Brevet FR2343087A1 — publié le 19770930

La présente invention se rapporte à la consolidation des sols et, en particulier, à la consolidation des sols fins, pour lesquels les procédés utilisés jusqu'à présent se sont révélés peu efficaces. Il est bien connu, dans la technique de la consolidation des sols, d'utiliser la vibration qui permet d'obteni un arrangement des grains solides du sol donnant une meiileure compacité. Les vibrations peuvent entre verticales ou radiales ; toutefois, leur efficacité diminue considérablement lorsque croit la finesse du sol et pratiquement, elles sont inopérantes dans les sols finns, c'est-à-dire des sols pour lesquels la maille du tamis qui laisse passer 30 % en poids d'un échantillon de sol (d 30) est comprise entre environ 5 et 150 microns. La présente invention a notam@ent t > our but de créer un procédé et un appareil qui pernettent d'étendre le champ d'application de la vibration à la consolidation des sols fins. A cet effet, selon ltinvention, on combine l'action de la vibration sur le sol avec une dimin-uJon de la teneur de celui-ci en fluides liquides ou gazeux intersticiels, ce qui permet aux grains de se tasser les uns contre les autres en assurant ainsi un accroissement de la compacité du sol. On peut mettre en oeuvre ce procédé en enfonçant dans 'e sol un ou plusieurs outils tubulaires dont une portion, voisine de la pointe, est perméable aux fluides et en aspirant les fluides à l'intérieur dudit outil. Cet outil ressemble aux "pointes filtrantes" que l'on utilise pour obtenir le rabattement de la nappe aquifère. On sait toutefois que ce rabattement surcharge les couches proondes du sol et qu'il peut provoquer des tassements souvent indésirables en raison des désordres qu'ils risquent de créer dans les constructions avoisinantes, ce que l'on considère comme un inconvénient de l'utilisation des pointes filtrantes. Selon l'invention, au contraire, la combinaison de l'effet de la vibration et de l'élimination d'une large proportion des fluides intersticiels, permet, non seulement dtob- tenir une consolidation rationnelle du sol, mais encore de faciliter la mise en oeuvre de l'outil. GénéraLenent,on enfonce le ou les outils de place en place dans le sol par exemple à intervalles réguliers, dans le volume de terrain à consolider, en les vibrant et en éva- cuant les fluides intersticiels qui s'accumulent dans ltou- til. le diamètre de l'outil peut varier dans de larges mesures selon les cas particuliers : caractéristiques du terrain, profondeur à atteindre, par exemple... L'outil comporte, d'une manière génerale, un corps tubulaire qui peut être muni d'excroissances, par exemple de bourrelets, afin d'augmenter la surface de contact avec le sol. Il se termine en pointe et est muni d'une crépine filtrante au voisinage de ladite pointe. Le corps tubulaire est combiné à un vibrateur qui peut entre vertical et alors, de préférence, disposé en tête du tube, ou radial, ce qui permet de l'installer à la pointe. Aux faibles profondeurs, on peut se contenter d'aspirer les fluides qui filtrent à travers la crépine et qui sont le plus souvent de l'air et de l'eau. A des profondeurs plus importantes, on peut utiliser une pompe immergée ou, ce oui offre l'avantage de permettre de réduire le diamètre du tube, une arrivée d'air complémentaire. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatif s, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les partie cularités qui ressortent tant des dessins que du texte faisant, bien entendu, partie de ladite invention. a figure 1 est une-vue schématique en coupe lon gitudinale d'un outil conforme à l'invention et comportant un vibrateur vertical en tête et une pompe immergée la figure 2 représente de même une variante dans laquelle la pompe est remplacée par un énulseur à air la figure 3 est encore une vue similaire aux pré cédentes, nais oui concerne un outil muni d'un vibrateur radial logé dans la pointe. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, outil comporte un corps tubulaire 1 qui peut être d'une seule piè- ce ou formé dé segments raccordés entre eux bout à bout. Extérieurement, le corps 1 présente des reliefs, par exemple Ces bourrelets périphériques 2 destinés surtout à augmenter la surface de contact avec le sol. I1 se termine par une pointe 3 dont la partie centrale comporte un alésage axial 4 s'évasant vers le bas et garni, à l'origine, d'un bouchon 5 qu'on peut abandonner dans le sol lorsqu'on remonte l'outil, ce qui permet alors d'utiliser l'alésage 4 pour déposer dans le forage une matière auxiliaire, par exemple du sable remplissant ce forage et constituant un drain Au-dessus de la pointe 3 est ménagée une crépine o - par exemple constituée par une zone perforée garnie de toile métallique inoxydable - destinée à retenir le terrain tout en laissant passer les fluides intersticiels eau et air, notamment. A l'intérieur de l'outil est disposée une conduite descendante 7 qui se termine, à peu près au niveau de la crépine, par un groupe moto-pomne immergé 8 que dessert une ligne convenable 9, par exemple électrique ou hydraulique. La conduite 7 et la ligne 9 sortent du corps tubulaire 1 au voisinage de l'extrémité supérieure de celui-ci. Cette extrémité supérieure est close et, à son voisinage, est prévue une tubulure latérale 10 que l'on peut raccorder à une pompe à vide non représentée. Sur le corps tubulaire 1 est fixé un vibrateur 11 qui présente un oeilleton 12 ou autre moyen permettant de l'accrocher à un engin de levage tel qu'une grue, également non représenté. Le vibrateur 11 est de préférence du type vertical et comporte, par exenple, deux groupes de masses excentrées 13 symétriques par rapport au plan médian vertical de l'outil et tournant en sens inverse autour d'axes horizontaux 14 parallèles à ce plan. I1 est alimenté à l'aide d'une ligne 15. On peut utiliser outil oui vient d'être décrit com- me suit l'outil est amené, suspendu par l'oeilleton 12 audessus de l'endroit du terrain où l'on veut l'enfoncer et le corps tubulaire l peut être serré dans les mâchoires 16 d'un dispositif 17 de poussée verticale comportant des vérins 15 agissant sur les mâchoires et reportant les efforts sur une butée convenable 19. En même temps que l'on fait fonction ner le vibrateur 11, on fait le vir.e dan outil par a tubulure 10. Les fluides gazeux s'évacuent par ladite tubulure tandis que le liquide monte dans le corps tubulaire. La conduite 7 est équipée de capteurs de niveau 20 et 21 agencés de telle sorte que tant que le liouide n'a pas atteint le capteur supérieur 20 la pompe ne se met pas en route et qu'elle s'arrête lorsque le liquide découvre le capteur inférieur 21. Dans la variante de ia figure 2 on retrouve les nones éléments de base que sur la figure 1, mais la conduite médiane 7 n'aboutit pas à une pompe. Elle se termine à sa partie inférieure par une buse coudée 22 et aboutit de l'autre c8té à l'air libre. Au besoin on pourrait la raccorder à une source d'air ou autre gaz comprimé. L'outil peut entre utilisé comme dans l'exemple précédent, c'est-à-dire : enfoncement sous l'effet des vibrations ainsi que, le cas échéant, d'un dispositif pousseur tel que le dispositif 17 de la figure 1 et aspiration par la tubulure supérieure 10. Sous l'effet de cette aspiration, de l'air pénètre par la conduite descendante 7 et sort par la buse 22 dans la masse de fluide intersticiel qui pénètre par la crépine. L'air émulsionne ladite masse dont la densité moyenne diminue et cette émulsion monte dans le tube pour s'évacuer par la tubulure 10. Cette réduction de densité permet d'aspirer l'émulsion sur une hauteur beaucoup plus grande que les 10 mètres 33 qui seraient nécessaires avec de l'eau pure et qui en réalité ne sont que théoriques étant données les pertes de charge. Le cas échéant, de l'air ou un autre gaz peut être envoyé sous pression par la conduite 7 afin d'obtenir une émulsification plus intense. La présente variante offre l'avantage de permettre d'utiliser des corps tubulaires très minces, dont le diamètre extérieur peut n'être que de quelques centimètres (5 ou 5 par exemple), alors qu'une pompe immergée exige normalement un diamètre intérieur d'au moins 30 centimètres. Sur la figure 3, le vibrateur 11, qui est du type radial, est incorporé à la pointe 3 de l'outil. I1 colporte @n moteur 23 alimenté par la ligne 15 et qui fait tourner une masse excentrée 24 autour d'un axe vertical 25. 'oeilleton d'accrochage 12 est directement fixé à la culasse supérieure de l'outil. Pour le reste, celui-ci peut être analogue à celui des figures 1 et 2 : crépine 6, conduite 7, moto-pompe 8 ou buse 22, tubulure d'aspiration 10. Le diamètre de l'outil est généralement plus grand je dans le cas précédent, par exemple de l'ordre de 50 centimètres au moins. Quel que soit le noue de réalisation de outil, on peut rettre en oeuvre le procédé de l'invention en enfonçant un ou plusieurs outils dans le sol successivement de place en place, par exemple en des endroits espacés de 1 à 3 mètres environ en tous sens, selon notamment la nature du terrain et le diamère du ou des outils. La puissance du vibrateur utilisé peut être de 25 G 175 kilowatts par exemple, pour des outils dont le diamètre extérieur va de @ à FiO centimètres. La durée de l'action de l'outil est assez brève, par exemple de 1 à G minutes par 10 mètres d'enfoncement, selon notamment la nature du sol et le diamètre de l'outil, la puissance du vibrateur et la durée d'enfoncement étant plus faibles, toutes choses égales d'ailleurs lorsque le diamètre de l'outil est plus petit. La vibration facilite aussi bien l'enfoncement que 1 t arrachage. I1 va de soi que les modes de réalisation décrits et représentés ne sont que des exemples et outil serait possible de les modifier, notamment par substitution d'équiva- lents techniques, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé de consolidation de sol s@u@ l'effet de vibrations, caractérisé en ce que l'on combine l'action de vibrations avec une diminution de la teneur en fluides intersticiels du sol. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérise en ce que l'on enfonce dans le sol un ou plusieurs corps vibrants aménagés de façon à permettre l'aspiration et l'évacuation des fluides intersticiels. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le ou les corps vibrant sont enfoncés Pans e sol te porairement et à intervalles réguliers, dans la zone à consolider. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce eue l'on garnit 1 'eeplacerent laissé libre par le ou les corps vibrants d'un produit assurant un drainage. 5. Appareil permettant l'exécution du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte un corps tubulaire pointu à une extrémité, associé à un vibrateur, équipé d'e crépine au voisinage de la pointe et muni d'un dispositif permettant l'aspiration des fluides à travers la crépine. 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que le corps tubulaire est étanche, sauf pour ce qui est de la crépine et comporte une tubulure permettant de le raccorder à une pompe à vide. 7. Appareil selon l'une es revendication 5 ou o, caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour évacuer les fluides qui se rassemblent dans le corps tubulaire. 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits moyens comportent une pompe immergée disposée au voisinage de la crépine. 9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé par des cafteurs de niveau commandant le fonctionnement de la pompe. 10. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits noens comportent une arrivée d'air ou au- tre gaz au voisinage de la crépine afin d'émulsionner la masse de fluide qui se rassetle dans le corps tubulaire. 11. Appareil selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisé en ce que le vibrateur est vertical et monté en tette du corps tubulaire. 12. Appareil selon l'une quelconque des revendications 5 à 1Q, caractérisé en ce que le vibrateur est radial et monte à la pointe du corps tubulaire. 13. Appareil selon l'une quelconque des revendications 5 à 11, caractérisé en ce que la pointe de l'outil conporte un passage que peut obturer un bouchon amovible afin de permettre de déposer un produit auxiliaire dans le forage que laisse l'outil lorsqu'on l'arrache du sol. 14. Appareil selon l'une quelconque des revendications 5 à 13, caractérisé en ce qu'il est combiné à un dispositif de poussée axiale. 15. Appareil selon l'une quelconque des revendications 5 à 14, caractérisé en ce que des reliefs sont prévus sur 1 'outil pour augmenter la surface de contact avec le sol.