Dans le domaine de l'ingénierie des roches, les géogrilles utilisées pour le renforcement des sols font l'objet d'une attention croissante de la part de la communauté du génie civil et sont de plus en plus utilisées.
L'objectif principal des géogrilles est d'améliorer les propriétés techniques du sol, de le renforcer et de le stabiliser.
Il est essentiel de choisir la bonne géogrille pour votre projet afin d'en assurer la durabilité à long terme et la rentabilité. Lors de la sélection de la géogrille adaptée à votre application spécifique, plusieurs facteurs clés doivent être pris en compte :
- Exigences en matière de conception technique
- Sélection des spécifications
- Sélection des matériaux
- Influence du processus de production
- Forme structurelle
- Méthode d'essai de résistance des produits
Exigences en matière de conception technique des sols renforcés par des géogrilles
La première étape de la sélection de la géogrille appropriée consiste à définir clairement le type de projet et l'application prévue.
Les géogrilles sont utilisées dans une variété de projets, y compris la construction de routes, le renforcement des talus, la stabilisation des pentes et la construction de murs de soutènement.
Différentes applications peuvent nécessiter des géogrilles ayant des caractéristiques et des propriétés spécifiques pour répondre aux exigences du projet.
Les géogrilles sont généralement divisées en géogrilles biaxiales et géogrilles uniaxiales, en fonction de la structure de la grille.
Géogrilles uniaxiales
Les géogrilles uniaxiales sont le type de mur de soutènement le plus couramment utilisé et sont conçues pour résister à des contraintes de traction élevées dans une direction, avec une résistance moindre dans la direction transversale.
En raison de leur résistance et de leur durabilité dans la stabilisation du sol, ils sont idéaux pour les murs de soutènement renforcés. Ils sont souvent utilisés lorsque la hauteur du mur est importante et que les forces appliquées sont principalement verticales.
Géogrilles biaxiales
En fonction de la conception de la paroi et des caractéristiques du sol, on peut également utiliser des géogrilles biaxiales qui offrent une résistance dans deux directions. Les géogrilles biaxiales ont une résistance égale dans les directions longitudinale (machine) et transversale (traversée de la machine).
Elles fournissent un renforcement efficace dans deux directions perpendiculaires, répartissant les charges plus uniformément. Les géogrilles biaxiales sont souvent utilisées dans des applications où les conditions du sol sont difficiles à prévoir et où un renforcement plus important est nécessaire.
Sélection de Spécifications des géogrilles dans les projets de murs en terre renforcés par des géogrilles
Résistance à la traction et module
Les géogrilles doivent avoir une résistance à la traction suffisante pour résister aux forces appliquées et fournir un renforcement efficace. En tant que paramètre clé des géogrilles, elle indique dans quelle mesure la géogrille peut résister aux forces de traction.
La résistance à la traction est souvent spécifiée en tant que résistance ultime à la traction (Ultimate Tensile Strength, UTS) et est mesurée en unités de force par unité de largeur (par exemple, kN/m ou lbs/ft).
La résistance à la traction est souvent classée comme faible, moyenne ou élevée. Les exigences en matière de résistance à la traction dépendent des charges prévues, des contraintes, de la hauteur des murs et des conditions du sol.
Il faut également tenir compte du module de la géogrille, qui indique sa rigidité et sa capacité à répartir efficacement les charges.
Taille et forme des pores
La taille des pores fait référence à la taille des ouvertures entre les tendons ou les torons de géogrille. Elle est généralement spécifiée comme la taille maximale de l'ouverture ou la taille nominale des pores.
La taille et la forme des pores d'une géogrille sont des facteurs clés qui influencent l'interaction avec le sol, le compactage et l'imbrication des agrégats.
Les géogrilles à pores plus larges sont généralement utilisées pour les sols à gros grains, tandis que celles à pores plus petits conviennent mieux aux sols à grains fins.
La forme des pores, carrée, rectangulaire ou triangulaire, affecte également la performance de la géogrille et son interaction avec les particules du sol.
Choisir des géogrilles dont la taille et la forme des pores sont appropriées pour obtenir un verrouillage efficace du sol et empêcher l'intrusion du sol dans la structure de la géogrille.
Force/efficacité des articulations
L'efficacité des joints est une mesure de la capacité d'une géogrille à transférer les forces de traction d'une nervure ou d'un brin à l'autre. Elle fait également souvent référence à la résistance du joint au sein d'une structure géogrille.
Elle est exprimée en pourcentage et représente la résistance de la jonction entre les torons qui se croisent.
Une plus grande résistance des joints indique une meilleure capacité de transfert des charges.
Lors du choix d'une géogrille, il faut tenir compte de la qualité de la conception et de la fabrication pour s'assurer que la résistance du joint est suffisante pour répondre aux exigences du projet.
Généralement, les exigences minimales en matière d'efficacité des joints sont spécifiées dans le cahier des charges du projet.
Durabilité à long terme
La durabilité d'une géogrille est essentielle pour la longévité d'un projet.
Tenir compte de facteurs tels que la résistance aux rayons UV, l'exposition aux produits chimiques, la biodégradation et les conditions environnementales prévalant dans la zone du projet.
Les géogrilles présentant une durabilité et une résistance à la dégradation accrues sont essentielles, en particulier pour les applications à long terme.
Les spécifications comprennent souvent des exigences en matière de durabilité à long terme et de résistance aux dommages causés par l'installation.
Compatibilité des souches
Les géogrilles doivent présenter une compatibilité de déformation avec le sol environnant afin d'éviter une déformation excessive et de maintenir la stabilité.
La compatibilité à la déformation fait référence à la capacité de la géogrille à se déformer et à s'allonger avec le sol sans subir de différences de déformation significatives.
Cette propriété garantit que la géogrille et le sol fonctionnent ensemble comme un système composite.
Taille du rouleau adaptée à l'installation
Les géogrilles sont généralement fournies en rouleaux, la taille étant spécifiée par la largeur et la longueur du rouleau.
La taille des rouleaux doit être adaptée aux exigences spécifiques du projet, en tenant compte de facteurs tels que la hauteur du mur, la disposition des armatures et la facilité d'installation.
Les différentes géogrilles peuvent avoir des exigences d'installation spécifiques, notamment en ce qui concerne la distance de chevauchement, la profondeur de la tranchée d'ancrage et la méthode de connexion.
Certaines géogrilles peuvent nécessiter un équipement ou des techniques spécialisés pour être installées correctement.
Considérations sur les coûts
Le coût est toujours un facteur important dans tout projet de construction.
Bien qu'il soit essentiel de sélectionner une géogrille qui réponde aux exigences de votre projet, prenez en compte la rentabilité globale, y compris le coût d'achat initial, le coût d'installation et les dépenses d'entretien à long terme.
Des géogrilles de meilleure qualité peuvent offrir une meilleure valeur à long terme en réduisant les coûts d'entretien et de réparation.
Respecter les normes et les règlements
Enfin, assurez-vous que la géogrille que vous choisissez est conforme aux normes et réglementations industrielles en vigueur.
Différentes régions peuvent avoir des exigences spécifiques pour les géosynthétiques utilisés dans la construction.
La conformité garantit que votre projet respecte les normes de sécurité et de qualité.
Sélection des matériaux géogrilles dans les murs de soutènement en sol renforcé
Les matières premières utilisées pour la production des géogrilles sont principalement le polyéthylène haute densité (PEHD), le polypropylène (PP), la fibre de verre, le polyester, etc. En règle générale, les géogrilles unidirectionnelles sont produites avec du polyéthylène et les géogrilles bidirectionnelles avec du polypropylène. Cela s'explique principalement par le fait que :
1. La structure moléculaire du polyéthylène haute densité est linéaire, avec peu de branches et une cristallinité allant jusqu'à 75%~90%. Il a une excellente résistance mécanique, une rigidité et une ténacité élevées, une résistance de surface élevée et une température d'utilisation (80℃), une bonne résistance aux solvants, aux acides, aux alcalis et à la vapeur, ainsi qu'une bonne stabilité dimensionnelle et une bonne résistance à la fissuration sous contrainte environnementale. Il convient parfaitement à la production de grilles unidirectionnelles. Son inconvénient est que l'élongation lors de l'atteinte de la résistance à la traction est importante, généralement autour de 12%.
2. Le copolymère de polypropylène est une structure linéaire avec des groupes méthyles latéraux. Il présente une meilleure résistance mécanique et une meilleure résistance aux chocs que le polyéthylène, une plus grande rigidité et une meilleure résistance à la flexion, une plus grande résistance aux températures élevées et une plus grande résistance à la corrosion chimique. L'inconvénient est qu'il est fragile à basse température et qu'il vieillit facilement. Il doit être modifié par étirement ou par d'autres méthodes, et convient donc particulièrement bien aux géogrilles bidirectionnelles produites par étirement bidirectionnel.
3. Les géogrilles en fibre de verre sont constituées de fibres de verre tissées ou cousues, enduites d'un polymère. Elles présentent une excellente résistance à la traction, un module élevé et une résistance au fluage et aux changements de température. Les géogrilles en fibre de verre sont chimiquement inertes et très durables, ce qui les rend adaptées aux applications où les performances à long terme sont essentielles. Cependant, elles peuvent être plus chères que les géogrilles en plastique.
4. Les géogrilles en polyester sont fabriquées à partir de fils de polyester à haute résistance enduits d'un polymère protecteur. Elles présentent une résistance élevée à la traction, un faible allongement et une bonne résistance aux facteurs environnementaux tels que les rayons UV et l'exposition aux produits chimiques. Les géogrilles en polyester sont souvent utilisées dans les murs en terre stabilisée mécaniquement (MSE) où un renforcement du sol est nécessaire.
Le choix du matériau géogrille pour un projet spécifique de mur de soutènement en terre renforcé par géogrille dépend de facteurs tels que les exigences du projet, les charges prévues, les conditions du sol et le budget.
L'influence de la technologie de production sur la sélection des géogrilles
Les géogrilles peuvent être classées, en fonction de leur technologie de traitement, en géogrilles intégrales en polymère étiré, géogrilles tissées en fibres à haute résistance et géogrilles composites soudées, ces deux dernières étant des géogrilles tissées.
Géogrille produite par étirement intégral
Il est généralement formé par chauffage de la tôle extrudée - poinçonnage de précision - étirement longitudinal puis étirement transversal.
Cet effet d'étirement est très important. Il réoriente les molécules de polymère et améliore considérablement les performances de la grille :
1. La disposition directionnelle des molécules améliore la résistance du matériau ; en même temps, les molécules directionnelles améliorent l'intégrité des nœuds.
Il en va différemment des pseudo-grilles (telles que les grilles tissées et les grilles composites soudées). Les nœuds des pseudo-grilles sont tissés ou soudés en composite, avec une mauvaise intégrité et de mauvaises performances en matière de transmission des forces longitudinales et transversales.
2. Le module de résistance à la traction est amélioré, de sorte que la grille peut présenter une résistance à la traction élevée à faible déformation.
3. Des essais de fluage à long terme ont prouvé que la tendance des grilles en polymère traitées par étirement est fortement réduite sous une charge continue à long terme, de sorte que la fiabilité du renforcement est garantie.
4. L'étirement est un traitement de modification des grilles en polypropylène qui améliore de nombreuses propriétés, notamment en réduisant considérablement les inconvénients de la fragilité à basse température et du vieillissement facile, et en améliorant la durabilité de l'utilisation.
Géogrille produite par tissage
Elle est tissée avec des rubans de matériaux synthétiques à haute résistance, également connus sous le nom de géogrille à fibres à haute résistance.
Il est composé de fibres de polyester ou de fibres de verre à haute résistance et à faible allongement. Après avoir été tissé en forme de grille sur un métier à tricoter chaîne, il est imprégné de chlorure de polyvinyle (PVC) selon les exigences du processus.
Les nervures de cette grille ont une résistance élevée à la traction, ses pseudo-nœuds ont une mauvaise intégrité, la résistance des nœuds est très faible, la transmission des forces longitudinales et latérales est très mauvaise et la résistance à l'arrachement dans le sol est à l'origine inférieure à sa résistance. En tant que matériau de renforcement, sa résistance n'est pas pleinement utilisée.
Géogrille composite soudée
Il s'agit d'une pseudo-grille fabriquée en tissant plusieurs bandes de polypropylène ou des bandes composites acier-plastique et en soudant les nœuds.
La résistance d'un seul renfort est relativement élevée. Étant donné que les nœuds sont formés par chevauchement dans les directions de la chaîne et de la trame, la résistance globale dépend de la résistance au soudage des nœuds.
La résistance au cisaillement, à la déchirure et à l'éclatement de ce nœud est relativement faible. L'intégrité est médiocre, la résistance est faible, les performances du nœud en matière de transmission des forces longitudinales et transversales ne sont pas bonnes, et la stabilité dimensionnelle et les performances globales sont relativement médiocres.
Résumé du processus de production des géogrilles
La méthode d'essai de résistance des nœuds proposée par l'université de Drexel aux États-Unis et les résultats de la géogrille et de la pseudo-géogrille de traction globale testées par cette méthode (la résistance des nœuds est exprimée en pourcentage de la résistance d'une seule nervure) sont présentés dans le tableau suivant :
| Type | Résistance des nœuds/résistance d'une seule nervure |
| Géogrille bidirectionnelle à étirement intégral | 90% – 100% |
| Géogrille bidirectionnelle à étirement intégral | <10% |
| Les nœuds sont des grilles pseudo-bidirectionnelles compilées | 3% – 13% |
Les géogrilles dotées d'une bonne technologie de production ont un aspect uniforme, des surfaces lisses et un éclat évident de noir de carbone.
Les géogrilles dont la technologie de production est médiocre présentent des surfaces rugueuses.
Bien que la rugosité de la surface et d'autres motifs puissent augmenter légèrement le frottement, ils ne peuvent pas améliorer la performance globale de renforcement de la grille, car le frottement ne représente qu'une petite partie de sa performance de renforcement, et la principale performance de renforcement est la force d'emboîtement et l'effet d'enrobage entre la maille de la grille et le matériau de remplissage.
En plus d'indiquer que la technologie de traitement de la grille à surface rugueuse est relativement faible, les marques et les entailles du motif de la surface concentrent les contraintes lorsqu'elles sont soumises à des forces extérieures, ce qui affaiblit sa performance en matière de traction et affecte sa durabilité.
En outre, il n'est pas économique de déterminer la longueur de l'ancrage en fonction du frottement.
Sélection structurelle des géogrilles dans l'ingénierie des sols renforcés
L'influence de la forme structurelle sur les performances de la géogrille se manifeste principalement sous deux aspects : la forme du nœud et la composition du substrat.
La géogrille polymère étirée est constituée d'un seul matériau, aucune charge n'est requise, le nœud est intégral, la résistance d'une seule nervure et la résistance du nœud correspondent bien, et la résistance globale est élevée.
Les nœuds des géogrilles tissées sont des pseudo-nœuds, et les rubans de chaîne et de trame entrelacés aux nœuds sont uniquement liés par du chlorure de polyvinyle (PVC) imprégné, avec une faible résistance et des performances de transmission de force médiocres.
La taille des mailles des géogrilles composites soudées est d'environ 100 mm. La taille des mailles de cette grille est trop grande, ce qui réduit la rigidité à la flexion des nervures, les rend faciles à plier et à déformer, et réduit la force de morsure. Cette grille est constituée de deux matériaux par composition, les nœuds sont également des pseudo-nœuds, la résistance des nœuds est faible et les performances de transmission de la force sont médiocres.
Les bandes composites plastique-acier peuvent être endommagées au cours du transport, de la construction et de l'utilisation, se fissurer et se rompre, et l'humidité et l'humidité environnante provoquent une corrosion corrosive du renforcement rigide, ce qui réduit la section effective, ainsi que la résistance et la durée de vie.
Impact des méthodes d'essai de résistance des produits
La résistance indiquée par la géogrille ci-dessus est mesurée par un essai de traction. Par conséquent, la méthode d'essai de traction du matériau et la signification des données d'essai devraient être l'un des facteurs auxquels il convient d'accorder une attention particulière lors de la conception.
Le renforcement de la géogrille avec une résistance à la traction intégrale est réalisé par l'emboîtement mécanique et l'emboîtement avec les particules du sol.
Sur cette base, la norme GRI-GGI du Geosynthetic Research Institute of the United States stipule :
La mesure des données de l'essai de traction doit respecter la relation de transmission de la force exercée sur la grille dans le sol.
Il est également souligné que l'acquisition de la force de traction longitudinale est inséparable de la transmission à angle droit de l'armature transversale, c'est-à-dire que la force de traction longitudinale de la géogrille dans le sol est transmise à l'armature longitudinale par le biais de l'emboîtement mécanique avec l'armature transversale.
Par conséquent, dans l'essai de traction, la force de traction longitudinale est mesurée en serrant le renfort transversal et en l'étirant dans la direction longitudinale.
Les nervures longitudinales et transversales de la géogrille intégrale étant entières, il va de soi que la résistance à la traction peut également être mesurée en serrant directement l'armature longitudinale et en l'étirant. Les résultats obtenus par les deux méthodes sont cohérents et sans distorsion.
Les deux autres types de pseudo-grilles sont endommagés en raison de la faible résistance des nœuds. Les éléments longitudinaux et transversaux qui composent la grille ne forment pas un tout. Lorsque la force de morsure des nervures transversales est transmise au nœud, celui-ci est endommagé en raison de la faible résistance du nœud, ce qui entraîne le glissement du renfort longitudinal et la rupture du renfort.
Pour cette raison, lors de la mesure de la résistance à la traction, la pince ne peut être serrée que sur l'armature longitudinale. Ce qui est mesuré, c'est la résistance de l'armature longitudinale, et non la résistance globale de la grille. Il est erroné d'utiliser la résistance de l'armature longitudinale pour représenter la résistance globale.
C'est aussi la raison principale pour laquelle la pseudo-grille a une forte résistance apparente mais une faible résistance réelle, et c'est aussi une faiblesse fatale en tant que matériau de renforcement. Le choix de ce type de géogrille pour la construction de murs de soutènement en sol renforcé doit faire l'objet d'une attention particulière !
Enfin
En conclusion, le choix de la bonne géogrille pour les projets de sol renforcé est une décision critique qui est essentielle pour assurer la stabilité, la performance à long terme et la rentabilité des murs de soutènement.
Il est essentiel de consulter un ingénieur géotechnicien, d'examiner les spécifications du projet et de tenir compte des conditions du sol, des charges prévues, des spécifications de la grille, des matériaux, des processus de production, des méthodes d'essai, de la structure, etc. pour prendre une décision éclairée sur le type et le matériau de la géogrille à utiliser.
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