Brevet FR2330807A1 — publié le 19770603

La présente invention concerne les drains, notamment les drains horizontaux destinés au captage des eaux souterraines vers un forage vertical, du type comprenant, disposés le long d'un axe commun, une tête, ou sabot, pratiquement fermée et plusieurs éléments de drain tubulaires qui sont fixés derrière la tête et les uns derrière les autres et dont chacun présente des passages ménages sur au moins une partie de sa paroi dans Re sens axial, entre sa cavité intérieure et l'extérieur du drain. Un tel drain se met en place par poussage, le sabot, dit de désablage, étant placé à l'avant et lui-même en général précédé par l'extrémité, également pratiquement fermée, d'un tube, dit aussi de désablage, qui est coaxial et intérieur au drain, ce sabot et ce tube aspirant, par une sorte de havage,les particules les plus ffnes du sol dans lequel pénètre le drain, ce qui facilite le poussage de celui-ci. Les particules du sol ressortent par l'ex- trématé arrière du tube et l'eau captée à travers les passages ressort par l'extrémité arrière du drain,autour du tube, ces extrémités arrière du drain et du tube faisant par exemple saillie t antérieur d'un forage vertical dont le drain traverse la paroi pour pénétrer dans le terrain a drainer. L'invention a pour but de fournir un dispositif de drainage qui puisse être mis en place dans des formations géologiques particulièrement fines, tout en garantissant de bonnes performances de débit. A cet effet, elle a pour objet un drain du type précité caractérisé en ce que des portions de la paroi de chaque élément, délimitées chacune par au moins une incision, sont repoussées radialement par rapport à la surface générale de l'é lément, de manière constituer lesdits passages destinés au captage de l'eau. Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'inventiontles portions repoussées de chaque élément de drain sont constituées par des portions de bandes longitudinales délimitées chacune par deux incisions longitudinales, constituant ainsi chacune deux passages a la fois et les portions repoussées sont de préférence repoussées radialement vers l'extérieur du drain. Dans ce même mode de réalisation particulier, il est également avantageusement prévu que la partie de chaque élément de drain présentant les passages de captage est constituée par la partie médiane de cet élément, les parties extrêmes présentant un diamètre moyen correspondant à celui des portions repoussées. Cette disposition permet un meilleur glissement du drain à l'intérieur du terrain. Les parties extrêmes de chaque élément de drain sont dans ce cas de préférence constituées par des manchons rapportés, enfilés sur des extrémités non repoussées de la partie médiane. On utilise par ailleurs de façon provisoire, pendant la mise en place du drain et afin d'éviter une venue d'eau dans le forage lors de celle-ci, un ensemble d'étanchéité disposé de manière amovible à l'intérieur du drain et que l'on maintient au niveau de la paroi du forage pendant le poussage du drain dans le cas, général, ot on utilise un tube de désablage, coaxial et intérieur au drain et dont l'extrémité dépasse en avant de la tête ou sabot, cet ensemble d'étanchéité présente une forme annulaire et est disposé entre le drain proprement dit et ce tube. Egalement selon l'invention, il est prévu que cet ensemble d'étanchéité comporte d'une part une partie de joint comprimée radialement autour du tube de désablage et d'autre part une partie de joint souple appliquée à la façon d'une lèvre contre la surface intérieure du drain proprement dit. Cette dernière partie souple peut ainsi épouser très étroitement le fond des parties repoussées des éléments de drain lorsque ceux-ci coulissent autour de l'ensemble d'étanchéité pendant le poussage, ce qui réduit au maximum la venues'eau Xventuelle. L'application de cette partie s'effectue avantaseusement sous l'action de l'eau captée à travers les passages du drain et l'ensemble comprend alors de préférence un support cylindrique rigide monté coulissant autour du tube de désablage et qui porte respectivement la partie de joint à compression radiale et la partie de joint souple qui est constituée par une enveloppe cylindrique souple fixPe,par ses extrémités axiales,autour dudit support. D'autres caractOristiques et avants de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre, rapportée aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple non limitatif, sur lesquels: la Fig. 1 représente une vue en coupe longitudinale, partielle et avec un arrachement sur sa longueur, d'un drain conforme à l'invention; les Fig. 2 et 3 représentent, à plus grande échelle et en vue partielle, la coupe longitudinale et la coupe transversale du détail d'un passage de captage d'eau. La Fig. 1 illustre un dispositif à drains rayonnants horizontaux mis en place dans un terrain aquifère 1 dans lequel a été percé verticalement un forage 2 limité par un tube vertical 3 dans lequel ont été pratiquées des ouvertures d'axe horizontal 4 que traversent des drains 5 dont un seul est représenté. Un tel drain 5 comprend extérieurement un drain proprement dit 6 et intérieurement un tube de désablage 7. Le drain proprement dit 6 est constitué par plusieurs éléments tubulaires 8 fixés les uns derrière les autres le long d'un axe commun X-X; sur chaque élément 8 sont repoussées radialement vers l'extérieur des portions de bande ou lanières longitudinales 9, le repoussage étant obtenu après réalisation de deux incisions longitudinales 10 et 11 de part et d'autre de chaque lanière. Les extrémités longitudinales des lanières 9 se raccordent à la surface courante 8 de l'élément par des portions obliques 12. Ce mode de réalisation de passages pour le captage d'eau permet de délimiter des fentes 13 d'une hauteur radiale e exactement adaptée à la granulométrie du terrain. On en est en effet arrivé à la conclusion que ce mode de réalisation du drain est capable de garantir de façon optimale ces passages à la dimension exacte désirée, par comparaison avec des perforations obtenues par perçage. En vue de leur raccordement, d'élément à élément, les parties de ces éléments présentant les fentes 13 sont réalisées sous forme de parties médianes d'élément qui se terminent par des extrémités cylindriques 14 au diamètre du tube d'origine. Sur ces extrémités cylindriques 14 sont emmanchés des manchons 15 lisses et soudés sur ces extrémités 14 au-delà desquelles ils dépassent axialement sur une longueur notable, ces manchons ayant un diamètre moyen égal à celui du cylindre enveloppe des lanières repoussées 9. Les manchons 15 des éléments successifs sont par ailleurs soudés entre eux bout à bout. Cette réalisation des éléments en plusieurs parties ainsi conformées est favorable au libre glissement des éléments dans le terrain et d'autre part se combine de façon particulièrement avantageuse avec le joint annulaire qui va être décrit ci-dessous et permet d'isoler le drain, pendant son montage, par rapport à l'intérieur du forage 2. Il est en effet indispensable, pendant la mise en place du drain, que l'eau qui commence a s' infiltrer à partir du terrain 1 à travers les fentes du drain 6 ne vienne pas en abondance à l'intérieur du forage. Clest pourquoi la partie cOté terrain de l'espace annulaire 16 compris entre le tube de désablage 7 et le drain 6 est isolée de l'intérieur 2 du forage par un ensemble annulaire d'étanchéité 17 comportant une étanchéité contre le tube 7 et une autre contre le drain 6. Cet ensemble 17 comprend essentiellement un support ou corps rigide cylindrique 18 qui a un diamètre intérieur légèrement supérieur à celui du tube de désablage 7 et est perforé de trous radiaux 19. A son extrémité située du côté du terrain, ce corps présente une collerette radiale 20 qui fait saillie tant vers l'intérieur, en 21, que vers l'extérieur en 22, de la partie cylindrique 18. La collerette 21 a toutefois un diamètre intérieur légèrement plus grand que le diamètre extérieur du tube de désablage pour permettre le libre passage de l'eau en provenance du terrain et des fentes 13,de la chambre annulaire 16 vers l'inté- rieur de l'espace annulaire compris entre le corps 18 et le tube 7. A son autre extrémité, le corps 18 se prolonge, par l'intermédiaire d'une collerette radiale extérieure 23, par une bague cylindrique 24 de plus grand diamètre et terminée par une collerette radiale intérieure 25 de façon à délimiter un logement annulaire intérieur 26 qui reçoit une garniture d'étanchéité contre le tube de désablage 7. Cette garniture d'étanchéité est ici constituée par deux bagues toriques en élastomère 27 et 28 qui sont séparées l'une de l'autre par une collerette radiale interne 29 parallèle à la collerette d'extremité 25. Enfin, l'ensemble est équipé d'une vessie ou enveloppe cylindrique souple de caoutchouc 30 qui est serrée par ses extrémités axiales sur les extrémités du corps '8, grâce à des colliers de serrage 31 et 32 disposés contre les collerette 20 et 23. On voit qu'ainsi cette enveloppe 30 peut être appliquée contre l'intérieur soit des manchons d'extrémité 15, soit des parties médianes 8, y compris au fond des parties repoussées 9, sous l'action de l'eau provenant de la chambre 16 travers l'espace annulaire réservé entre la collerette 21 et le tube 7 et a travers les trous 19 du corps 18. Une tige 33 longitudinale, mais décalée par rapport l'axe X-X, est fixée sur la collerette 25 et s'étend vers I'inté- rieur du forage 2, et elle permet de maintenir au niveau de la paroi 3 du forage ou de retirer vers l'intérieur de celui-ci l'ensemble 17 dans les conditions expliquées plus loin. Pour limiter par ailleurs les infiltrations provenant du terrain vers le forage, autour du drain, le trou 4 ouvert dans la paroi 3 du forage est muni d'un ensemble d'étanchéité 34 qui comprend les éléments suivants: tout d'abord une douille cylindrique 35 aux dimensions du trou 4 et pourvue à son extrémité tournée vers le forage d'un collet extérieur 36 qui limite son glissement vers le terrain. Entre ce collet 36 et une bride annulaire indépendante 37, disposée autour du drain au delà de la douille 35 en direction du forage, se trouve pincé le talon 38 d'une manchette élastique à peu près cylindrique 39 qui s'applique, du fait de son élasticité et à son extrémité opposée a son talon, contre le drain 6, pendant toute la progression de celui-ci dans les conditions expliquées plus loin.Enfin, une masse annulaire 40 de mousse souple,par exemple de polyuréthane, est interposée entre la manchette 39 et le drain au voisinage du talon de cette manchette, son épaisseur pouvant du fait de sa nature varier en fonction de l'ouverture des lanières repous sFes-, c 'est--4ire du diambptre hors tout du drain. ; g,l montre encore comment le manchon avant 15 du premier élément de drain 6 est soudé sur la face arrière du sabot de désablage 41 qui présente la forme d'un cylindre à section arrière droite et à section avant 42 oblique à environ 45 , la génératrice la plus longue 43 étant disposée vers le bas. L'avant du tube de désablage 7 comporte une téte cylindrique 44 qui fait saillie à l'avant du sabot 41 que ce tube traverse par un passage axial 45 de ce sabot, et qui se termine elle-même par une pointe conique ou ogive 46.La pointe de cette ogive peut de préférence être légèrement désaxée par rapport au tube du côté inférieur et la géaeratrice inférieure de la tête est par ailleurs pourvue de trous de désablage 47. Une clavette 48,solidaire du sabot sur sa face oblique 42,est disposée coulissante dans une rainure 49 de plus grande longueur incisée longitudinalement dans la génératrice supérieure du tube de désablage 7,ce tube ayant une épaisseur suffisante pour que la rainure 49 ne traverse pas sa paroi. La niaise en place et le fonctionnement du drain ainsi décrit sont les suivants: Le trou 4 ayant été ouvert dans la paroi 3 du forage 2, il est tout d'abord équipé du joint à lèvre 39 au moyen des fixations correspondantes. Le sabot et le tube de désablage 7 sont alors présentés à travers cet orifice; un premier élément de drain 8 est fixé derrière le sabot et 15ensemble d'étanchéité 17 est placé à l'intérieur de ce premier élément de drain à l'aide de la tige de retenue 33 et il est maintenu, à l'aide de la même tige, constamment au niveau de la paroi 3 du forage. La mise en place se poursuit alors par poussée sur le drain et le tube de délablage, qui transmettent leur action au sabot de désablage. Lorsque le manchon arrlt8re 15 du premier élément de drain arrive & la limite du trou 4, on fixe alors par soudure, sur l'extrémité de ce manchon, l'extrémité du manchon d'un nouvel élément de drain. On pousse alors ce nouvel élément de drain, en même temps que le tube de désablage, tout en maintenant en place l'ensemble d'étanchéité 17 au niveau de la paroi 3 du forage. Le tube de désablage est bien entendu également constitué d'éléments axant la même longueur que les éléments de drain et que l'on visse les uns derrière les autres en même temps que l'on ajoute les nouveaux éléments de drain. Les avantages du drain ainsi décrit sont, entre autres les suivants: On peut repousser, à la fabrication, les lanières 9 de la surface de base du tube 8 de la quantité juste nécessaire pour ménager, de part et d'autre, des fentes 13 exactement adaptées à la granulométrie du terrain. On peut d'autre part multiplier le nombre de ces lanières de façon à compenser la petitesse des orifices par leur nombre. On est ainsi parfaitement martre de la surface totale offerte à la pénétration de l'eau. Ces particularités assurent au captage un bon rendement, évitent une désorganisation possible du terrain qui pourrait résulter, avec des trous plus gros, de l'entraInement des particules les plus fines, alors que présentement elles se trouvent ainsi retenues. Ces particularités permettent des captages dans des formations géologiques très fines tout en cardant de bonnes performances de débit et en évitant les risques de colmatage dans des conditions telles que ces drains possèdent une grande durée d'utilisation. Par ailleurs, le fait d'aligner suivant une même surface cylindrique la surface extérieure des lanières repoussées, la surface extérieure des manchons d'extrémité et le diamètre extérieur du sabot de désablage permet une bonne progression du drain dans le terrain. On note aussi, pour ce qui est de la progression, que le joint à levure 39, avec son épaisseur de mousse 40 prévue èn vue du rattrapage compte tenu de l'irrégularité de surface entrai- Rée par le repoussage, donne une bonne étanchéité entre l'extérieur du drain et l'intérieur du forage. Concernant l'ensemble d'étanchéité, on remarque qu'en plus de sa fonction d'obturation de l'espace annulaire 16 par rapport au forage, il assure un centrage rigoureux des deux éléments, drain et tube de désablage. D'autre part, cet ensemble peut etre retiré et remis en place facilement en cours de travail, par exemple en cas d'ensablage de l'espace 16. Enfin, la clavette de guidage 48 permet de maintenir en direction le sabot de désablage et la tête du drain. Il est en effet bien souvent difficile de contrôler l'orientation du drain pendant le poussage, aussi bien horizontalement que verticalement. Cette clavette permet, outre ce maintien en direction du drain, un désablage dans la direction exactement désirée. - REVENDICATIONS 1.- Drain du type comprenant, disposés le long d'un axe commun, une tête, ou sabot, pratiquement fermée et plusieurs élé- ments de drain tubulaires qui sont fixés derrière la tête et les uns derrière les autres et dont chacun présente des passages ménagés sur au moins une partie de sa paroi dans le sens axial, entre sa cavité intérieure et l'extérieur du drain, caractérisé en ce que des portions (9) de la paroi de chaque élément, délimitées chacune par au moins une incision (10,11) sont repoussées radialiement par rapport à la surface générale (8) de l'élément, de manière à constituer lesdits passages (13) destinés au captage de l'eau. 2.- Drain suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les portions repoussées (9) de chaque élément de drain (6) sont constituées par des portions de bandes longitudinales délimitées chacune par deux incisions longitudinales (10, 11), constituant ainsi chacune deux passages (13) à la fois. 3.- Drain suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les portions repoussées (9) sont repoussées radialement vers l'extérieur du drain. 4.- Drain suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la partie (8) de chaque élément de drain (6) présentant les paaSKages de captage (13) est constituée par la partie médiane de cet élément, les parties extrêmes (15) présentant un diamètre moyen correspondant à celui des portions repoussées (9). 5.- Drain suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les parties extrêmes (15) de chaque élément de drain (6) sont constituées par des manchons rapportés, enfilés sur des extrémités non repoussées de la partie médiane (8). 6.- Drain suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, dans le cas ou un ensemble d'étanchéité (17) est disposé à l'intérieur du drain proprement dit (6), cet ensemble comprend une partie de joint souple (30) appliquée à la façon d'une lèvre contre la surface intérieure de ce drain (6). 7.- Drain suivant la revendication 6, caractérisé en ce que, dans le cas ou il est prévu un tube de désablage (7) coaxial et intérieur au drain proprement dit (6) et dont l'extrémité (44) dépasse en avant de la tête ou sabot (41) et ou l'ensemble d'étanchéité (17) présente une forme annulaire et est disposé entre le drain proprement dit (6) et ce tube (7), cet ensemble comprend un support cylindrique rigide (18) monté coulissant autour du tube de désablage (7) et qui porte d'une part une partie de joint (27-28) comprimée radialement autour de ce tube (7) et d'autre part ladite partie de joint souple (30) qui est constituée par une enveloppe cylindrique souple fixée par ses extrémités axiales autour dudit support. 8.- Drain suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le support rigide (18) de l'ensemble dlétanchéité (17) porte la partie de joint a compression radiale (27-28) à une extrémité (24} tandis que son autre extrémité (20) présente un jeu par rapport au tube de dessablage (7), ce support étant par ailleurs muni de trous radiaux (19) de passage d'eau. 9.- Drain suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que, dans le cas où un ensemble dfétan- chéité (34) est disposé autour du drain, cet ensemble comprend une manchette élastique cylindrique (39) dont une partie s'applique à la façon d'une levure autour du drain, tandis qu'une masse annulaire (40) de matière expansible est disposée entre une autre partie de cette manchette et le drain. 10.- Drain suivant l'une quelconque des revendications 1 ê 9, caractérisé en ce que, dans le cas où il est prévu un tube de désablage (7) coaxial et intérieur au drain proprement dit (6) et dont I'extrémité (44) dépasse en avant de la tête ou sabot (41X, ce dernier porte une clavette (48) qui peut coulisser dans une rainure longitudinale (49) du tube de désablage (7).