Les géosynthétiques sont des produits synthétiques utilisés dans l'ingénierie géotechnique et sont devenus partie intégrante des sols renforcés et de la stabilisation. Ces matériaux améliorent les propriétés mécaniques du sol, ce qui les rend adaptés à une large gamme d'applications de génie civil.
Dans cet article, QIVOC aborde les types, les mécanismes, les applications et les avantages des géosynthétiques dans la stabilisation des sols.
Quels sont les géosynthétiques
Les géosynthétiques sont divers types de produits fabriqués à partir de polymères synthétiques, tels que les plastiques, les fibres, le caoutchouc, etc., qui sont généralement placés à l'intérieur du sol, à la surface du sol ou entre les couches du sol pour jouer le rôle de renforcement ou de protection du sol. À l'heure actuelle, l'application des géosynthétiques a pénétré presque tous les domaines de l'ingénierie de la conservation de l'eau et du génie civil, en particulier dans l'ingénierie géotechnique, où elle est extrêmement répandue.
Les géosynthétiques peuvent être utilisés dans tous les aspects du projet réel et, en général, peuvent être divisés en sept aspects du rôle, respectivement, pour la fonction de filtration, le drainage, l'isolation, le renforcement, le contrôle de l'infiltration, la protection et la réduction de la charge.
Parmi eux, le rôle du renforcement est principalement dans le sol mélangé ou la pose de matériaux de renforcement appropriés, principalement géogrilleLa formation d'un sol renforcé permet d'améliorer la résistance du sol, la stabilité et la déformation des performances. Les structures de sol renforcé typiques comprennent les murs de soutènement renforcés, les pentes de sol renforcées, les fondations de sol renforcées, les remblais de sol renforcés, les culées de pont en sol renforcé, etc.
Le développement des géosynthétiques est étroitement lié à celui des matériaux synthétiques tels que les résines synthétiques (plastiques), les fibres synthétiques, les caoutchoucs synthétiques, etc. Avant le développement des polymères artificiels, il existait certes des résines naturelles et des produits en plastique, mais en raison de leur faible production et de leur coût élevé, leur champ d'application est étroit. Avec le développement des polymères artificiels, les coûts des plastiques synthétiques, des fibres synthétiques et des caoutchoucs synthétiques sont de plus en plus bas, la production est simple et les possibilités d'application sont importantes, de sorte que ces produits seront bientôt largement utilisés dans le domaine de l'ingénierie.
Types de géosynthétiques
Les géosynthétiques comprennent une variété de produits, chacun jouant un rôle spécifique dans le renforcement et la stabilisation des sols :
Géotextiles :
Géotextile tissé
Caractéristiques :
Structure : constituée de fibres synthétiques (telles que le polypropylène ou le polyester) par le biais du processus de tissage, elle présente généralement une structure en grille régulière.
Haute résistance : grâce à leur structure tissée serrée, les géotextiles tissés présentent une résistance élevée à la traction et à la déchirure.
Faible allongement : les géotextiles tissés ont un faible allongement et une faible déformation, ce qui permet de mieux maintenir la stabilité structurelle.
Durabilité : bonne résistance aux produits chimiques, aux rayons UV et aux micro-organismes, longue durée de vie.
Applications :
Renforcement : pour renforcer les structures du sol, par exemple pour les pentes raides, les talus et les fondations de routes.
Séparation : Empêche le mélange de sols ou de matériaux ayant des granulométries différentes, souvent utilisé pour séparer les couches de fondation des routes et des chemins de fer.
Filtration : utilisée pour filtrer les particules du sol et permettre à l'eau de s'écouler, couramment utilisée dans les systèmes de drainage et les travaux souterrains.
Géotextile non tissé
Caractéristiques :
Structure : constituée de fibres synthétiques par le biais de procédés non tissés tels que la liaison thermique, l'aiguilletage ou la liaison chimique, présentant généralement une structure de fibres aléatoire.
Bonne perméabilité à l'eau : le géotextile non tissé présente une porosité élevée, une bonne perméabilité à l'eau et un drainage efficace.
Bonne flexibilité : une meilleure flexibilité permet de mieux s'adapter aux inégalités de peuplement et aux changements de terrain.
Coût réduit : le processus de production est relativement simple, le coût est réduit et convient à une utilisation sur de grandes surfaces.
Applications :
Filtration : pour la filtration et le drainage, notamment dans les décharges, les tunnels et les zones de stockage des déchets. les systèmes de drainage souterrains.
Protection : pour prévenir l'érosion des sols, par exemple la protection des berges des rivières, la protection des côtes et la protection de l'environnement. protection des pentes des réservoirs.
Ségrégation : Utilisée pour séparer différents types de sols et de matériaux et éviter qu'ils ne se mélangent, par exemple dans les travaux de fondation des routes et des chemins de fer.
Drainage : utilisé dans les systèmes de drainage en tant que partie de la couche de drainage pour améliorer l'efficacité du drainage.
Géogrille :
Les géogrilles sont généralement constituées de polymères (par exemple, le polypropylène, le polyester ou le polyéthylène) par le biais de processus spéciaux de tissage, de soudage ou de moulage dans une structure en treillis. En raison de leur résistance élevée, de leur faible allongement et de leur bonne durabilité, les géogrilles sont largement utilisées pour le renforcement de la base du sol et l'ingénierie des murs de soutènement.
La géogrille est utilisée pour le renforcement et la stabilisation des sols. La structure principale de la maille est constituée de grilles uniaxiales pour les trous rectangulaires ou carrés, et de grilles biaxiales pour les trous carrés.
Ses principales utilisations dans le renforcement des fondations du sol et des murs de soutènement renforcés sont les suivantes
Stabilisation du renforcement des fondations du sol :
Améliorer la capacité portante de la fondation, réduire le tassement de la fondation et améliorer la stabilité de la fondation. La pose de géogrilles sur des fondations en sol mou peut disperser la charge et empêcher le déplacement latéral du sol de fondation. Les exemples incluent le renforcement des fondations des routes, des pistes d'aéroport et des voies ferrées.
Murs de soutènement renforcés :
Améliore la stabilité du remblai, empêche le glissement ou la déformation du remblai et réduit la pression de la terre. La pose d'une géogrille dans la couche de remblai permet, grâce à la friction entre la géogrille et le sol de remblai, de former une structure de sol renforcée qui améliore considérablement la stabilité antidérapante du mur de soutènement. Par exemple, les murs de soutènement des autoroutes et des voies ferrées et le renforcement des pentes élevées.
Géonets :
Les géonets sont principalement utilisés dans les systèmes de drainage pour éliminer rapidement l'eau du sol et empêcher la sursaturation du sol, améliorant ainsi la stabilité et la capacité portante du corps du sol. Elles fournissent également un renforcement mécanique pour améliorer la résistance au cisaillement et la stabilité générale du sol. Par exemple, le drainage des routes, des tunnels, des remblais et des décharges, la protection des pentes, le renforcement des murs de soutènement et le renforcement de la base des sols mous.
Géomembranes :
Les géomembranes sont principalement utilisées dans des domaines tels que l'étanchéité et la protection.
Étanchéité : Les géomembranes sont posées au fond, à l'intérieur et à l'extérieur des décharges, des réservoirs et des barrages, des canaux et des tunnels afin d'offrir une protection limitée contre les fuites de lixiviats dans le sol environnant et dans le système d'eaux souterraines.
Protection : Les géomembranes posées au fond des sites d'élimination des déchets industriels et des bassins de résidus miniers, à la base des réservoirs de pétrole, des réservoirs de stockage de produits chimiques et d'autres installations de stockage de liquides peuvent empêcher efficacement les substances nocives de s'infiltrer dans les eaux souterraines, isoler les polluants et protéger l'environnement.
Revêtement en argile géosynthétique (GCL) :
Le revêtement en argile géosynthétique (GCL) est un matériau composite constitué d'une combinaison de bentonite sodique naturelle et de géosynthétiques, qui est largement utilisé dans les projets de protection de l'environnement. Il possède d'excellentes propriétés d'imperméabilité, peut protéger efficacement les ressources en eaux souterraines, empêcher la propagation de la pollution et assurer la sécurité des installations de stockage. Elle est couramment utilisée dans les décharges, le stockage des résidus, les installations de traitement des eaux usées et autres.
Geocell :
Une géocellule est un matériau géosynthétique tridimensionnel en forme de nid d'abeille, généralement fabriqué à partir de polyéthylène haute densité (PEHD) ou d'autres matériaux polymères. Les géocellules forment une structure en nid d'abeille en se dilatant, et chaque cellule peut être remplie de terre, de sable, de gravier, de béton et d'autres matériaux, qui sont utilisés pour la stabilisation des sols, la protection des pentes, le renforcement des fondations, le renforcement des murs de soutènement, le renforcement des plates-formes routières et d'autres projets.
Principe de stabilisation des sols par géosynthétiques
Dans les applications d'ingénierie, les géosynthétiques sont principalement sept, respectivement, à jouer le rôle de filtration, de drainage, d'isolation, de renforcement, de contrôle des infiltrations, de protection et de délestage, dont le rôle de renforcement est plus largement utilisé.
La technologie des sols renforcés est une méthode de stabilisation des sols visant à améliorer les performances de l'ensemble du système géotechnique par la mise en place de matériaux renforcés dans le sol.
Le sol sableux, sous l'action du poids propre ou d'une charge externe, est sujet à de graves déformations ou à l'effondrement, mais si le sol est enfoui dans un matériau géosynthétique flexible le long de la direction de la déformation, en raison de la friction entre le sol et le matériau de renforcement, le sol renforcé sera comme s'il avait un certain degré de cohésion, améliorant ainsi les propriétés mécaniques du sol, ce qui est le mécanisme du rôle du sol renforcé.
Il existe de nombreuses théories sur le mécanisme de renforcement, telles que le principe de renforcement par friction (théorie de l'ancrage), le principe de quasi-adhésion, les matériaux homogènes et autres, la théorie laminaire élastique-plastique, la théorie du film élastique, la théorie de la résistance passive, ainsi que la prise en compte de l'anneau de contrainte latérale et la théorie de l'anneau d'ancrage sur le rôle des anneaux d'ancrage, etc. Actuellement, nous utilisons couramment le principe de renforcement par friction et le principe de cohésion quasi-visqueuse pour l'interprétation.
Principe de renforcement par friction :
Le sol renforcé est considéré comme un système d'ancrage, le corps du sol ancré et les géosynthétiques sont étroitement liés, lorsque le corps du sol glissant glisse vers le bas ou a tendance à glisser vers le bas, une friction sera générée entre le corps du sol et le matériau renforcé, limitant la déformation latérale du sol, ce qui est équivalent au côté du corps du sol sur la force de liaison, améliorant la capacité portante du corps du sol, et permettant d'atteindre l'objectif du renforcement. Tant que le matériau renforcé a une résistance suffisante et génère une force de frottement suffisante avec le sol, le corps du sol renforcé peut rester stable.
Selon la théorie de Rankin, le long de la surface de rupture active BC, le mur est divisé en une zone active et une zone de stabilisation, et la poussée horizontale générée par le poids propre du prisme de sol coulissant ABC forme une force de traction sur chaque couche de l'armature, qui est destinée à tirer l'armature hors du sol, tandis que la résistance de frottement du sol dans la zone de stabilisation et la bande d'armature empêche l'armature d'être tirée hors du sol. Si la résistance au frottement de chaque couche de renforcement et du sol peut résister à la poussée correspondante du sol, l'ensemble du mur n'aura pas de surface de glissement BC et la stabilité interne du sol renforcé sera garantie. En d'autres termes, il est basé sur la friction entre le sol et le matériau renforcé pour maintenir la stabilité de la pente et du sol. Les propriétés de traction du matériau de renforcement sont mieux utilisées, et le poids propre du corps du sol est également bien utilisé pour augmenter la friction.
Principe de quasi-cohésion
Principe de cohésion quasi-visqueuse, également connu sous le nom de théorie des matériaux composites, c'est-à-dire que le sol renforcé est un matériau composite anisotrope, qu'après l'ajout de géosynthétiques au sol, le corps du sol composite renforcé de l'angle de frottement interne reste inchangé, et produit une nouvelle force de cohésion, connue sous le nom de "cohésion quasi-visqueuse" ou "comme la cohésion visqueuse". Par conséquent, l'action conjointe entre le matériau renforcé et le remblai de la plate-forme routière est assurée par la force de cisaillement du remblai, la force de frottement entre le sol et le matériau renforcé, et la force de traction du matériau renforcé, ce qui rend le sol renforcé plus solide et plus stable.
La théorie ci-dessus est vérifiée expérimentalement par des essais triaxiaux comparatifs d'échantillons de sols renforcés et non renforcés. Selon la théorie de Coulomb et l'analyse du critère de dommage de Moore, comme le montre la figure, en comparant les conditions d'équilibre limite des sols sableux avant et après renforcement, les sols sableux renforcés ont une augmentation de résistance supplémentaire causée par C' par rapport aux sols sableux non renforcés, ce qui est la "cohésion quasi-visqueuse" dans la théorie de la résistance. L'augmentation de la quasi-cohésion est une augmentation de la résistance composite du sol et du corps composite du matériau renforcé, ce qui favorise la stabilité du corps composite du sol.
Une comparaison complète des deux principes permet de constater que le principe de renforcement par friction et le principe de cohésion quasi-visqueuse des deux théories permettent, par le renforcement des échantillons de sol, d'augmenter la force de contrainte latérale, améliorant ainsi la résistance au cisaillement et la résistance à la compression du sol.
Les géosynthétiques dans la stabilisation des sols
La technologie de stabilisation des sols est largement utilisée dans l'ingénierie actuelle, et les structures de sol renforcé typiques comprennent les murs de soutènement en sol renforcé, les pentes en sol renforcé, les fondations en sol renforcé, le renforcement des sols mous, les remblais en sol renforcé, les remblais en sol renforcé derrière les culées de pont, les culées de pont en sol renforcé, les remblais renforcés supportant des pieux sur des fondations molles, ainsi que les pieux en moellons en sol renforcé, les pentes en sol fibreux, les couches de base renforcées, les plates-formes routières renforcées, et ainsi de suite. Parmi eux, les applications les plus courantes et les recherches les plus approfondies à l'heure actuelle sont les murs de soutènement en sol renforcé, les pentes en sol renforcé et les fondations en sol renforcé.
Murs de soutènement renforcés
Les murs de soutènement en sol renforcé constituent l'une des formes les plus anciennes et les plus nombreuses d'application technique des matériaux renforcés. Ils sont largement utilisés dans le domaine de l'ingénierie routière, de la construction de talus et de pentes élevées dans les aéroports en raison de leurs bonnes caractéristiques mécaniques et de déformation, de leur construction pratique et efficace et de leur aspect extérieur.
Un mur de soutènement en sol renforcé est une sorte de structure de soutien composée d'une fondation de mur, d'une surface de mur (plaque), d'un matériau géosynthétique et d'un sol rempli derrière le mur. La forme de l'agencement est illustrée à la Fig.
Sa structure est simple et facile à construire. Le panneau peut être coulé sur place ou assemblé à partir de plaques d'acier ou de plaques de béton armé préfabriquées.
Renforcement avec de fortes propriétés de traction de la composition du matériau, le panneau est relié au renforcement, la gamme renforcée par le compactage du remplissage, par le biais du remplissage et des matériaux renforcés générés entre la friction pour changer les propriétés mécaniques originales du remplissage, de sorte que la capacité de charge du remplissage a été grandement améliorée.
Le calcul de la stabilité des murs de soutènement en sol renforcé adopte la méthode de l'équilibre limite. Le calcul de la stabilité externe est cohérent avec le mur de soutènement par gravité, et la pression du sol à l'arrière du mur est calculée selon la théorie de la pression du sol de Rankin. Le calcul de la stabilité interne comprend la résistance du matériau de renforcement et le calcul de la résistance à l'arrachement. La disposition du matériau de renforcement doit répondre aux exigences de résistance à la traction du matériau, et la longueur doit répondre au calcul de la résistance à l'arrachement, en tenant compte des exigences structurelles.
Pentes en terre renforcées
Les pentes de sol renforcées peuvent être renforcées de deux manières, l'une étant le renforcement des pentes naturelles et l'autre la stabilisation et le renforcement des pentes artificielles formées par le remblayage. Dans le premier cas, des clous d'ancrage sont généralement utilisés pour ancrer les géosynthétiques dans la pente à des fins de renforcement, ce qui exige que le matériau renforcé ait une résistance et un module élevés. Dans le second cas, les géosynthétiques peuvent être remplis dans le sol en couches au fur et à mesure que le remblai s'élève, afin d'obtenir l'effet d'un renforcement et d'un compactage en couches, généralement à l'aide de géotextiles ou de géogrilles. La forme d'une pente raide en sol renforcé est illustrée dans la figure ci-dessus.
La méthode de conception des pentes en sol renforcé est la méthode de l'équilibre limite, qui détermine la taille et la disposition des matériaux renforcés et de la structure de la pente en calculant la stabilité interne et la stabilité externe.
Géogrille uniaxiale utilisée dans le cadre d'un projet de protection des pentes et de verdissement
Fondation en terre renforcée
La pratique des fondations en terre renforcée consiste à excaver la couche de sol faible dans une certaine mesure sous la fondation, puis à poser des géosynthétiques, du sable et du gravier comme couche de fondation, couche par couche, pour servir de couche de maintien de la fondation. Les fondations renforcées présentent l'avantage d'améliorer la capacité portante des fondations, de réduire le tassement des fondations et de contrôler les tassements irréguliers. Le matériau de renforcement de la fondation renforcée est généralement un géotextile, une géogrille, une géocellule ou une géobelt.
Avantages des sols renforcés par des géosynthétiques
La technologie des sols renforcés est fondamentalement une technologie visant à améliorer le corps du sol, par rapport à la structure de soutien traditionnelle de type gravitaire, et présente les caractéristiques suivantes :
1) technologie simple, construction pratique : aucun équipement de construction spécialisé n'est nécessaire, et le compactage du remblai couche par couche pour former une structure flexible, la charge causée par la déformation des fondations sur les pentes raides renforcées n'a que peu d'impact.
2) Matériaux locaux, économie de terrain : le matériau de remplissage est un sol sablonneux général, provenant d'un large éventail de sources, les matériaux de renforcement peuvent également être prélevés à proximité, ce qui réduit les coûts de transport, la structure peut être mise en place à la verticale ou sur des pentes abruptes afin de réduire la zone du projet.
3) Période de construction courte, faible coût, avantages évidents : par rapport au mur de soutènement traditionnel, la réduction des coûts est généralement de 10%~50%.
4) Bonne intégration : grâce à la performance de connexion du matériau de renforcement, il peut maintenir le partage de la force entre le corps du sol, et l'adaptabilité à la déformation est meilleure.
5) Structure novatrice et modèle magnifique : après la construction, le projet peut être intégré à la nature grâce à la végétalisation des pentes.
Résumez.
En discutant des types, des mécanismes, des applications et des avantages des géosynthétiques dans le renforcement des sols. Je pense que vous comprenez mieux que l'utilisation des géosynthétiques joue un rôle essentiel dans le renforcement des sols et l'amélioration des propriétés de stabilité des sols, apportant des avantages significatifs au génie civil.
QIVOC possède de nombreuses années d'expérience dans la production et le développement de géosynthétiques. QIVOC a de nombreuses années d'expérience dans la production et le développement de géosynthétiques pour le renforcement des sols et des murs. Si vous avez besoin de géosynthétiques pour construire des sols renforcés ou des murs de soutènement, n'hésitez pas à nous contacter. Nous vous fournirons une assistance technique professionnelle et des géosynthétiques de haute qualité.
FAQ
Comment choisir les géosynthétiques adéquats ? Quels sont les critères de sélection spécifiques ?
La sélection des géosynthétiques appropriés nécessite une prise en compte globale des besoins spécifiques du projet, des conditions environnementales, des performances des matériaux, de la facilité de construction et de l'économie, ainsi que d'autres facteurs.
1. Objectif du projet : imperméabilité, renforcement, drainage, protection.
2. Conditions environnementales : type de sol, changement climatique, modification des eaux souterraines et des précipitations.
3. Propriétés du matériau : fortes propriétés mécaniques, perméabilité à l'eau, durabilité.
4. Facilité de construction : facile à installer, à stocker et à transporter.
5. Économie : prix des géosynthétiques, coûts d'entretien ultérieurs.
Les critères de sélection spécifiques doivent être basés sur les caractéristiques des géosynthétiques. Par exemple, le géotextile utilisé pour le drainage et la filtration doit être choisi comme géotextile non tissé. En fonction des exigences de contrôle des infiltrations, il convient de choisir une géomembrane d'une épaisseur de 0,5 à 3,0 mm, etc.
Reportez-vous ensuite aux normes ISO, ASTM et autres normes internationales relatives aux essais et aux performances des géosynthétiques pour choisir les matériaux qui répondent aux exigences du projet.
Comment les géosynthétiques se comportent-ils dans des conditions météorologiques extrêmes ?
Les géosynthétiques sont performants dans des conditions climatiques extrêmes, notamment dans les trois environnements suivants.
Environnement à haute température
Dans un environnement à haute température, les performances des géosynthétiques ne changent pratiquement pas, leur conductivité thermique, la stabilité de leur résistance et d'autres indicateurs de performance ne changent que très peu.
Environnement humide
Les propriétés protectrices et la résistance à l'eau des géosynthétiques restent fondamentalement inchangées dans les environnements humides.
Environnement froid
Dans les environnements froids, la résistance au froid, la plasticité et la résistance au gel et au dégel des géosynthétiques restent inchangées.
Quelle est la durée de vie de ces matériaux ? Quel type d'entretien ou de remplacement est nécessaire ?
Les géosynthétiques ont des durées de vie différentes. Par exemple, les géotextiles ont une durée de vie comprise entre 20 et 50 ans. Les géomembranes ont une durée de vie de 30 à 70 ans.
Après l'achèvement de la construction, les géosynthétiques doivent être régulièrement inspectés, nettoyés, réparés, renforcés et faire l'objet d'autres opérations de maintenance. Les géosynthétiques endommagés ou vieillissants doivent être remplacés ou réparés à temps.
Comment assurer un bon contact et une bonne friction entre les géosynthétiques et le sol pendant la construction ?
Pendant le processus de construction, assurez un bon contact et une bonne friction entre les géosynthétiques et le sol, principalement grâce aux aspects suivants.
1. La zone de construction est nettoyée et nivelée, et la zone de construction est correctement compactée, en particulier dans le cas d'un sol meuble ou mou.
2. Les géosynthétiques sont posés par sections afin de s'assurer qu'il n'y a pas de plis ou de problèmes de surplomb. La largeur de recouvrement est suffisamment grande et fixée à l'aide de clous, de sacs de sable et d'autres objets lourds pour empêcher le matériau de bouger.
3. Remblayer le sol couche par couche et procéder au compactage.
4. Prévoir du personnel professionnel pour surveiller la pose et la fixation des géosynthétiques en temps réel pendant le processus de construction, afin de trouver et de corriger les problèmes à temps. Effectuer des tests d'échantillonnage à tout moment.
Quel est le coût global de l'utilisation des géosynthétiques ? Quelles sont les économies réalisées par rapport aux méthodes traditionnelles ?
Le coût global de l'utilisation des géosynthétiques est beaucoup plus faible, comme c'est le cas pour les géomembranes. La géomembrane étant un matériau laminé, elle présente les avantages d'un transport facile, d'une construction simple, d'une période de construction courte et d'un faible coût. Par conséquent, par rapport à la structure imperméable traditionnelle en béton armé, elle permet d'économiser entre 301 et 501 tonnes de budget.
Quel est l'impact environnemental des géosynthétiques ?
L'utilisation de géosynthétiques a un effet positif sur l'environnement. Par exemple, dans des projets environnementaux tels que les déchargesLes géosynthétiques peuvent jouer un rôle dans la prévention de la corrosion et des infiltrations, protégeant ainsi la sécurité et la santé de l'environnement.
Quels types d'assistance technique et de formation QIVOC fournit-il ?
QIVOC fournit une assistance technique telle que des instructions d'installation de géosynthétiques, des tests de spécification, des solutions aux besoins et des recommandations de produits. La formation se concentre sur le fractionnement et le chevauchement des géosynthétiques.
Pour plus d'informations nous contacter info@qivoc.com
Les géosynthétiques sont-ils compatibles avec d'autres matériaux de construction (béton, acier, etc.) ?
Les géosynthétiques sont compatibles avec d'autres matériaux de construction (béton, acier, etc.). Par exemple, le ciment peut être utilisé comme matériau de remplissage dans les géocellules.
