Défense côtière et fluviale

L'érosion marine peut se produire lorsque la mer est stimulée par le vent et la gravité pour produire des vagues, des marées et des courants : elle est causée par la corrosion, l'abrasion et les processus hydrauliques. Lorsque ces phénomènes se répercutent sur le littoral, ils provoquent une attaque de la côte par le biais du processus d'érosion des plages et des orteils, ce qui entraîne une accentuation des pentes du sol ou des rochers. Un phénomène similaire peut se produire en rivière, où les agents sont la corrosion, le soulèvement hydraulique, l'affouillement, la cavitation et l'érosion mécanique par le vent ou l'eau courante chargée de détritus.

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Fourniture de géo-synthétiques depuis 1990

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HPS-C pour les applications côtières et marines

Notre gamme de produits pour le contrôle de l'érosion côtière et fluviale

Les avantages de l'utilisation des géosynthétiques sont souvent sous-évalués quant à leur impact sur la stabilité d'une structure de défense hydraulique, en partie parce que le coût unitaire est si faible comparé à celui des enrochements. Les conséquences d'une conception et d'une spécification incorrectes peuvent être catastrophiques, menaçant potentiellement la stabilité de l'ensemble de la structure.

Lorsqu'il est correctement spécifié et installé, l'utilisation d'un géotextile peut permettre de réaliser d'énormes économies sur un projet et d'augmenter considérablement la durée de vie de la structure.

Geofabrics HPS -C geotextiles sont conçus pour être utilisés comme filtres/séparateurs dans les structures de défense hydraulique : ils sont placés sur des matériaux de plage de faible perméabilité pour empêcher la fuite de particules fines tout en permettant le libre passage de l'eau, et fournissent une couche de fond stable et cohérente, évitant souvent la nécessité d'une ou plusieurs couches d'enrochement, ce qui permet de réaliser d'énormes économies.

Geofabrics HPS -C Geotextiles sont utilisées comme une alternative rentable aux sous-couches traditionnelles et offrent des avantages pour la conception de la pointe. Notre gamme HPS-C a été conçue spécifiquement pour résister aux charges critiques de construction avec une grande résistance et un allongement élevé pour éviter les dommages et peut souvent être installée sans avoir recours à une couche granulaire plus petite.

Avantages :

Geofabrics HPS -C peut être utilisé comme un remplacement efficace des sous-couches, ce qui permet d'économiser sur les matériaux, le transport et la mise en place.
La quantité de matériaux "perdus" à la base est minimisée en empêchant les pierres de s'enfouir dans un sous-sol mou.
Le tassement différentiel est réduit, ce qui facilite le maintien à long terme de l'alignement d'un revêtement ou d'un brise-lames.

Filtration et séparation Survivabilité Durabilité Le mécanisme de conception

Filtration et séparation

L'inclusion d'un géotextile spécifié de manière appropriée à l'interface avec le milieu extérieur contiendra les particules fines et les empêchera d'être emportées tout en permettant la libre circulation de l'eau. Dans une application géotechnique, un système de filtration doit fonctionner pendant toute sa durée de vie sans se colmater, contrairement à de nombreuses autres applications de filtration, le système ne peut pas simplement être remplacé.

Plutôt que de piéger toutes les particules dans le filtre, le système doit empêcher la structure complète du sol de bouger. Le filtre géotextile doit retenir l'ensemble de la structure du sol en laissant passer certaines particules plus petites. La structure est alors capable de se stabiliser en retenant les plus grosses particules dans un cadre qui, lorsqu'elles sont en contact les unes avec les autres, retiennent les plus petites particules.

Un géotextile correctement spécifié et installé :

Maintenir la structure complète du sol
Laisser passer les particules fines instables pour éviter le colmatage.
Maintenir la perméabilité à court et à long terme

Il existe deux mécanismes de défaillance potentiels qui doivent être pris en compte lors de la spécification d'un filtre géotextile dans une application d'écoulement inverse :

Rétention inadéquate du sol - cela peut être dû à un défaut de rétention du squelette du sol, peut-être à cause d'une taille de pores mal spécifiée ou d'un contact inadéquat entre le sol et le filtre. Il peut également s'agir d'un endommagement du filtre survenu lors de l'installation ou de l'abrasion en service.
Perméabilité inadéquate - elle peut déstabiliser l'ensemble de la structure en créant des pressions d'eau interstitielle excessives. Cela peut être dû à une mauvaise perméabilité initiale, à un encrassement excessif pendant la pose ou à un colmatage.

Il existe deux propriétés principales qui sont essentielles dans toute spécification de filtre :

1. Taille de l'ouverture du géotextile - la taille de l'ouverture d'un géotextile est mesurée à l'aide de la norme EN 12956, en déterminant la distribution granulométrique d'un matériau granulaire calibré qui est lavé à travers le filtre du géotextile.

Bien que la taille de la plus grande particule recueillie dans le tamis soit théoriquement la taille d'ouverture maximale, cette valeur ne peut être mesurée en pratique. La norme fait donc état d'une valeur O90, définie comme le diamètre moyen des particules du sol, dont 90% sont retenues par le produit testé dans le tamis.

To facilitate filtration, a geotextile must have an opening size that is smaller than d50, which is defined as the median diameter of the particle size distribution. Established design rules for reversing flow applications and a non-cohesive (granular) soil state that the geotextiles O90 should be less than the d50 of the soil being filtered. For a cohesive soil O90 < 10 x d50.

2. Perméabilité - Pour assurer la libre circulation de l'eau et éviter une augmentation de la pression interne, les règles classiques de filtrage sont que chaque couche d'un système de filtrage doit être plus perméable que la couche située en dessous.

Système de filtration Kn >> Sol Kn

Des règles similaires développées pour geotextiles suggèrent un coefficient de perméabilité 10 à 100 fois supérieur à celui du sol filtré : il est important que le géotextile maintienne ou dépasse son indice de perméabilité sous charge, c'est-à-dire que toute réorientation des fibres ne doit pas augmenter/diminuer la perméabilité. D'autres propriétés qui ont une incidence sur la capacité du site geotextiles à fonctionner comme un filtre efficace concernent la capacité du matériau à maintenir un contact intime avec la surface sous-jacente sans s'étendre, l'extensibilité (allongement) et l'épaisseur du matériau sous charge étant essentielles à cet égard.

Survivabilité

Résistance à la perforation

Un géotextile doit être capable de résister aux charges de perforation imposées lors de l'installation et de l'entretien. Le poids de la roche, son angularité et la hauteur de chute contribuent tous à la charge de perforation. Celle-ci peut encore s'intensifier si l'on ne prend pas les précautions nécessaires lors de l'installation. Idéalement, il doit également posséder des propriétés de traction isotropes (carrées) afin de répartir la charge de manière cohérente dans toutes les directions.

Extensibilité

L'enrochement fonctionne en vertu du fait que son poids mort est transmis sur une zone aussi large que possible pour consolider le sol sous-jacent et minimiser le mouvement des particules. La charge imposée à un géotextile par une grosse roche n'est pas répartie uniformément. La concentration de contraintes la plus élevée se situe au point de contact intime, ce qui impose des déformations localisées importantes. Le géotextile doit être suffisamment extensible pour pouvoir s'adapter aux charges ponctuelles sans se perforer et sans perdre ses propriétés hydrauliques.

Test d'endommagement de l'installation du site

Geofabrics a mené une série de tests sur le site du barrage de la baie de Cardiff où un certain nombre de tailles de roches et de géotextiles HPS ont été testés : cela nous a permis de produire les courbes de conception du Coastal Rock Drop, permettant aux ingénieurs de sélectionner différentes qualités en fonction des dommages attendus de l'installation sur leur site particulier.

Geofabrics a mené une série de tests sur le site du barrage de Cardiff Bay, où plusieurs tailles de roches et HPS geotextiles ont été testées : cela nous a permis de produire les courbes de conception de la chute de roches côtières, permettant aux ingénieurs de sélectionner différentes qualités en fonction des dégâts d'installation prévus sur leur site particulier.

Par exemple, un rocher de 3,5 tonnes lâché d'une hauteur de 1,5 m a une énergie de 3500 x 1,5 = 5250 kgm.

Le graphique présenté a été développé à partir de ces tests, permettant à l'ingénieur d'avoir un guide basé sur l'expérience pour sélectionner un grade approprié de géotextile HPS . Le graphique suggère qu'un géotextile résistant à la perforation de 14000N (HPS14C) offrirait une résistance suffisante aux dommages.

Si de telles données ne sont pas disponibles pour d'autres types de géotextiles ou si le site présente des conditions uniques, il est conseillé aux ingénieurs d'exiger un essai de chute de pierres spécifique au site pour essayer de simuler les conditions réelles de mise en place du site dans le cadre du processus de spécification et de sélection du géotextile. Une fois que la véritable nature du géotextile choisi est établie, l'installateur est libre d'exploiter au maximum les caractéristiques du textile dans la méthode d'installation choisie.

Durabilité

Geotextiles utilisé en ingénierie hydraulique est censé remplir une ou plusieurs fonctions pendant une durée de vie donnée. Un certain nombre de facteurs permettent de déterminer la durabilité d'un géotextile : la structure physique du tissu, la nature du polymère utilisé, la qualité et la cohérence du processus de fabrication, l'environnement physique et chimique dans lequel le produit est placé, les conditions de stockage et d'installation du produit et les différentes charges supportées par le géotextile.

Il est essentiel qu'un géotextile fonctionne efficacement pendant toute la durée de la conception (souvent plus de 100 ans), et pas seulement lors des essais de conformité initiaux.

Sélection des matières premières - Fibre de polypropylène à très haute ténacité

Geotextiles est normalement fabriqué par des techniques de tissage ou de non-tissage, les polymères utilisés sont généralement des matériaux thermoplastiques qui contiennent des variations de régions amorphes et semi-cristallines.

Geofabrics HPS -C geotextiles sont fabriqués à partir de fibres de polypropylène à très haute ténacité. Plusieurs facteurs liés à la sélection des fibres doivent être pris en compte en ce qui concerne la durabilité du produit : le polymère de base à partir duquel le produit est fabriqué, les éventuels additifs qui lui sont associés et la morphologie de la fibre.

La gammeGeofabrics HPS -C est fabriquée à partir de fibres de polypropylène vierges à très haute ténacité, étirées mécaniquement pour former des fibres aux propriétés de traction supérieures et à la durabilité améliorée. L'étirage accru au cours du processus de fabrication réoriente les molécules de la fibre, ce qui la rend plus résistante. L'orientation moléculaire accrue et la densité plus élevée qui y est associée entraînent une résistance accrue à l'environnement. En effet, le niveau de cristallinité de la fibre a un effet important sur les propriétés liées à la durabilité. Les molécules serrées donnent lieu à des régions denses avec une cohésion intermoléculaire plus élevée et une résistance à la pénétration des produits chimiques. Une augmentation du degré de cristallinité entraîne directement une augmentation de la rigidité et de la résistance à la traction, de la dureté et du point de ramollissement, ainsi qu'une diminution de la perméabilité chimique.

Alternatives à faible coût

La sélection du bon type de polymère pour la fabrication de textiles destinés à être utilisés dans des applications de génie civil est essentielle. La gamme Geofabrics HPS -C est fabriquée à partir de fibres vierges de polypropylène qui présentent une résistance élevée aux acides, aux alcalis et à la plupart des solvants. Le polypropylène peut être considéré comme inerte aux attaques acides et alcalines et convient à la plupart des applications géotextiles.

Le polyester (PET) est souvent mis en avant dans les applications hydrauliques et est parfois présenté comme un géotextile coulant en raison de sa gravité spécifique. Ceci est trompeur, car tous les polymères à base d'huile ont une gravité spécifique inférieure à 1. L'eau pure, bien sûr, a une gravité spécifique de 1 et l'eau salée a une gravité spécifique d'environ 1,03 selon la teneur en sel. Cela signifie que, par nature, le site geotextiles flotte et que l'installateur doit relever le défi fondamental de maintenir ce matériau à plat sur le fond marin.

Il y a quelques exceptions avec des polymères tels que le polyester qui ont un G.S. > 1 suggérant que ce matériau s'enfoncera naturellement, ce qui implique un temps plus facile pour l'installateur. Cet avantage est marginal pour plusieurs raisons. Tout d'abord, dans l'eau salée, la capacité de couler peut être réduite à zéro et le tissu, s'il n'est pas placé avec un système de coulée, se vautrera juste sous la surface et ne coulera ni ne flottera, ce qui rendra la tâche encore plus difficile. Les non-tissés aiguilletés plus épais ont tendance à contenir de l'air, ce qui leur confère une flottabilité supplémentaire au départ et il faut du temps et de l'agitation pour éliminer les bulles d'air. Il est donc recommandé aux installateurs de considérer tous les polymères comme flottants, surtout dans l'eau de mer.

Le PET peut offrir de bonnes propriétés mécaniques et convient à certaines applications ; cependant, le groupe ester peut être hydrolysé en présence d'eau, ce qui est accéléré par les conditions alcalines. Le polyester peut également être sensible à une dégradation accrue en présence de sol, de béton ou de ciment traités à la chaux.

Hydrolysis in polyester takes two forms. The first form of hydrolysis is alkaline or external hydrolysis which occurs more rapidly in soils above pH 10, and particularly in the presence of calcium, and takes place in the form of surface attack, or etching. Increased caution should be taken with polyester in soils with pH 9 or above. The second type is internal hydrolysis which takes place across the entire cross section of the fibre, this occurs in aqueous solutions or humid soil at all pH levels. This process is slow in mean soil temperatures of <15°C or neutral soils, however this is accelerated in acids and increased soil temperatures.

Bien que le polyester présente des avantages par rapport à d'autres polymères, la sensibilité alcaline de ce polymère sous des charges à long terme devrait être une préoccupation majeure dans de nombreuses applications géotextiles, le polyester pouvant être endommagé dans des applications à pH élevé. Une étude indépendante menée par l'Université de Leeds a montré que "si les conditions sont légèrement alcalines, l'action combinée de la charge et de l'alcali pourrait être catastrophique, et l'utilisation du polyester devrait être limitée".

UV Résistance aux intempéries

Les produits géosynthétiques peuvent être exposés aux intempéries et l'effet qui en résulte sur la performance des produits est important. Le vieillissement du site geotextiles est principalement déclenché par les effets du climat en raison de la présence du rayonnement solaire, de la chaleur, de l'humidité et du mouillage.

La gammeGeofabrics HPS -C contient un additif noir de carbone de qualité fine pour la stabilisation à la lumière ultraviolette. Il est mélangé au polymère avant le point d'extrusion pour permettre une dispersion homogène dans le produit. Le noir de carbone agit comme un puissant absorbeur de UV .

Pour les zones à forte exposition au rayonnement (UV) ou lorsque le produit doit être exposé pendant de longues périodes, nous sommes en mesure de proposer des packs spécifiques sur UV pour protéger davantage le matériau.

Pour plus d'informations sur la durabilité, veuillez consulter notre rapport.

Concevoir pour la durabilité

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Le mécanisme de conception

Le type et la fibre, ainsi que le processus de fabrication, définissent les propriétés inhérentes d'un filtre géotextile. Geofabrics HPS -C needlepunched nonwoven geotextiles sont fabriqués à partir de fibres à très haute ténacité spécialement conçues qui sont liées entre elles par un enchevêtrement mécanique. Cela signifie que l'équilibre entre les propriétés hydrauliques et mécaniques est optimisé pour :

Haute perméabilité avec une filtration fine
Résistance élevée à la perforation isotrope avec des contraintes élevées jusqu'à la rupture.
Bonne capacité d'amortissement et résistance aux chocs
Grande capacité d'écoulement dans le plan

La méthodologie de conception tiendra compte du fait que l'armure primaire doit être placée directement ou indirectement sur le filtre/séparateur. Le blindage peut être placé directement sur les produits HPS-C, il n'est donc pas nécessaire de prévoir une couche intermédiaire de pierres.

Processus de sélection des filtres géotextiles

1. Établir le poids du blindage primaire à partir des prévisions de la hauteur des vagues

2. Établir le type et la perméabilité du sol sous-jacent (voir tableau pour les chiffres typiques en l'absence de données spécifiques)

3. Sélectionnez provisoirement un grade HPS-C en fonction de sa perméabilité, par exemple si la perméabilité du sol est de 10-5 m/s, le grade doit avoir une perméabilité >10-4 m/s.

4. Check the grade’s O90<d50 of the subsoil. This requirement is satisfied by most of the HPS-C range.

5. Vérifiez que le grade choisi peut supporter les charges d'installation sans perforation.

For armour <100kg: Our standard HPS4 can normally be used.
For armour <1000kg: HPS5, with a bedding layer of stone, may be considered at the discretion of the engineer.
Pour évaluer les dommages causés par un blindage de plus de 1000 kg placé directement sur le géotextile, veuillez passer au point 5.1.

5.1 Choisir un facteur de sécurité (FOS) pour les dommages. Par exemple, 3 pour un digue de protection contre les inondations où les conséquences d'une défaillance sont coûteuses.

5.2 Déterminer le poids maximum de la roche susceptible d'être en contact avec le géotextile, par exemple 4000 kg

5.3 Estimer la hauteur de chute maximale en fonction des conditions de travail sur le site, par exemple 1,5 m

5.4 Calculer le niveau d'énergie des chutes de pierres (poids des pierres x hauteur de chute) à l'aide du document ci-joint

Courbes du design de la goutte de roche côtière

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5.5 Reportez le FOC (5.1) et le niveau d'énergie sélectionnés sur le graphique des dommages à l'installation.

5.6 Vérifiez que le géotextile sélectionné se trouve sur ou au-dessus du point tracé. Si ce n'est pas le cas, passez à un niveau supérieur et vérifiez qu'il répond toujours aux exigences de perméabilité.

5.7 Vérifier que l'allongement du dessin est suffisant pour que les tissus puissent fonctionner sans se déchirer. Le diamètre de la roche est probablement d'environ 1,5 m : en supposant que la roche s'enfonce dans le sous-sol jusqu'à un tiers de sa profondeur, c'est-à-dire 0,5 m, l'allongement localisé dans le géotextile dû à la friction de surface entre le sous-sol et les bords rugueux de la roche pourrait atteindre 20 %. Pour permettre un FOS=3, l'allongement minimum en traction serait donc de 60%.

Spécifications

Un cahier des charges bien rédigé pour un filtre/séparateur est d'une importance capitale car il existe de nombreux types de géotextiles dont les caractéristiques physiques et les qualités de production varient considérablement. Les tests et l'assurance qualité sont aussi importants pour geotextiles que pour les autres matériaux incorporés dans les ouvrages.

Des tests d'indice européens (EN) et internationaux (ISO) sont disponibles pour permettre aux ingénieurs de comparer un géotextile avec un autre : ces tests et les systèmes de contrôle de la qualité doivent être référencés dans la spécification.

Les tests doivent être utilisés pour évaluer l'adéquation du géotextile proposé pour les travaux. Les procédures de contrôle de qualité du fabricant doivent également être disponibles.

Avant l'installation, le produit doit être testé dans un laboratoire accrédité par ISO 17025 (UKAS au Royaume-Uni) pour en assurer la conformité.

Une spécification modèle est disponible en téléchargement, où les propriétés pertinentes peuvent être ajoutées conformément aux exigences.