Brevet FR2342371A1 — publié le 19770923

L'invention concerne un dispositif pour injecter des couches de terrain sélectionnées, constitué par un tube d'injection s'introduisant dans un forage et présentant des orifices de sortie du produit d'injection, la zone des orifices de sortie étant recouverte par des manchettes d'étanchéité élastiques pouvant être dilatées par le produit d'injection lui-meme. Les dispositifs du type indiqué sont, d'une façon générale,connus. Avec le procédé ditltpar battage et lançages le produit d'injection est refoulé de façon continue ou par charges dans le terrain envirronnant (pierres non solidaires). On procède de façon similaire pour l'injection dans le rocher fissure, le produit à injecter etant directement refoulé dans les parties de rocher perméables en passant par le tube de forage, souvent à l'aide d'un carottier simple. Dans le procédé dit par tubes a soupapes, on incorpore dans les forages des tubes dits 'tubes à soupapes" munis de soupapes a intervalles réguliers. Au moyen d'un carottier double, par exemple d'après le brevet allemand 2 041 758, fixé sur une tringlerie ou un tube souple, on provoque l'injection par chaque soupape individuellement, de telle sorte qu'on peut avoir une pénétration homogène du terrain environnant. Avec les procédés ou dispositifs mentionnés precedemment un inconvénient résulte de la dépense de main d'oeuvre elevee necessaire, principalement pour la mise en place et le demon- tage des tubes d'injection et des tringleries de carottiers pour les grandes profondeurs. L'invention a pour but de constituer un dispositif simple efficace et economisant la main d'oeuvre pour la consolidation des couches de terrain contenant du gravier ou du sable, c'est-à-dire les couches injectables. On cherche ainsi a obtenir une simplification du procédé de travail à mettre en oeuvre. Il ne faut pas que l'on ait à utiliser un carottier, ni à tirer des tubes par etapes. Ce problème peut être résolu de plusieurs façons Suivant une première solution, l'invention concerne un dispositif du type ci-dessus,caractérise- en ce qu'au moins un corps à siège de soupape avec conduit de passage axial est disposé dans le tube d'injection qui présente au moins deux groupes d'orifices de sortie placés à des niveaux différents, ce corps pouvant coulisser dans le tube, de façon etanche vis-a-vis de la paroi intérieure du tube, et pouvant être fermé de l'extérieur. Le tube d'injection est un tube simple disposé dans le forage et restant dans le forage avec ses accessoires (manchettes d'étanchéité, corps à siège de soupape) apres l'injection L'expression "pouvant être fermé de I'extérieur" signifie que la fermeture peut être provoquée depuis le plan de travail. Pour ces dispositions, il y a deux formes de réalisation. Suivant l'une d'elles, la fermeture du corps à siege de soupape provoquée de l'extérieur est assurée au moyen d'une bille introduite dans le flux d'injection et adaptée au siège de soupape. Suivant la seconde forme de réalisation, le corps à siège de soupape est muni d'un élément obturateur de soupape à partir duquel un élément de manoeuvre tel que cordon est guidé à travers le tube vers le haut et vers l'exténeur. La seconde solution, indépendante de la première, consiste en ce que l'élément d'injection ou le tube d'injection comporte plusieurs conduits d'amenepdistincts pour le produit d'injection, chaque conduit présentant des orifices d'injection à des niveaux différents. Les conduits individuels peuvent être formés par les tubes d'un faisceau de tubes ou être constitués par des conduits d'un tube dit"tube cellulaire',' de type connu. Dans cette seconde solution, l'alimentation échelonnee des conduits individuels peut etre assurée par le branchement alterné de la conduite d'amenée de produit d'injection ou en disposant à l'extrémité supérieure de l'élément d'injection une tête d'injection présentant des orifices de raccordement allant aux conduits individuels et peuvant être obturés. Dans cette seconde solution, les tubes ou conduit individuels peuvent aussi être laissés dans le terrain après achèvement de l1injection par couches de l'épaisseur de terrain à consolider. Par conséquent, dans les deux solutions, on peut effectuer avantageusement l'injection sans aucun carottier, ce qui entraîne une économie de main d'oeuvre considérable. Un tel carottier devait normalement etre prévu pour les profondeurs de forage consi dérées, ce carottier etant introduit par étapes puis retiré tronçon par tronçon. D'après le brevet allemand 2 130 765, on connaît bien un dispositif pour réaliser un corps d'injection appartenant à un ancrage injecte qui comporte un ou plusieurs éléments tendus, notamment dans les terrains cohérents. Ce corps d'injection comporte, coté atmosphère, une conduite d'injection alimentée en produit d'injection, par exemple en coulis de ciment, et présentant, côté terrain,des orifices d'injection, deux conduites d'injection reliées entre elles côte terrain étant prévues pour chaque tronçon à injecter et présentant conjointement au moins un orifice d'injection dans le tronçon à injecter considéré.Mais, independamnent du fait que ce dispositif est prévu pour constituer des corps d'injection dans des terrains cohérents et non pour consolider des couches de terrain sélectionnées et injectables, ce dispositif est pratiquement constitué par une conduite en forme de U pour permettre de résoudre le problème consistant à injecter de façon délibérée et répétée des ancrages injectes, principalement dans les terrains cohérents, ce qui ne peut etre assuré que si l'on peut procéder à un rinçage de la conduite.n outre, il n'est pas demandé à ce dispositif, qui en raison de sa forme requiert des forages de grand diamètre correspondants, d'assurer une pénétration complète et de grande portée du produit d'injection dans le terrain.On lui demande simplement de réaliser un degré de consolidation élevé et une grande adhérence du terrain immédiatement autour du tronçon d'ancrage, ce qui, autrement, ne serait pas assuré dans les terrains cohérents. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés représentant des exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels : - la figure 1 est une coupe d'un tube d'injection au cours de la première phase de travail, - la figure 2 est une coupe partielle du même tube au cours de la phase d'obturation suivant l'injection de la couche de terrain la plus profonde, - la figure 3 est une coupe partielle du même tube lors de l'injection de la couche de terrain suivante, - la figure-4 est une coupe d'un autre dispositif correspondant à une solution variante, - la figure 5 est une coupe transversale d'un faisceau de tubes, - la figure 6 est une coupe transversale d'un tube dit tube cellulairen. Sur les figures I à 3, on a designs par 1 le tube d'injection (par exemple en matière plastique), par 2 les orifices de sortie de ce tube, ces orifices etant disposés à des niveaux différents et recouverts par des manchettes d'étanchéité extensibles 9. On a désigné par 3 des corps à siège de soupape munis d'un conduit de passage 4, 4' et rendus etanches par des bagues toriques. Lors de l'introduction du tube dans le forage (diamètre 40 à 50 mm environ), les corps 3 viennent au niveau des orifices de sortie 2 et les recouvrent tout d'abord. Dans le domaine des orifices de sortie 2 les plus profonds, par lesquels la couche de terrain à injecter inférieure A reçoit le produit d'injection refoulé, il n'est pas prévu de corps à siège de soupape 3. Le diamètre du conduit de passage 4 est un peu plus faible que celui du conduit de passage 4'. Le produit d'injection est introduit sous pression par une conduite d'amenée à l'extrémité supérieure, non représentée, du tube l. Ce produit arrive à l'extrémité inférieure du tube et, en soulevant la manchette d'étanchéité élastique 9, passe par les orifices de sortie 2 et pénètre dans la couche de terrain inférieure A . Après fourniture d'une quantité approximativement prédéterminée de produit d'injection, une bille 5 est introduite dans ce produit. La bille 5 a un diamètre un peu inférieur à celui du conduit 4' et peut donc passer dans ce conduit. Mais, elle vient ensuite reposer sur le corps à siege de soupape suivant et obture son conduit de passage 4 (fig. 2). La totalité de la pression du produit d'injection agit aiors sur le corps à siege de soupape et le déplace dans la position représentée sur la fig. 3. Les orifices de sortie 2' sont ainsi libérés et le produit d'injection peut être refoule dans la seconde couche de terrain B. Suivant le nombre des couches de terrain que l'on veut injecter, ce processus est répété en disposant un nombre correspondant de corps à siège de soupape 3. il n'est pas obligatoire que le corps à siège de soupape 3 soit obture avec une bille 5. il est au contraire aussi possible, par exemple comme indiqué en trait interrompu sur la fig. 1, de prévoir, côté arrive, sur le conduit de passage 4, un petit obturateur de soupape fermé, après refoulement d'une quantité déterminée de produit d'injection, par exemple à l'aide d'un cordon 7 guide vers le haut. On a alors le même effet séquentiel pour le corps à siège de soupape considéré 3, comme ceTa a ete décrit. La seconde solution variante est mise en évidence sur les figures 4 et 5. Avec une mise en oeuvre de tubes un peu plus grande, le principe de fonctionnement est encore plus simple. Si, par exemple, on a trois couches de terrain à injecter A, B, C, on descend un faisceau de trois tubes 13, chaque tube constituant, pour le produit d'injection, un conduit d'amenée séparé 11. Chaque tube est muni d'orifices de sortie 12 qui sont cependant disposés à des niveaux différents, comme cela est repré senté à titre d'exemple, pour correspondre aux couches de terrain à injecter A, B, C. Les orifices 12 sont munis de manchettes d'étanchéité élastiques 9. il est bien évident qu'au lieu du faisceau de tubes 14 de la fig. 5, on peut aussi utiliser un tube cellulaire 15 conforme à la fig. 6. Les assemblages de tubes et de conduits repre- sentés sur les fig. 4 à 6 ne sont pas obligatoires, de mênie que le nombre des tubes. En d'autres termes, on peut aussi utiliser d'autres assemblages. Contrairement a ce qui a lieu dans la solution variante précédemment décrite en se référant aux fig. 1 à 3, les conduits 11 sont alimentés suivant la séquence 11, 11', 11", après que chacune des couches de terrain précédente A, B, ait éte injectée. L'alimentation sequentielle des conduits 11, 11', 11" est réalisée soit par branchement alterné de la conduite d'alimentation, soit au moyen d'une tête d'injection 16 avec, pour les différents conduits, des orifices de raccordement 17 pouvant être obtures. Il est nécessaire de disposer des manchettes d'étanchéité 9 ou d'autres éléments obturateurs appropriés pour le même but. On evite ainsi un flux de retour, autrement possible, du produit d'injection, par exemple de la couche A ou de la couche B dans les orifices de sortie 12 des couches voisines. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportees par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1"/- Dispositif pour injecter des couches de terrain selectionnées, constitué par un tube d'injection s'introduisant dans un forage et présentant des orifices de sortie du produit d'injection, la zone des orifices de sortie étant recouverte par des manchettes d'étanchéité pouvant être dilatées par le produit d'injection lui-même, dispositif caractérisé en ce qu'au moins un corps à siège de soupape (3) avec conduit de passage (4) du produit d'injection est disposé dans le tube d'injection (1) qui présente au moins deux groupes d'orifices de sortie (2) placés à des niveaux différents, ce corps (3) pouvant coulisser dans le tube (1) de façon étanche vis- vis de la paroi intérieure du tube, et pouvant être fermé de l'extérieur. 2"/- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la fermeture du corps à siège de soupape (3) provoquée de l'extérieur est assurée au moyen d'une bille (5) introduite dans le flux d'injection et adaptée au siège de soupape, les conduits de passage (4), s'il est disposé plusieurs corps à siège de soupape (3), présentant des diamètres croissants en allant de bas en haut, des billes (5) de diamètres correspondants étant associées à ces conduits. 3"/- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un organe obturateur à soupape (6) est disposé sur le corps à siège de soupape (3), côté arrive, devant le conduit de passage (4), un élément de manoeuvre, tel que cordon (7) ou similaire, étant guidé vers le haut à partir de cet organe à l'inté- rieur du tube (1). 4"/- Dispositif pour injecter des couches de terrain sélectionnées au moyen d'un élement d'injection descendu dans un forage et présentant des groupes d'orifices de sortie disposes à des niveaux différents, dispositif caractérisé en ce que l'élément d'injection (10) comporte des conduits d'amenée descendants (11) séparés et disposes etroitement les uns contre les autres. chaque conduit étant muni d'orifices d'injection (12) à des niveaux différents. 5 /- Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les conduits d'amenée descendants (11) sont formés par les tubes (13) d'un. faisceau de tubes (14). 6 l- Dispositif suivant la revendication 4, caractérise en ce que les conduits d'amenee descendants (11) sont formés par les conduits d'un tube cellulaire (15). 7"/- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérise en ce qu'une tête d'injection (16) est disposée à l'extrémité supérieure de l'élément d'injection (10), cette tête (16) comportant, pour les conduits d'amenée descendants (11), des orifices de raccordement (17) pouvant être obturés.