- Un drain français est un système de drainage souterrain qui évacue l’eau infiltrée sous la surface afin de réduire les risques tels que la pression hydrostatique sous les structures, le gonflement des sols, le gel et la corrosion
- L’eau traverse le sol et se rassemble dans une couche de gravier ; si nécessaire, elle s’évacue par un tuyau perforé, et le drainage se poursuit même après la pluie, jusqu’à ce que le sol sèche
- Si l’on n’utilise que du gravier, les fines particules de sol peuvent migrer dans les vides et réduire les performances de drainage ; dans les cas graves, cela peut entraîner une érosion interne ou un affaissement
- Les drains français ordinaires enveloppent la couche de gravier dans un géotextile, mais dans les ouvrages critiques pour la sécurité, comme les barrages, on utilise des filtres à base de sable en raison des limites liées aux dommages, à l’impossibilité de remplacement et au colmatage
- Qu’il s’agisse de barrages, de murs de soutènement, de terres agricoles ou de fondations de maisons, le principe clé de la conception du drainage souterrain reste le même : évacuer l’eau et retenir le sol
Les risques que la pression des eaux souterraines fait peser sur les structures
- En février 2017, le grand déversoir du barrage d’Oroville, dans le nord de la Californie, a été gravement endommagé lors d’évacuations d’eau dues à de fortes pluies
- Après l’accident, un rapport d’expertise a désigné le système de drainage sous le déversoir comme l’un des facteurs contributifs
- Les drains ne se trouvaient pas sous le béton, mais faisaient saillie à l’intérieur du béton
- Résultat : l’épaisseur du béton était réduite, ce qui le rendait plus vulnérable aux fissures
- La raison pour laquelle un drainage est nécessaire sous un déversoir est que l’eau ne s’écoule pas seulement en surface : elle se déplace aussi à l’intérieur du sol et de la roche
- L’eau qui s’infiltre sous une structure peut créer une pression capable de la soulever ou de la déplacer ; plus l’eau circule, plus le risque augmente
- Les ingénieurs de barrages répondent généralement de deux manières
- Rendre les structures en béton, comme les déversoirs, suffisamment lourdes pour que la gravité les maintienne en place
- Prévoir des voies d’évacuation par drainage afin de réduire la pression
Le principe de base du drain français
- L’eau provoque divers problèmes pour les structures
- Elle fait gonfler et se rétracter certains sols
- En gelant, elle peut provoquer des déplacements à long terme
- Elle favorise la pourriture, l’érosion et la corrosion
- L’eau de surface se gère relativement facilement avec des caniveaux, des bordures et des pentes, mais l’eau sous la surface est plus difficile à maîtriser
- Un modèle simple de drainage souterrain se compose d’une boîte remplie de sable, d’un trou au fond et d’une couche de gravier devant ce trou
- L’eau de pluie s’infiltre dans le sable puis continue de se déplacer
- Elle se rassemble du côté du gravier, traverse les vides entre les pierres et sort du modèle
- Même après l’arrêt de la pluie, les eaux souterraines continuent de s’écouler jusqu’à ce que le sol soit en grande partie sec
- Cette structure correspond à la forme de base de ce que l’on appelle couramment un drain français
- Le nom ne vient pas de la France, mais de Henry French, un Américain qui a écrit en 1846 un livre sur le drainage agricole
- Henry French n’a pas affirmé avoir inventé cette méthode de drainage
- Les agriculteurs utilisaient le drainage souterrain bien avant qu’il ne serve à protéger les bâtiments, afin de réduire l’engorgement des champs humides et l’enlisement des machines agricoles
- L’expression « tile drain » vient de l’usage de tuiles en terre cuite pour maintenir un espace de drainage
Gravier, tuyaux et orientation des perforations
- Pour les usages simples et peu critiques, on utilise largement des tranchées remplies de gravier
- Une solution reposant uniquement sur le gravier peut se colmater avec le temps
- Dans des sols plus fins que le sable, les particules pénètrent entre les graviers et réduisent la capacité de drainage
- Le débit de drainage peut aussi ralentir
- Les tuiles en terre cuite avaient l’avantage de maintenir un espace vide où l’eau pouvait circuler ; par la suite, des tuyaux perforés ou à fentes ont pris ce rôle
- L’orientation des perforations des tuyaux fait depuis longtemps débat entre ingénieurs et installateurs
- Si les trous sont orientés vers le haut, l’eau doit remplir la couche de gravier jusqu’au sommet du tuyau avant d’y entrer
- Si les trous sont orientés vers le bas, le cheminement de l’écoulement est moins direct, l’eau circule plus lentement et il y a moins de chances qu’elle entraîne les sols ou débris présents à l’intérieur
- De nombreux fabricants recommandent de placer les perforations vers le bas, afin que l’eau puisse entrer dans le tuyau avant que l’enrobage de gravier ne soit complètement saturé
- Sur le terrain, l’orientation des trous importe souvent peu, et de nombreux tuyaux perforés de drainage comportent des ouvertures sur toute leur circonférence
Les filtres qui empêchent le colmatage et l’érosion
- L’intérêt du drainage est d’évacuer rapidement l’eau afin de réduire le temps pendant lequel elle agit sur les structures
- Le temps pendant lequel elle exerce une pression sur les murs de sous-sol diminue
- Les situations où elle gèle à côté d’une structure et provoque des déplacements à long terme deviennent moins fréquentes
- Les risques de gonflement des sols, de pourriture et de corrosion diminuent
- La plupart des sols rencontrés sur les chantiers réels ne sont pas aussi grossiers que le sable de bac à sable ; ils contiennent des particules plus fines comme du limon et de l’argile
- Si l’on place de grosses pierres entre le sable et la sortie, l’eau qui ressort peut être trouble et emporter des particules de sol
- Avec le temps, le sable peut être lessivé entre les pierres et créer un affaissement
- Si les particules de sol migrent dans le gravier et les tuyaux, un colmatage peut aussi se produire
- Le plus grand problème du drainage souterrain est le colmatage ; un drainage correctement conçu inclut donc généralement un filtre
- Autour des maisons, la méthode familière pour les drains français consiste à utiliser un géotextile
- Cette nappe perméable sert à séparer les couches de sol et de roche, à prévenir l’érosion, à renforcer le remblai et à filtrer les particules de sol dans l’eau en circulation
- Dans une conception courante, l’enrobage de gravier est enveloppé de géotextile pour empêcher les fines de migrer à l’intérieur
- On parle parfois de « pipe-within-a-pipe »
- Les géotextiles ont des limites bien nettes
- Ils s’endommagent facilement pendant la pose
- Après installation, leur réparation ou leur remplacement est pratiquement impossible
- Si des particules de sol se prennent dans le maillage, la perméabilité et l’efficacité peuvent chuter rapidement
Filtres à sable et gestion du drainage dans les barrages
- Dans les barrages, un drainage correctement filtré est particulièrement important
- Le rapport de 360 pages de la FEMA, Filters for Embankment Dams: Best Practices for Design and Construction, traite de ce sujet
- Le rapport de 400 pages du Bureau of Reclamation, Drainage for Dams and Associated Structures, traite lui aussi du drainage des barrages
- Plusieurs accidents célèbres de barrages ont été directement liés à un drainage insuffisant ou mal conçu, notamment l’accident du déversoir d’Oroville mentionné plus haut
- Dans les barrages en remblai constitués de terre compactée, le déplacement des particules de sol peut être catastrophique
- Selon un rapport d’état de la FEMA, la politique du National Dam Safety Review Board interdit l’utilisation de géotextiles aux emplacements critiques pour la sécurité des barrages
- Dans les barrages, on utilise plutôt des filtres à sable
- De même que le gravier retient le sable tout en laissant passer l’eau, le sable peut retenir des particules plus petites comme le limon et l’argile
- Pour concevoir un filtre, il faut d’abord connaître la distribution granulométrique du sol en place
- Une analyse granulométrique par tamisage permet de répartir les proportions par taille de particule et de les représenter sous forme de courbe granulométrique
- Le matériau filtrant doit laisser passer l’eau tout en retenant les particules de sol
- Dans les barrages, il est souvent difficile d’obtenir à la fois la filtration et une capacité de drainage suffisante avec un seul matériau
- C’est pourquoi de nombreux barrages utilisent un filtre à deux étages
- Le premier étage filtre le sol en place, tandis que le second filtre le premier étage et laisse l’eau circuler plus librement
- Au milieu, on place un tuyau perforé pour évacuer rapidement l’eau
- Il existe deux grandes façons de gérer l’eau une fois sortie du sol
- S’il existe un point bas à proximité, on la rejette en surface par gravité
- S’il n’existe pas de point de rejet plus bas, on l’évacue par pompage
- Les sous-sols de maisons peuvent comporter un puisard (sump), un point bas où les eaux de drainage s’accumulent ; lorsqu’il est présent, une pompe de puisard est très utile pour transférer l’eau hors de la maison
- Les conceptions de drainage des barrages, murs de soutènement, terres agricoles et fondations de maisons utilisent des formes et produits variés, mais leur objectif est identique
- Évacuer l’eau
- Ne pas évacuer le sol avec elle
1 commentaires
Avis de Hacker News
J’ai construit plusieurs drains français sur des chantiers résidentiels ; certains ont duré, d’autres non.
La principale cause d’échec, c’est le déplacement du sol. Il faut absolument envelopper le gravier et le tuyau dans un géotextile de qualité commerciale, et si l’on utilise un tuyau avec des trous bien plus grands et plus nombreux que les petites fentes montrées dans la vidéo, on se pose aussi moins de questions sur l’orientation des trous.
Pour le gravier, l’essentiel est le volume de vide : pour que l’eau s’évacue vite, il faut beaucoup d’espace entre les pierres. Il faut éviter les graviers de type aire de jeux et bien vérifier le type de granulat.
Il faut aussi calculer la quantité d’eau à évacuer réellement. On peut prendre la valeur locale de la « crue centennale » comme borne haute de précipitations et la multiplier par la surface à drainer ; c’est particulièrement important si le toit fait partie du bassin versant : https://www.usgs.gov/special-topics/water-science-school/sci...
Si le terrain est trop plat et qu’il manque de pente pour évacuer l’eau, un puits perdu construit selon un principe similaire peut être préférable : https://en.m.wikipedia.org/wiki/Dry_well
Le promoteur avait obtenu l’autorisation de déplacer le bassin de rétention et de construire le cul-de-sac, mais c’était toujours le point le plus bas du quartier : toutes les eaux de surface s’y écoulaient, et la maison était encore au point le plus bas de cet ensemble.
Au final, nous avons installé des drains français de chaque côté de la maison, ajouté une grille d’évacuation au bout de l’allée pour empêcher l’eau de descendre vers la maison, reconstruit et relevé le mur de façade des fondations de style années 1970, presque entièrement érodé, puis installé dans le jardin arrière deux boîtes de drainage carrées de 24 pouces et du PVC enterré de 4 pouces pour évacuer l’eau vers le ruisseau à l’arrière.
Comme le terrain était très arboré, les boîtes de drainage se bouchaient vite avec les feuilles lors des fortes pluies, et il fallait sans cesse dégager les grilles au râteau, avec de l’eau jusqu’aux chevilles, voire aux genoux.
Malgré tout, ce n’était pas suffisant : les eaux de surface venant des maisons en amont déferlaient dans le jardin arrière comme un torrent pendant les pluies torrentielles. On ne pouvait pas toucher au ruisseau à cause des règles de servitude du Corps du génie de l’armée, et on a fini par résoudre le problème en obtenant l’accord d’un voisin pour creuser un fossé d’évacuation des eaux de surface depuis le point bas de son jardin jusqu’au ruisseau.
À la limite de propriété, pour contourner l’interdiction des murs permanents, nous avons créé une berme « temporaire » ; en réalité, cela ressemblait plutôt à un mur de ciment fait de 76 sacs de Qwikrete empilés sur trois niveaux, recouverts de tontes de pelouse, de déchets de jardin et de paillis.
Après ça, j’ai décidé de ne plus jamais construire ni acheter une maison en bas d’une colline.
À 5:58, elle dit aussi qu’on peut se procurer des tuyaux perforés sur toute leur circonférence.
Ces dernières années, j’ai souvent vu ce terme technique tourné en dérision parce que plusieurs « crues centennales » se sont produites en moins de dix ans.
Injecter directement les eaux de surface dans un aquifère peut être une mauvaise idée : à l’état naturel, cette eau serait filtrée en traversant les couches supérieures du sol, alors qu’un rejet direct peut entraîner les polluants de surface directement vers les sources d’eau potable.
Cela dit, je ne suis pas expert et il m’est difficile de dire quand un enregistrement est nécessaire.
Je n’avais absolument aucune idée que le terme venait du nom d’un Américain.
La maison de mes parents se trouve sur un versant de montagne, et l’eau de pluie collectée plus haut dans la montagne descendait avant de venir buter contre leur maison. Le sol est mince, essentiellement argileux, avec le substrat rocheux très proche ; quand il pleuvait, l’eau avait peu d’endroits où aller sous la terre, montait en pression et ressortait en surface à divers endroits, dont la maison.
Ils l’avaient achetée neuve, mais le constructeur n’avait pas tenu compte de ce problème d’eau : pendant les premières années, l’eau remontait par le sol du sous-sol, puis plus tard elle s’est mise à se déverser par les fenêtres.
Il a fallu payer très cher pour creuser des tranchées souterraines au moyen d’engins lourds dans un terrain très rocheux et poser des drains français autour de la maison, ainsi qu’une zone de captage en diagonale devant la maison. L’eau collectée contournait la maison sous terre et ressortait plus bas sur la montagne ; les inondations ont immédiatement cessé, mes parents ont aménagé le sous-sol en grande suite parentale, et il est resté sec pendant des décennies.
Quelques années après le décès de mon père, dès le retour des pluies l’année suivante, les inondations ont recommencé : revêtements de sol, plaques de plâtre, habillages de fenêtres, meubles et livres ont été endommagés, comme après un ouragan. Pendant qu’il pleuvait, j’ai vu l’eau entrer par les fenêtres comme une cascade, et il était évident qu’il y avait un problème dans le système de drainage.
Nous avons fait venir un ingénieur pour vérifier si les fondations s’étaient fissurées et laissaient entrer l’eau, mais il s’est finalement avéré qu’il s’agissait d’une panne du drain français. Après avoir de nouveau dépensé une grosse somme pour l’excaver, le remplacer et le réparer, il n’y a plus eu d’inondation, et cette vidéo semble expliquer exactement ce qui s’était passé.
Cela vaut aussi bien pour les évacuations d’eaux usées que pour les systèmes de drains français.
C’est l’une de mes chaînes préférées, et je suis content que Grady soit aussi sur Nebula : https://nebula.tv/videos/practical-engineering-how-french-dr...
La FAQ indique que c’est détenu par CuriosityStream, qui, si je ne me trompe pas, a été fondé par John Hendricks, le créateur de la chaîne/du réseau TV Discovery.
D’après ce que j’ai vu, CuriosityStream donne surtout dans la vulgarisation scientifique et les documentaires américains trop dramatisés ; si Nebula est du même genre, je trouve un peu étrange que Grady y soit.
Il y a quelque temps, en creusant un trou pour planter un arbre fruitier, je suis tombé sur un drain français.
Le terrain était sur une colline, et après avoir creusé environ 30 cm, je suis tombé sur un gros tas de gravier sale. Je me suis dit que quelqu’un avait dû remblayer cet endroit avec du gravier, alors j’ai creusé un autre trou un peu plus bas, et je suis encore tombé sur du gravier ; il m’a fallu un bon moment pour comprendre de quoi il s’agissait.
En fait, c’était le collecteur principal de drainage de tout le quartier. J’ai déplacé l’arbre sur le côté, et il a très bien poussé grâce à toute cette bonne eau.
Les racines d’arbres sont incroyablement douées pour trouver l’eau : même une fuite goutte à goutte sur une conduite d’eau peut, en quelques années, se retrouver complètement enveloppée de racines.
Comme quelqu’un qui a beaucoup réfléchi à la restauration des terres, j’ai un peu tiqué devant la partie sur la philosophie de Henry French.
Il ne faut pas voir cela comme de « l’eau en trop », mais commencer par se demander quel type de relation on veut avoir avec l’eau. Il faut distinguer les endroits où l’on souhaite recueillir l’eau — par exemple un étang ou un point de récupération d’eau de pluie — de ceux que l’on veut garder secs — par exemple les bâtiments habités —, et réfléchir à la manière de ralentir, répartir et infiltrer l’eau dans sa relation avec le bassin versant plus large et la vapeur d’eau atmosphérique.
Pour élargir cette perspective, des cours comme https://waterstories.com, des articles comme https://climatewaterproject.substack.com/ et les livres de Brad Lancaster sur la récupération de l’eau de pluie (http://harvestingrainwater.com/) peuvent être utiles.
Du point de vue agricole, la critique des drains enterrés par Chris Jones vaut aussi la peine d’être écoutée : https://www.youtube.com/watch?v=Svwjd3FwNCY&t=5668s
Pour préciser mon biais : j’ai suivi une partie des cours de Water Stories et je suis investisseur dans le livre à paraître de Climate Water Project.
L’eau indésirable provient surtout des constructions qui créent des surfaces imperméables comme les routes, parkings et allées. L’eau s’accumule, s’écoule vers le bas et finit dans les fondations, mais si l’on n’avait pas modifié le terrain au départ, il est fort probable qu’il n’y aurait pas eu de problème.
Dans ce cas, les travaux de génie civil destinés à évacuer l’eau me semblent être une mesure d’atténuation beaucoup plus acceptable.
Cela fait vraiment prendre conscience de la force de l’eau.
Parmi les catastrophes naturelles comme les volcans, les incendies de forêt, les séismes ou les tornades, celle qui cause le plus de dégâts et tue le plus de personnes, c’est l’eau.
Les inondations, tsunamis et ondes de tempête sont comme des bombes au pouvoir destructeur immense.
Par ici, on a vécu Sandy ; quand l’ouragan est arrivé, il ne m’a pas semblé si violent en lui-même, mais l’eau qu’il a poussée avec lui a causé des dégâts énormes et de nombreux morts.
Excellente vidéo, et j’aime beaucoup cette chaîne.
Mon sous-sol a récemment été inondé, donc je pense louer du matériel pour créer un drainage et une pente. Les anciens propriétaires ont dépensé de l’argent pour réparer des fissures et appliquer un revêtement sur les fondations, mais ce genre de solution finit toujours par échouer.
La meilleure façon de garder un sous-sol au sec, c’est une pente correcte ; et si ce n’est pas possible, il faut un drain. C’est vraiment aussi simple que ça.
Cela réduit aussi la pression exercée sur les fondations, ce qui aide à éviter la formation de fissures et de problèmes de fondation.
Rien que la découpe du béton était un travail sale et pénible, et ce n’était que le début. En plus, on est tombés sur une semelle de fondation inattendue qui passait sous un mur intérieur, ce qui a rendu le chantier vraiment difficile.
J’aime bien jeter un œil à ce genre de sujet. Au début, on se dit : « Qu’est-ce qu’il y a de compliqué ? On creuse une tranchée et on la remplit de gravier, non ? », mais en réalité c’est bien plus complexe.
La vidéo insiste à juste titre sur l’importance des drains filtrants pour les barrages, et elle cite même le rapport de 360 pages de la FEMA, Filters for Embankment Dams: Best Practices for Design and Construction, ainsi que le rapport de 400 pages du Bureau of Reclamation, Drainage for Dams and Associated Structures.
Au final, un ingénieur civil pourrait passer toute sa vie à ne penser qu’au drainage souterrain.
Ce genre de document apparaît souvent dans ses vidéos, et la valeur des informations pratiques que plusieurs agences fédérales mettent gratuitement à disposition est vraiment impressionnante.
Le French drain devrait figurer dans la liste des « noms qui viennent étonnamment de noms propres » : https://notes.rolandcrosby.com/posts/unexpectedly-eponymous/
Récemment, mon partenaire m’a offert du « Coffey Whiskey » parce que j’aime le café, et cela m’a fait découvrir un autre exemple de ce genre qu’on ne remarque qu’en ratant une lettre
Tout ce que je sais sur les drains français, je l’ai appris dans cette vidéo
Mais j’ai quand même bien ri en découvrant qu’il existe dans le secteur une sorte de guerre sainte autour de la question « les trous vers le haut ou vers le bas »
Dans notre secteur aussi, il y a beaucoup de guerres saintes similaires, très chargées émotionnellement mais généralement peu importantes, et c’était amusant de voir la même chose dans un autre domaine