Dans le vaste domaine du génie géotechnique, la géocellule s'est imposée comme une solution innovante à de nombreux problèmes liés aux sols. Cependant, une question revient régulièrement chez les ingénieurs, les entrepreneurs et les bricoleurs : la géocellule peut-elle être utilisée en sol humide ou gelé ? La géocellule, abréviation de « géosynthétique à cellules confinées », est une structure tridimensionnelle en nid d'abeilles généralement fabriquée en polyéthylène haute densité (PEHD), également appelée géocellule PEHD. Ce produit révolutionnaire a bouleversé le secteur du bâtiment grâce à sa capacité unique à confiner et stabiliser les sols, les granulats ou d'autres matériaux de remplissage.
Les sols humides, avec leur humidité excessive, posent des problèmes tels que le ramollissement du sol, une diminution de sa portance et une susceptibilité accrue à l'érosion. Par ailleurs, les sols gelés, qu'ils soient gelés en permanence (pergélisol) ou de façon saisonnière, présentent leurs propres défis. La dilatation et la contraction du sol dues aux cycles de gel-dégel peuvent entraîner la destruction des structures traditionnelles sur sol. Dans le cadre de cette exploration, nous examinerons en profondeur les capacités des géocellules sur ces terrains complexes. Comprendre leur potentiel sur sols humides et gelés peut ouvrir de nouvelles perspectives pour le développement des infrastructures dans des zones auparavant considérées comme difficiles, voire impossibles, à construire, depuis la construction d'allées en géocellules dans les zones marécageuses jusqu'aux projets d'envergure dans les régions polaires.
Comprendre la géocellule
Qu'est-ce qu'une géocellule ?
Une géocellule est un système de confinement mobile tridimensionnel. Elle est constituée de bandes interconnectées de polyéthylène haute densité (PEHD), d'où le terme « géocellule PEHD ». Ces bandes sont assemblées pour former une structure alvéolaire. Une fois dépliée, elle se pose facilement sur le sol. Les cellules de la géocellule peuvent être remplies de divers matériaux tels que de la terre, du sable, du gravier ou du béton. Ce matériau de remplissage, confiné à l'intérieur de la géocellule, lui confère d'excellentes propriétés de stabilité. La légèreté de la géocellule, associée à son rapport résistance/poids élevé, en fait un matériau de choix pour de nombreux projets de construction. Sa flexibilité lui permet en outre de s'adapter à de nombreux types de terrains, qu'ils soient plats ou en pente. Par exemple, dans le cadre d'un projet de panorama à petite échelle, une géocellule peut servir à créer une base stable pour un chemin de jardin. La géocellule est posée sur le sol, puis remplie de gravier, ce qui lui confère une surface durable et résistante à l'érosion.
Comment ça marche ?
Le principe de fonctionnement des géocellules repose sur leur capacité à confiner et à renforcer le matériau de remplissage. Lorsqu'une charge est appliquée sur le plancher d'une structure renforcée par des géocellules, celles-ci répartissent la charge sur une large surface. Leur forme alvéolaire limite les mouvements latéraux du matériau de remplissage. Ce confinement augmente la résistance au cisaillement du sol ou du matériau de remplissage. Par exemple, dans un talus stabilisé par des géocellules, celles-ci empêchent le sol de glisser. Les cellules maintiennent le sol en place et l'imbrication des géocellules crée une matrice stable. Dans une allée carrossable en géocellules, celles-ci confinent le sol sous la surface de l'allée. Cela améliore non seulement la capacité portante de l'allée, mais réduit également les risques d'orniérage et de déformation. Lorsque des véhicules circulent sur l'allée, la géocellule maintient le matériau sous-jacent en place, préservant ainsi l'intégrité de l'allée.

Géocellule en sol humide
Défis liés aux sols humides
Les contraintes liées aux sols humides engendrent de nombreux défis dans les projets de construction et d'ingénierie. L'humidité excessive du sol entraîne son ramollissement, ce qui réduit considérablement sa capacité portante. Un sol mou ne peut supporter de lourdes charges, qu'il s'agisse du poids d'un bâtiment, d'une route ou d'une automobile sur une allée en géocellules. Cela peut provoquer des tassements, des déformations, voire l'effondrement de la structure construite. Par exemple, dans les zones à faible pente proches des rivières ou des marais, la construction de routes classiques est fréquemment confrontée à des problèmes tels que l'orniérage et la formation de nids-de-poule en raison du sol mou et humide.
De plus, un sol humide est assez sensible à l'érosion. Les précipitations et le ruissellement du sol peuvent facilement emporter la couche supérieure de sol, affaiblissant de la même manière le sol et causant sans aucun doute des dommages aux structures à proximité. Dans les zones agricoles, un sol humide peut également avoir un effet sur la croissance des cultures, car il peut également entraîner une terrible aération et un engorgement, ce qui est dangereux pour les racines des plantes.
Avantages des géocellules en terrain humide
La géocellule s'avère être une solution précieuse pour les sols humides. L'un de ses principaux avantages réside dans sa capacité à répartir efficacement des charges importantes. Installée sur un sol humide, la géocellule répartit la charge sur une large surface, réduisant ainsi la pression exercée sur le sol meuble. Ceci contribue à prévenir les tassements excessifs et à maintenir l'équilibre de la structure.
Lors de la réalisation d'une allée carrossable en zone marécageuse, la géocellule a été posée sur le sol humide et remplie d'un granulat adapté. La géocellule a empêché le granulat de s'enfoncer dans le sol meuble. De ce fait, l'allée a pu supporter le poids des voitures sans déformation importante ni ornières. Ceci illustre comment la géocellule peut optimiser la capacité portante des sols humides.
Les géocellules jouent un rôle crucial dans la prévention de l'érosion des sols en zones humides. Leur structure alvéolaire emprisonne le sol dans leurs cellules, réduisant ainsi le ruissellement. La végétation peut être plantée à l'intérieur des géocellules, ce qui contribue également à la stabilisation du sol. Les racines des plantes lient le sol, et les géocellules offrent un soutien supplémentaire. Dans les zones côtières où les sols humides sont constamment exposés à l'érosion des vagues et des marées, les talus renforcés par des géocellules peuvent protéger les terres contre l'érosion. Cette double caractéristique de répartition de la charge et de prévention de l'érosion fait de la géocellule une solution de choix pour les applications sur sols humides, ouvrant de nouvelles possibilités de développement et d'utilisation des terres sur des terrains aussi difficiles.
Géocellule dans un sol gelé
Le dilemme du sol gelé
Les sols gelés, en particulier le pergélisol qui reste gelé pendant au moins deux années consécutives, constituent un terrain difficile pour la construction. L'un des problèmes les plus importants liés aux sols gelés est le soulèvement dû au gel et le tassement lors du dégel. Pendant le gel, l'eau contenue dans le sol gèle et se dilate. Cette dilatation exerce une pression sur le sol environnant et sur les bâtiments qui y sont construits. Par conséquent, le sol peut se soulever, provoquant des fissures et des déformations dans les routes, les bâtiments et autres infrastructures. Par exemple, dans les régions où le sol gèle de façon saisonnière, les routes peuvent également présenter des bosses et des fissures à chaque gel.

Lorsque le sol gelé dégèle, il perd de son énergie et peut s'affaisser. Cet affaissement peut être inégal et entraîner des dommages aux structures. Dans les régions de pergélisol, le dégel de la couche supérieure de pergélisol, dû aux changements climatiques ou aux activités humaines, peut provoquer d'importants affaissements de terrain. Cela affecte non seulement l'équilibre des constructions existantes, mais représente également un risque pour les nouveaux projets de construction. La température glaciale du sol gelé complique également les techniques de construction traditionnelles, car les matériaux peuvent devenir friables et le compactage du sol devient plus difficile.

Adaptabilité des géocellules aux sols gelés
Les géocellules offrent plusieurs solutions aux problèmes liés aux sols gelés. Tout d'abord, elles assurent une fondation stable. Installées sur un sol gelé, les géocellules répartissent la charge d'une structure de manière plus uniforme. Leur structure alvéolaire contribue à limiter la concentration des contraintes, réduisant ainsi le risque de soulèvement dû au gel. Par exemple, lors d'un projet dans une zone où le sol gèle de façon saisonnière, des géocellules ont été utilisées pour construire un petit entrepôt. Elles ont été posées au sol et remplies d'un granulat approprié. Cette base renforcée par géocellule était autrefois capable de résister à des cycles de gel-dégel plus importants qu'une fondation classique, car elle minimisait l'influence des mouvements du sol sur le bâtiment situé au-dessus.
Les géocellules peuvent également contribuer à réduire l'impact du tassement dû au dégel. En confinant le sol ou le mélange dans leurs cellules, elles limitent le mouvement du matériau lors du dégel. Ce confinement contribue à préserver l'intégrité du sol et réduit l'ampleur du tassement. Dans le cas où une géocellule a été utilisée dans une zone de pergélisol pour une structure de support de pipeline, le sol stabilisé par géocellules a empêché un tassement excessif du pipeline, assurant ainsi son bon fonctionnement.
Il existe des exemples concrets illustrant l'efficacité des géocellules sur les sols gelés. Dans certaines régions polaires, elles ont été utilisées pour construire des routes d'accès temporaires desservant des stations de surveillance. Ces routes doivent résister aux conditions extrêmes du gel et au poids des véhicules. Les géocellules, remplies de matériaux disponibles localement comme du gravier, ont permis de créer une surface de route sûre et durable. Elles ont non seulement réduit le besoin de travaux de terrassement importants, mais ont également permis une installation rapide et facile. Cela suggère que les géocellules peuvent constituer une réponse réaliste et extrêmement précieuse pour les initiatives de développement en terrain gelé, ouvrant ainsi des possibilités d'amélioration dans ces environnements arides et difficiles.
Installation et entretien
Conseils d'installation
Lors de la pose de géocellules en sol humide, il est essentiel de choisir le bon moment. Évitez les périodes de fortes pluies ou lorsque le sol est extrêmement gorgé d'eau. Si possible, attendez une période de sécheresse prolongée. Le sol doit être parfaitement préparé : débarrassé de tous les gros débris, de la végétation et des couches superficielles de terre. Un géotextile peut être posé sous les géocellules afin de les isoler du sol humide et d'empêcher leur colmatage. Ce matériau contribue également à limiter la remontée d'eau dans le système de géocellules.
Pour une installation dans un sol gelé, il est de haute qualité de travailler pendant les mois les plus chauds lorsque le sol est à moitié dégelé, le cas échéant. Cela simplifie la mise en scène du sol et la configuration de la géocellule. Si vous travaillez dans des zones de pergélisol où le sol est continuellement gelé, un équipement extraordinaire peut également être nécessaire pour pénétrer dans la surface dure et gelée. Il est essentiel d'ancrer fermement la géocellule dans un sol gelé. Ceci peut être complété par l'utilisation de longs piquets ou d'ancres qui peuvent pénétrer dans le sol gelé à une profondeur suffisante. Les joints entre les panneaux géocellulaires doivent être soigneusement scellés pour empêcher l'infiltration d'eau ou de glace, qui devrait avoir des effets nocifs à un certain stade des cycles de gel-dégel.
Considérations relatives à l'entretien
Un entretien régulier est essentiel pour garantir l'efficacité à long terme des géocellules, aussi bien en sol humide qu'en sol gelé. En sol humide, surveillez les signes d'érosion autour de la zone d'installation des géocellules. Tout signe de perte de sol peut indiquer un dysfonctionnement des géocellules ou l'érosion du matériau de remplissage. La prolifération de la végétation à l'intérieur des cellules des géocellules doit être surveillée. Une végétation excessive peut parfois exercer une pression excessive sur la structure des géocellules, notamment si les racines pénètrent et endommagent le matériau.
En terrain gelé, une inspection régulière est essentielle pendant toute la période de dégel. Recherchez tout signe de soulèvement dû au gel ou au dégel, qui pourrait avoir affecté la structure renforcée par géocellules. Vérifiez l'absence de fissures ou de dommages sur les géocellules elles-mêmes, car la dilatation et la contraction lors des cycles de gel-dégel peuvent entraîner une usure prématurée. Toute lésion constatée doit être réparée immédiatement. Cela peut impliquer le remplacement des panneaux de géocellules endommagés ou l'ajout de matériau de remplissage dans les zones contractées. En suivant ces directives d'installation et d'entretien, les performances globales et la durée de vie des géocellules sur sols humides et gelés peuvent être considérablement améliorées, assurant ainsi la stabilité et les performances durables des constructions qu'elles supportent.

Conclusion
En conclusion, la géocellule s'est avérée être une solution remarquablement polyvalente et performante pour les sols humides et gelés. En terrain humide, elle permet de pallier les problèmes de portance réduite et d'érosion, en offrant une base stable pour diverses structures, notamment les allées carrossables. En répartissant les charges et en stoppant les mouvements de sol, la géocellule en PEHD garantit la pérennité des ouvrages dans les zones marécageuses ou gorgées d'eau.
En sol gelé, les géocellules constituent une méthode réaliste pour lutter contre le soulèvement dû au gel et le tassement lié au dégel. Elles offrent des fondations sûres, minimisent l'impact des cycles de gel-dégel et ont été utilisées avec succès dans des projets concrets à travers le monde, notamment dans les régions polaires et arides.
Lorsque l'on pense aux tâches d'amélioration de bâtiments ou de sols dans un sol humide ou gelé, les géocellules doivent être au sommet de la liste. Sa facilité d'installation, combinée à sa robustesse et à son rapport qualité-prix, en fait une option séduisante. Qu'il s'agisse d'une entreprise résidentielle à petite échelle comme une allée géocellulaire ou d'un projet industriel ou d'infrastructure à grande échelle, la géocellule peut considérablement embellir l'équilibre et la performance globale du sol. Alors n'hésitez pas à découvrir les possibilités de la géocellule pour votre prochaine aventure en terrains difficiles.

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