Brevet FR2308737A1 — publié le 19761119

L'invention se référe à une installation de forage utilisée en premier lieu pour l'identification de la stratification du terrain de fondation pour laquelle des échantillons de terrain de fondation peuvent etre prélevés sur toute la profondeur traversée par le forage. On connaît des installations de forage utilisées surtout pour l'identification de la stratification du terrain de fondation, par prélévement d'échantillons et qui sont composées d'un vibrateur actionné, par exemple, à l'aide d'un moteur à combustion interne. Ce vibrateur est pourvu d'une tête de fixation dans laquelle est fixé le bout supérieur d'un train de tiges de forage équipé à sa partie inférieure d'un carottier simple, qui soutient une couronne de carottage, le prélèvement des échantillons de sol étant réalisé par l'introduction dans le sol, par vibration, de la couronne de carottage, le carottier et le train de tiges de forage étant introduits tous les deux jusqu'à la profondeur de prélèvement de l'échantillon à l'intérieur d'un train de tubes de cuvelage, l'échantillon étant retenu dans le carottier à l'aide d'un arrache-carotte à lamelles, fixé au-dessus de la couronne de carottage et l'extraction de l'echan- tillon à la surface étant aussi réalisé par vibration. Les inconvénients de ces installations consistent dans le fait que l'échantillon n'est pas prélevé sur toute la profondeur traversée par le forage et que l'extraction de l'échantillon par vibration a comme résultat la plupart du temps une perturbation de l'échantillon. L'installation conforme à l'invention élimine les inconvénients ci-dessus mentionnés par ce qu'elle est formée d'un vibrateur dont les vibrations sont transmises à un train de tige de forage auquel est fixé un outil coupant qui permet d'avancer dans le terrain, l'intérieur de ce train de tiges de forage étant pourvu, sur toute sa longueur, de fourreaux de forme cylindrique, sectionnés longitudinalement selon deux génératrices, l'extraction du train de tiges étant réalisée à l'aide d'un extracteur pourvu de mâchoires qui ne permettent que le déplacement de bas en haut du train de tiges et dans le cas de prélèvement d'échantillons dans des terrains à écoulement plastique, entre l'outil coupant et la partie inférieure du train de tiges de forage est monté un arrache-carotte pourvu d'un clapet intérieur dont la forme est le résultat de l'intersection de deux cylindres à axes perpendiculaires l'un à l'autre, pouvant être déplacé de sa position supérieure à la position assise sur un siège de manière à permettre le maintien de I'échantillon à l'intérieur des fourreaux à l'aide du câble. Une forme d'éxécution de la présente invention est décrite ci-après à titre d'exemple, en référence au dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue partielle en coupe longitudinale d'une installation de forage géotechnique - la figure 2, est une vue en coupe longitudinale à travers un arrache-carotte monté au-dessus d'une tête de coupe - la figure 3, est une vue partielle en coupe longitudinale d'un arrache-carotte monté au-dessus d'une tête de coupe - la figure 4, est une vue en coupe longitudinale partielle à travers un arrache-carotte réalisé selon une autre variante de construction - la figure 5, est une vue en coupe longitudinale partielle à travers un arrache-carotte réalisé selon une autre variante de construction - la figure 6, est une vue partielle en coupe longitudinale d'un extracteur du train de tiges de forage à vibration. L'installation conforme à l'invention se compose d'un vibrateur 1, entralné par l'intermédiaire de poulies 2 et de courroies trapezoldales 3, par un moteur à combustion interne qui ne figure pas dans les dessins. Nous précisons que l'entraînement du vibrateur 1 peut aussi être à commande électrique, pneumatique ou hydraulique. Le vibrateur aussi bien que le moteur sont montés sur un support 4 aux extrémités duquel sont montés deux ressorts hélicoldaux dont le rôle est d'amortir les vibrations. Pour maintenir le vibrateur 1 en position de travail, sous les ressorts 5 sont montés des manchons 6, nécessaires tant au soutien manuel du vibrateur et du moteur qu'à la réalisation d'une pression qui est nécessaire pendant le forage. Les vibrations produites par l'entrainement du vibrateur 1 peuvent être longitudinales, ou longitudinales aussi bien que transversales. A la partie inférieure du vibrateur se trouve une tête de fixation 7 qui maintient un train de tiges de forage 8. La solidarité entre le train de forage 8 et la tête 7 peut être réalisée par exemple, par vissage. A l'intérieur du train de tiges de forage 8, sont disposés des fourreaux cylindriques 9, sectionnés longitudinalement, selon deux génératrices diamétralement opposées, qui servent à maintenir et à proteger les échantillons de terrain qui pénètrent à l'intérieur à mesure que le train de tiges de forage 8 avance dans le terrain. A cet effet à la partie inférieure du train de tiges de forage 8 est monté un outil coupant 10, pouvant avoir diverses formes, en fonction de la nature du terrain traversé. Au-dessus de l'outil coupant 10, à l'extérieur du train de tiges de forage 8, est fixée, de manière connue en soi, par exemple par soudure, une anse de fixation (un portant), non représentée dans les dessins, dans laquelle est introduit un câble 11 fixé dans l'anse à l'aide d'une clavette non représentée dans les dessins. Le cable 11 peut être manoeuvré, manuellement par exemple, à l'aide d'un treuil 12 placé prés du train de tiges de forage 8. Lorsqu'il s'agit de traverser un terrain à écoulement plastique, on monte à la partie inférieure du train de tige de forage 8 un arrache-carotte A sous lequel est disposé l'outil coupant 10. L'arrache-carotte A est formé d'une enveloppe extérieure 13 dans laquelle est pratiqué un orifice par où peut sortir une languette b d'un clapet 14, ayant une forme résultant de l'intersection de deux cylindres dont les axes sont perpendiculaires l'un à l'autre. Le clapet 14 est fixé à l'enveloppe 13 au moyen d'un boulon 15 qui permet le déplacement du clapet de sa position supérieure à sa position inférieure et inversement, le clapet étant commandé au moyen du câble ll introduit à cette fin par un orifice c pratiqué dans la languette b. A l'exterieure de l'envelop- pe 13 est fixé d'une manière connue en soi, conne par exemple, par soudure, un dispositif de protection 1o, qui a le rôle de protéger la languette b du clapet 14. Par commande du câble 11 depuis la surface, le clapet est déplacé de haut en bas, se posant sur un siège 17 pourvu d'une butée d par l'intermédiaire de laquelle il est fixé entre l'outil coupant 10 et l'enveloppe 13.Le siège 17 est usiné à sa partie supérieure de telle sorte qu'il permet, lorsque le clapet 14 est posé dessus, de rendre étanche l'espace au-dessus du clapet 14 par rapport au milieu extérieur. Par la descente du clapet, la partie de l'échantillon en dessous du clapet est éliminée. Au cas ou, pendant le forage, des sables se trouvant au-dessous du niveau phréatique sont traversés, un arrache-carotte B est monté à la partie inférieure du train de tiges de forage 8, cet arrache-carotte B étant formé d'un corp 18 terminé à sa partie inférieure par un couteau e. Au-dessus du couteau e est monté un siège f où peut se poser une bille 19 au moyen de laquelle est réalisée l'étanchéité de l'espace au-dessus de ladite bille par rapport au milieu extérieur. Pour que la bille 19 ne monte pas, au moment de l'en- trée de l'échantillon, dans les fourreaux 9, un appui 20 est disposé dans un logement g pratiqué à l'intérieur du corps 18. Lorsqu'il s'agit de traverser des terrains plastiques consistants au cours du forage, on monte à la partie inférieure du train de tiges de forage 8 un autre arrache-carotte C, comprenant un corps 21 terminé à sa partie inférieure par un couteau h au-dessus duquel, à l'intérieur, est pratiquée une encoche i de forme circulaire dans laquelle est disposé un anneau 22 à lames élastiques j, qui permet la pénétration de l'échantillon dans les fourreaux 9 et le maintien de cet échantillon pendant l'extraction du train de tiges de forage 8. L'extraction du train de tiges de forage 8 peut être effectuée, lorsque le terrain traversé par le forage le permet, par vibration, et dans ce cas un extracteur D est monté à la surface autour du train de tiges de fora ge 8. Ledit extracteur est formé de mâchoires 23, articulées au moyen d'axes 24, et de support 25 disposés sur un socle 26. Les mâchoires 23 sont pourvues de queues k, montés sous la tension de ressorts 27 helicoldaux, de manière que les mâchoires 23 permettent le déplacement de bas en haut du train de tiges de forage 8,mais ne lui permettent pas de descendre. L'installation conforme à l'invention présente les avantages suivants -le prélèvement d'échantillons sur toute la profondeur forée sous forme de colonne continue -une bonne récuperation de l'échantillon, quelle que soit la nature du terrain -des vitesses d'avancement dans le terrain,relativement élevées ; -elle est de construction simple et facile à manier dans des conditions de chantier. REVENDICATIONS 1. Installation de forage géotechnique composée d'un vibrateur entraîne par une source de force depuis laquelle les vibrations sont transmises, par l'intermédiaire d'une tête de fixation à un train de tiges de forage qui à sa partie inférieure comporte un outil à bout coupant pouvant avoir diverses formes, en fonction de la nature du terrain traversé, caractérisée par le fait que, dans le but de faire des prélèvements continus de terrain sur toute la profondeur forée, à l'intérieur du train de tiges de forages sur toute sa longueur, sont disposés des fourreaux(9) de forme cylindrique, sectionnés longitudinalement selon deux génératrices, dans lequels l'échantillon de terrain peut penétrer pendant l'avancement du bout coupant (10), l'extraction du train de tiges de forage (8) étant réalisée soit au moyen d'un câble (11) fixé à la partie inférieure du train de tiges de forage (8) et manoevrfé à l'aide d'un treuil (12) depuis la surface, soit par un extracteur (D), par vibrations. 2. Installation conforme à la revendication l,caractérisée par le fait que, dans le bût de prélever des échantillons de terrains à écoulement plastique, à la partie inférieure du train de tiges de forage (8), au-dessus du bout coupant (10) est monté un arrache-carotte A, composé d'une enveloppe (13) dans laquelle est pratiqué un orifice (a) par lequel peut sortir une languette (b) d'un clapet (14) mobile, qui a une forme résultant de l'intersection de deux cylindres dont les axes sont perpendiculaires l'un à l'autre, le déplacement du clapet (14) de sa position supérieure à sa position assise sur le siège (17) en vue d'assurer le maintien de l'échantillon à l'intérieur des fourreaux (9) étant réalisée à l'aide du câble (11) depuis la surface. 3. Installation conforme à la revendication 1, caractérisée par le fait que l'extracteur (D) monté autour du train de tiges de forage 8)est composé de machoires (23) articulées, et de supports (25) disposés sur un socle (26), les mâchoires étant pourvues de queues (K) montées sous la tension de ressorts (27) hélicoidaux pour ne permettre que le déplacement de bas en haut du train de tiges de forage (8).