Les filtres doivent être :
Filtrants : ils doivent retenir la partie fine des matériaux fins du massif.
Drainants : ils doivent être plus perméables que le massif argileux pour évacuer les débits et diminuer les pressions.
Ils sont constituées de sables et de graviers en couches successives de matériaux perméables de granulométrie de plus en plus fine assurant la transition entre le drain et les éléments fin de terre drainés , chaque couche doit jouer le rôle de filtre vis avis de la couche précédente. Plus récemment, les filtres granulaires sont de plus en plus remplacés par des géotextiles très économiques et faciles à mettre en oeuvre.
les filtres doivent assurer plusieurs critères, les plus communément utilisés sont ceux établis par BERTRAM (Université de Harvard 1967), basés sur les conditions de TERZHAGHI, perfectionnés ensuite par les travaux du Corps d'Ingénieurs de l'Armée et le Bureau de Réclamations des Etats-Unis et enfin enrichis par les travaux de SHERARD (1984). Dans les équations (01 et 02) désigne la taille des grains du matériau le plus grossier et d celle des plus fins.
Critère filtrant :
Ce critère assure que la partie grossière du matériau fin ne sera pas entrainée dans les interstices du filtre.
D15 et d85 sont les diamètres correspondant respectivement à 15 % et 85% de pourcentage de tamisat cumulé.
Critère drainant
Le filtre doit en plus être suffisamment perméable pour évacuer le débit d'infiltration. Le critère utilisé pour que le contraste de perméabilité entre filtre et matériau fin soit suffisant est basé sur le rapport des diamètres D15.
À partir des critères filtrant et drainant, la Loi des filtres peut donc s'énoncer simplement par :
5*d15(sol) ≤ D15(filtre)≤ 5*d85(sol)
En outre, pour s'assurer de la stabilité interne du matériau filtrant ou drainant, on devra vérifier
- La condition d'uniformité des filtres :
2< D60/D10 <8
Le parallélisme des courbes granulométrique :
5< D(50 filtre)/D(50 sol) <10
Ces règles permettent de déterminer un fuseau du filtre connaissant la granulométrie du sol à protéger contre la migration des grains (Figure 36). Généralement plusieurs couches de granulométrie croissante vers le drain sont nécessaires pour respecter les critères du filtre.
5𝑑85<𝐷15<5𝑑15 5𝐷85<𝛥15<5𝐷15
d : pour le remblai
D : pour le filtre
𝛥: pour le drain
Epaisseur du filtre
L'épaisseur du filtre ne doit pas être inférieure à 25 cm pour tenir compte des tassements qui se produisent dans tout le remblai. Cette épaisseur doit être toujours supérieure ou égale à 50 D15.
Si la couche filtrante sert à drainer les eaux d'infiltration, sa capacité drainante doit être plus grande que le débit qui traverse le remblai et peut être vérifiée à l'aide de la loi de Darcy (CIGB, 1993).m
Les épaisseurs minimales recommandées pour les filtres sont:
− Couches horizontales de sables ----------------------------- 0,15 m
− Couches horizontales de graviers --------------------------- 0,30 m
− Couches verticales ou inclinées ------------------------ ---- 1,00 m
Filtre en géotextiles
Les géotextiles peuvent aussi jouer un rôle de filtre à la place d'un filtre granulaire. Leur rôle est de maintenir les particules pour qu'elles ne soient pas mises en mouvement par l'écoulement venant de l'intérieur du massif tout en laissant la libre circulation de l'eau sur le long terme (Figure 08).