Plateforme de lixiviation

  • Procédés extraction métal

    • Usage acide

• Couverture de résidus miniers

  • Contamination avec liquides

    • Contamination nappes phréatiques

  • Empêcher les liquides d’aller dans le sol

    • 40% géom. vendues/ans

• Bassins d’évaporation

  • Déchirure

  • Chimique

  • UV.

• Réservoir d’eau potable

  • UV.

Quelles sont les principaux types d’utilisation des géos pour la protection de l’environnement et quelles sont les contraites (5)

• Fusion

• Extrusion

Quels sont les deux types de soudures

• Double soudure:

  • Deux soudure avec un canal entre pour controler les essai par la suite

  • Fait par de l’équipement partiellement automatisé

• Extrusion

  • Dépot d’un cordon de polyéthylène en fusion sur les surfaces préchauffées

Comment fonctionnent les processus de soudure

• Vitesse

• Température

• Pression

Quels sont les paramètres qui peuvent être modifiés pour la soudure à double fusion (3)

• Le coût

  • Maximiser la largeur des rouleaux

• Le matériau et résine qui se soudent le plus facilement

Que détermine les paramètres de double fusion

Essai de contrôle avec de l’air

À quoi sert le canal entre les deux soudres dans une soudure à double fusion

• Dépend trop de l’opérateur

• Lors de réparation

• Lors de danger de pénétration de tuyaux

Pourquoi est-il préférable de ne pas utiliser la soudure à extrusion et pourquoi l’utiliser

1. Nettoyer la surface

2. Marouflage (pour les géom. bitumineuses)

• Dépasse un peu = bon

Quelles sont les étapes avant la soudure

• Mauvais paramètres de soudure

  • Chauffre trop

  • pass asser chauffé

• Temp feuille très faible = mauvaise adhésion

• Temp feuille trop élevée = dilatation membrane = plis

• Humidité = mauvais assemblage

• Vent = temp varie trop

• Saleté

  • inclus part de soudure

Quels sont les facteurs qui affectent la qualité de la soudure (7)