Brevet FR2306441A1 — publié le 19761029

l'invention a pour objet une canne de mesure par sinulation des contraintes exercées sur un boulon scellé dans un terrain. Le développement de la technique de l'ancrage des terrains qui se substitue de gus en plus à la technique du soutenement, et qui la complète éventuellement, s'est accom-a- gné de la r,nse au point de moyens d'étude scientifique du comportement de l'ensemble constitué par les terrains et les boulons d'ancrage. Plus récemment, les boulons d'ancrage par expansion ou par scellement de leur extrémité se sont vus substituer des barres entièrement scellées à la résine ou au mortier, qu'on continue à appeler improprement boulons .Le scellenent de telles barres sur toute leur longueur a rendu plus compliquée l'étude du comportement de l'ensemble terrainboulons, car la liaison des boulons au terrain s'étend alors à toute la longueur du boulon. les terrains n'étant pas homogènes, les efforts sur les boulons se trouvent, ae ce fait, inégalement répartis et leur observation ne peut plus se limiter à la mesure d'une contrainte à la traction en un point quelconque du boulon. C'est pour résoudre ce problème qu'con a déjà propose des boulons de mesure constitués par des boulons usuels le long des épiats destinés à recevoir des jauges de contrainte et le long desquels on a pratiqué sur une ou deux génératrices des saignées où passent les fils de liaison Qu'on recouvre ensuite de résine qu'on fait durcir. Mais de tels boulons de mesure présentent à l'usage une fiabilité trot mauvaise comme on peut facilement l'expli clouer. les méplats provoquent un affaiblissement de la section utile d'environ 50%, Si bien que la zone de mesure peut entrer en défornation plastique alors que tout le reste du boulon reste dans la zone élastique. Les angles de raccordement des méplats a la section normale du boulon créent des augmentations locales de contraintes qui aggravent l'inconvénient précédent. les fils de liaison entre les jauges et l'appareil de mesure massent à l'extérieur du boulon et leur protection par une roulée de résine durcie ne les protège pas suffisamment lors des frottements dfls à l'opération, nécessairement br1tale, d'introduction du boulon dans son trou foré contenant les matières de scellement. Le but de l'invention est de proposer une nouvelle canne de mesures de contrainte offrant de meilleures conditions de simulation de la liaison terrain-boulon, qu'on puisse mettre en place au moyen d'une perforatrice dans les mimes conditions qu'un boulon vrai, qui subisse dans la pratique un ensemble de contraintes aussi égales que possible aux contraintes que subirait un boulon vrai et qui, au total, travaille dans les mêmes conditions d'efficacité, et donc de représentativité qu'un boulon vrai. La nouvelle canne de mesure devra avoir au total une bonne fiabilité . Un autre but de l'invention est d'obtenir une canne de mesure d'une précision telle qu' on puisse même mesurer une flexion éventuelle du boulon simulé, ce qui est impossible avec les boulons de mesure précités. Un autre but encore de l'invention est d'obtenir une canne d'une telle robustesse à l'emploi, qu'elle puisse être installée à demeure dans un trou de sonde pour y surveiller l'évolution dans le temps des mouvements ou des contraintes dans le terrain où est percé une galerie ou un tunnel, même à ulte certaine distance du parement de cette galerie ou de ce @@@@@. Ces buts sont atteints, gracie à la canne selon l'invention, par le fait qu'elle est composée de deux demi-barres, obtenues par coupure selon un plan axial d'une barre et assem bls par leurs faces planes, au moins une demi-barre comporte sur sa face plane une rainure médiane longitudinale, constituant un canal débouchant à l'extrémité postérieure et sur la paroi de laquelle peuvent titre fixées des jauges de contrainte. Pratiquement, il sera avantageux que les deux demibarres comportent chacune une rainure de sorte que les deux rainures constituent ensemble un canal central et que la canne soit parfaitement symétr1qe. es jauges de contraintes sont fixées sur les parois des tainures et, dans le canal, sont disposés des fils de liion aux jauges s'étendant jusqu'à l'extrémité postérieure. 11 est avantageux que les deux demi-barres soient assemblées par soudure après fixation en place des jauges et a tilts de liaison, mais on ne sortira pas de l'invention en réunissant les deux demi-barres par tout autre noyen d'assemblage résistant, par exemple par collage à la résine. Pratiquement, il sera avantageux que la canne comporte, fixée à son extrémité postérieure, une pièce de raccord électrique des extrémités des fils de liaison. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui sera donnée ci-après, uniquement à titre d'exemple, d'un mode de réalisation de l'invention. On se reportera à cet effet au dessin annexé, dans lequel - la figure 1 représente une section normale à son axe, selon 1 des fig. 2 et 3, d'une canne selon l'invention, - la figure 2 représente une section radiale selon II de la canne de la fig.1, selon un plan coïncidant avec le plan d'assemblage des deux demi-barres qui composent la canne de façon à représenter sur cette fig.2 l'une des deux demibarres, son extrémité arrière étant en bas de la figure, - la figure 3 est une vue selon III de la fig. 1, analogue à la fig. 2 nais représentant l'autre demi-barre. Une barre d'acier 1, dtun type qu'on appelle "boulon d'ancrage" de diamètre égal à 20 mm a été coupée radialement en deux sur toute sa longueur de façon à obtenir deux demi-barres 2 et 3 conportant chacune une face plane 4. Sur chaque face plane 4 est pratiquée une rainure médiane longitudinale 5 en U à fond plat, de 3 mm de profondeur et 6 mm de largeur. Lorsque les deux demi-barres seront assemblées (fiv.1) pour en faire une canne, les deux rainures longitudinales constitueront un cana/i8 creusé sur toute la longueur de la barre, de sorte que la section de celle-ci sera constante. Dans chaque rainure 5, on a collé des jauges de contrainte 6 d'un type compensé pour l'acier. On dispoSera dans le fond plat de la rainure 5 ainsi, par exemple, dix jauges placées deux à deux/de part et d'autre du plan de coupe de la barre. les jauges sont enduites d'une résine souple après leur pose et reliées à une prise mâle 7 par douze conducteurs 8 dont on n'a représenté qu'une partie sur la figure 2. Â la sortie postérieure de la canne une pièce raccord 9 en acier assure la fixation et la protection de la prise 7 ainsi que la pose de la canne par une perforatrice exactement comme s'il s'agissait d'un "boulon". Sur la pièce raccord 9 un repère permet de distinguer la face sur laquelle sont collées les jauges 6. Une fois les jauges 6 et leurs conducteurs 8 mis en place dans la rainure, les deux demi-barres sont réunies par soudure, puis la pièce de raccord 9 est soudée sur la canne et, enfin, la prise 7 est raccordée avec les fils 8 des jauges 6. Pour des raisons de simplicité d'interprétation et de sécurité de la mesure, on mesure individuellement la variation de résistance de chaque jauge par la méthode du pont de Wheatstone. Un sélecteur à dix positions permet d'interroger sans risque d'erreur chacune des dix jauges. Par le montage décrit, la Demanderesse a pu obtenir des mesures d'allongement relatifs, en traction pure et en zone élastique avec une précision de l'ordre de 3,5 pm sur une base de 10 cm pour 1500 allongements relatifs dl égaux à i0-6 par utilisation de jauges ayant une limite d'emploi de 10 000 allongements relatifs dl égaux à 10 6 à l'intérieur de laquelle la variation relative de résistance électrique est -:opUrsionnelle à l'allongement. Des essais ont été faits également pour tester la nouvelle canne de mesure comme instrument de mesure de flexion. Une force de O à 40 kg entraînant une flèche de 9 mm au maximum pour 1,160 n entre appui a été appliquée. Compte tenu des erreurs en jeu, on peut déceler, par comparaison des deux files de jauges, des flèches de l'ordre de 1 mn. Des essais ont montré que la canne restait encore un instrument fidèle de mesure d'efforts de traction en cas de flexion simultanée, cet correspond aux conditions pratiques. Eeme si on ne cherche pas à optimiser les erreurs d'étalonnage et de lecture on a une erreur maximale de l'ordre de 7% sur l'élongation dans les limites d'emploi des jauges. Dans la pratique les mesures peuvent être faites à 30 yn près pour une base de 1 n. On voit que la canne de mesure selon l'invention permet d'atteindre le but proposé. Elle pourra autre utilisée en association avec des "boulons d'ancrage" pour surveiller l'évolution dans le temps de la tenue des terrains, ou plus exactement de l'ensemble terrains-boulons. Mais elle pourra également autre utilisée à longue distance des parements d'une galerie ou d'un tunnel pour y surveiller, dans un trou de sonde approprié, le comportement du terrain, par exenple le démarrage dune déflexion des strates. REVENDICATIONS 1. Canne de mesure par simulation des contraintes exercés sur un boulon scellé dans un terrain, comportant une extrémité antérieure et une extrémité postérieure, caractérisée en ce quelle est composée de deux demi-barres (2,3)obtenues pdr coupure selon un plan axial dune barre et assemblées par leurs faces planes (4), au moins une demi-barre comporte sur sa face plane une rainure nédiane longitudinale (5) constituant un canal (10) débouchant à l'extrémité postérieure et sur la paroi de laquelle peuvent autre fixées des jauges de contrainte (6). 2. Canne de mesure selon la revendication 1, caracté risée en ce que les deux demi-barres (23) comportent chacune une rainure (5), de sorte que les deux rainures constituent ensemble un canal central (10). 3. Canne de mesure selon l'une quelconque des revendications I et 2, caractérisée en ce qu'elle comporte des jauges de contraintes (6) fixées sur les parois des rainures (5) et, dans le canal (10), sont disposés des fils de liaison (8) aux bauges (6) stetendant jusqu'à l'extrémité postérieure. 4. Canne de mesure selon l'une quelconque des reven Lîc)t I à 3, caractérisée en ce que les deux demi-barres (2,3) sont assemblées par soudure après fixation en place des auges (6v Yt des fils-de liaison (8). 5. Canne de mesure selon l'une quelconque des revendications I à 4, caractérisée en ce qu'une pièce de raccord (7) électrique des extrémités des fils de liaison (8) est fixée à l'extrémité postérieure.