En génie civil, le problème de l'envasement a toujours été crucial. Les réseaux de drainage composites tridimensionnels sont couramment utilisés dans les grands projets. Mais peuvent-ils réellement prévenir l'envasement et le colmatage ?
1. Innovation structurelle
Le réseau de drainage composite tridimensionnel est composé d'un géotextile double face et d'une âme géotextile tridimensionnelle. Cette âme est en polyéthylène haute densité (PEHD). Le procédé de moulage tridimensionnel forme un réseau à nervures entrecroisées, dont la singularité se manifeste par deux aspects :
1. Système de pores à gradient : l'espacement vertical des nervures du noyau de la maille est de 10 à 20 mm. La nervure supérieure inclinée et la nervure inférieure forment un canal de dérivation tridimensionnel, qui correspond à la conception à gradient d'ouverture du géotextile (couche supérieure 200 μm, niveau inférieur 150 μm). Taille des particules interceptables supérieure à 0,3 mm. Il s'agit maintenant d'une filtration à gradient « filtration grossière - filtration fine ».
2. Conception anti-enfoncement : l’épaisseur des nervures de l’âme du treillis atteint 4 à 8 mm. Sous une charge de 2 000 kPa, plus de 90 % de l’épaisseur initiale est conservée, évitant ainsi l’enfoncement du géotextile dans le treillis dû à une compression locale. D’après les données d’ingénierie d’un site d’enfouissement, après 5 ans d’utilisation, le taux d’atténuation de la conduite d’eau de la couche de drainage utilisant ce matériau n’est que de 8 %, soit bien inférieur aux 35 % d’une couche de gravier traditionnelle.
2. Propriétés des matériaux
1. Stabilité chimique : Le noyau en maille de PEHD est résistant à la corrosion acide et alcaline. En milieu faiblement acide ou basique (pH 4-10), son taux de conservation de la stabilité de sa structure moléculaire dépasse 95 %. Géotextile en filaments de polyester combinés : Le revêtement résistant aux UV protège le matériau du vieillissement induit par les rayons UV.
2. Mécanisme d'auto-nettoyage : la rugosité de surface du noyau de la maille (valeur Ra) est contrôlée entre 3,2 et 6,3 μm. Dans cette plage, elle permet non seulement d'assurer l'efficacité du drainage, mais aussi d'éviter l'adhérence du biofilm causée par une surface trop lisse.
3. Pratique de l'ingénierie
1. Application en décharge : Dans une décharge d'une capacité de traitement journalière de 2 000 tonnes, le réseau de drainage composite tridimensionnel et la membrane en PEHD constituent un système anti-infiltration composite. Son âme en maille tridimensionnelle peut supporter une charge d'impact de 1 500 m³ de lixiviat par jour. Associée à la fonction de barrière anti-infiltration du géotextile, elle permet l'écoulement unidirectionnel du liquide par percolation, empêchant ainsi le reflux des boues. Après 3 ans de fonctionnement, la perte de charge du système de drainage n'est que de 0,05 MPa, bien en deçà de la limite de conception de 0,2 MPa.
2. Application en génie routier : Sur une autoroute traversant une zone de sol gelé dans le nord de la Chine, ce matériau peut être utilisé comme couche de drainage de fondation. Il permet de réduire le niveau de la nappe phréatique de 1,2 % en bloquant la remontée capillaire. La rigidité latérale de son âme en treillis est de 120 kN/m. Il limite le déplacement de la couche de base granulaire et réduit l’apparition de fissures de réflexion. Le suivi montre que la fréquence des dégradations sur les tronçons routiers utilisant cette technologie est réduite de 67 % par rapport aux techniques de fondation traditionnelles, et que la durée de vie est prolongée à plus de 20 ans.
3. Application en génie des tunnels : Dans un tunnel ferroviaire traversant une couche riche en eau, un réseau de drainage composite tridimensionnel et un rideau d’injection sont utilisés conjointement pour former un système d’étanchéité combinant drainage et colmatage. Son noyau présente une conductivité hydraulique de 2,5 × 10⁻³ m/s, soit trois fois supérieure à celle des plaques de drainage traditionnelles. Associé à une membrane géotechnique, ce système de filtration permet de réduire de 90 % le risque de colmatage du système de drainage du tunnel.
4. Stratégie de maintenance
1. Surveillance par l'Internet des objets : des capteurs à fibre optique sont intégrés au réseau de drainage pour surveiller en temps réel des paramètres tels que la conductivité hydraulique, la contrainte et la déformation.
2. Durcissement par jet d'eau haute pression : pour les zones localement obstruées, utiliser un jet d'eau haute pression de 20 à 30 MPa pour le dragage directionnel. La structure nervurée du noyau en treillis résiste à la pression sans se déformer, et le taux de récupération de la conductivité hydraulique après durcissement est supérieur à 95 %.
Date de publication : 14 juin 2025
