Brevet FR2438122A1 — publié le 19800430

On fait appel à l'électro-osmose, dans le domaine de la mécanique des sols, pour expliquer l'effet de l'eau se déplaçant à travers un sol non granulaire d'une anode à une Ca- thode lors de l'application d'une source d'énergie électrique à courant continu. L'électro-osmose a également été utilisée pour favoriser l'enfoncement de pieux comme décrit dans le brevet américain NO 4 046 657 et tel que décrit dans les articles suivants 1. Pile Driving by Electroosmis, par B,B. Nokolaev, Oonsultants Bureau, 1962e 2. Stresses in a Saturated Soil Mass During Electro Osmosis, par W.S. Wang. 3. The Influence of a Direct Current Potential on the Adhesion Between Clay and Letal Objectes. Laboratory and fuli Scale Tests, par Ir. H.K.S. ph. BegemannO La présente invention concerne un procédé et un appareil perfectionné en vue de favoriser l'enfoncement de pieux par électreosmose pour assurer qu'un courant électrique est amené au bas du pieu pour déplacer de l'eau à travers le sol à proximité de l'endroit où le pieu est enfoncé, de telle sorte que ce dernier puisse être enfoncé facilement. La présente invention concerne un procédé et un appareil perfectionné en vue de favoriser un enfoncement de pieu par électreosmose en fixant une base conductrice au bas du pieu et en reliant la base par un conducteur électrique isolé à une source d'énergie électrique continue de façon à diriger un courant électrique à travers le sol à proximité de la base du pieu pour déplacer de l'eau à travers le sol à proximité du pieu de telle sorte que ce dernier puisse etre plus aisément enfoncé. Un autre but de la présente invention est de réaliser un procédé et un appareil en vue d'assurer qu'un courant électrique, même en présence d'eau, circule entre la base du pieu et le long de celui-ci jusqu'en un endroit situé au-dessus du bas du pieu pour réduire une friction entre le pieu et le sol. Un autre but de la présente invention est la réalisation d'un appareil et d'un procédé en vue de favoriser l'enfoncé cement d'un pieu dans un sol contenant de l'eau en fixant un revêtement électriquement conducteur au bas du pieu, en reliant un conducteur électrique isolé entre une source d'énergie électrique continue et le revêtement conducteur, et en reliant un second conducteur électrique entre la source d'énergie électrique continue et un endroit espacé de et au-dessus de, mais en communication électrique, par l'intermédiaire du sol, avec le revêtement conducteur, de telle sorte qu'une friction entre le pieu et le sol soit réduite.Dans le cas où le pieu n'est pas électriquement conducteur, le conducteur électrique isolé est relié entre la borne négative de la source d'énergie électrique continue et le revêtement conducteur et le second conducteur électrique est relié à une anode placée dans de l'eau au-dessus du sol de telle sorte que l'eau descend le long du bord extérieur du pieu et réduit la friction entre le pieu et le solo Dans le cas d'un pieu électriquement conducteur, le revêtement électriquement conducteur est électriquement isolé du pieu et le second conducteur électrique peut être relié soit au pieu conducteur, au sol, soit à de l'eau recouvrant le sol. Dans ce cas, le conducteur électrique isolé est relié à la borne positive d'une source d'énergie électrique continue et le second conducteur électrique est relié à la borne négative de la source d'énergie. Un autre but de la présente invention est la réalisation du contrôle du sens de circulation du courant après que le pieu ait été enfoncé pour réduire la teneur en eau du sol à proximité du pieu et augmenter la capacité du sol à supporter une charge. D'autres buts, caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de modes de réalisation préférés de l'invention, donnés à titre d'exemple, en regard des dessins annexés. - La figure 1 est une élévation schématique de l'appareil de la présente invention tel qu'utilisé avec un pieu qui est enfoncé dans le sol au-dessous d'une nappe d'eau. - La figure 2 est une coupe partielle à grande échelle du bas du pieu de la figure 1. - La figure 3 est une coupe partielle d'une élévation schématique d'un autre mode de réalisation dans lequel un revêtement de forme différente est utilisé. - La figure 4 est une coupe selon la ligne 4-4 de la figure 3. - La figure 5 est une coupe d'une paleplanche à laquelle la présente invention est reliée pour favoriser l'enfoncement. - La figure 6 est une élévation partielle de la structure de la figure 5. - La figure 7 est une coupe à grande échelle selon la ligne 7-7 de la figure 6. - La figure 8 est une élévation schématique de la présente invention telle qu'appliquée à un pieu électriquement non conducteur enfoncé dans le sol au-dessous d'une nappe d'eau. - La figure 9 est une coupe partielle à grande échelle de l'extrémité inférieure du pieu de la figure 80 La présente invention sera décrite en se référant à la figure 1 à propos de l'enfoncement d'un pieu 10 dans le sol 12 qui peut se trouver au-dessous d'une nappe d'eau 14 telle qu'un océan. Le pieu 10 est enfoncé au moyen d'un outillage quelconque approprié (non représenté) tel que décrit dans le brevet américain NO 4 046 657. La présente invention peut s'appliquer pour favoriser l'enfoncement de différents types de pieux conducteurs ou non tels que pieux en béton, en matière plastique, en bois ou en acier, qui peuvent avoir différentes formes en coupe tels que des pieux en forme de tuyau, pieux en H, paleplanches et pieux carrés ainsi que des pieux creux ou pleins. Le pieu 10 représenté sur la figure 1 est typiquement un pieu tubulaire en acier creux. Lorsque le pieu 10 est enfoncé dans le sol 12, qui possède une teneur importante en argile, on rencontre un sol ayant une teneur minimale en humidité, et il devient de plus en plus difficile d'enfoncer le pieu 10 à cause de l'adhérence et de la résistance au cisaillement du sol 12 sur l'extérieur du pieu 10.La présente invention utilise le principe d'électro-osmose en réalisant un trajet de courant électrique qui déplacera de l'eau le long des côtés du pieu 10 pour diminuer la résistance du sol 12 afin que le pieu 10 puisse être plus aisément enfoncé. On se réfère à présent aux figures 1 et 2, le pieu 10 est représenté en position en contact avec et enfoncé dans le sol 12. La présente invention comprend un revêtement 16 électriquement conducteur, représenté ici sous la forme d'une base de forme conique, relié au bas du pieu 100 Une source déner- gie électrique continue 18 est prévue au-dessus de l'eau 14 pour délivrer un courant électrique provoquant un écoulement d'eau dans le sol le long des côtés du pieu 10. Puisque le pieu 10, comme représenté sur la figure 1, est un peu électriquement conducteur, le revêtement 16 est isolé électriquement du pieu 10, tel qu'au moyen d'un isolateur 20, qui peut être d'une liaison convenable quelconque telle qu'une liaison en epoxy. Un conducteur isolé 22 est relié à la borne positive 24 du générateur 18 de courant continu et descend à travers l'eau 14, de préférence sur l'extérieur du pieu 10 à travers un blindage protecteur 34 (figure 2) et a sa seconde extrémité reliée électriquement au revêtement 16. La borne négative 26 du générateur 18 peut être reliée par un second conducteur 28, qui n1a pas besoin d'être isolé, de préférence au pieu 10, bien qu'en variante, le conducteur 28 puisse être relié à une cathode 30 placée dans l'eau 14 ou à une cathode 32 placée dans le sol 12. Le revêtement 16 joue le rôle d'une anode provoquant ainsi une migration de l'eau depuis l'anode 16 vers une cathode reliée à la borne négative du générateur 18. Avec un courant continu appliqué entre l'anode 16 et une des cathodes 10, 30 et 32, l'eau du sol 12 s'élèvera vers le haut depuis le revêtement 16 autour de l'extérieur du pieu 10, lorsque celui-ci est enfoncé dans le sol 12. De préférence, le conducteur négatif 28 est relié au pieu 10 et dans ce cas, l'humidité du sol 12 est attirée vers le pieu 10 et une friction est réduite entre le pieu 10 et le sol 12 du fait que (1) l'humidité accrue autour des c8tés du pieu 10 diminue la résistance au ciasillement, (c) la formation de bulles d'hydrogène par le passage du courant électrique augmente la pression de pore du sol et diminue ainsi la résistance du sol au cisaillement, et (3) une répulsion électri que est créée entre le pieu 10 électriquement négatif et les particules d'argile naturellement négatives du sol 12. Bien que le sol 12 près de l'extrémité 17 du revêtement 16 se dessèche lorsque l'humidito qu'il contient est déplacée vers le haut le long des côtés du pieu 10 et que la friction de l'extrémité 17 par rapport au sol 12 soit accrue, puisque la surface de l'extrémité 17 est très petite en comparaison de la surface de l'extérieur du pieu 10, une réduction globale de la friction totale entre le pieu 10 et le sol 12 est obtenue. Le séchage à l'extrémité 17 du revêtement 16 n'est pas important tant que le pieu 1G est maintenu en mouvement et n'est pas laissé séjourner dans une position pendant une période prolongée.Lorsque le pieu 10 a atteint la profondeur de pénétration désirée, le courant électrique de même polarité est maintenu sans enfoncer davantage le pieu 10 et dans ce cas, le sol 12 adjacent au revêtement 16, est séché pour assurer un support au pieu 100 Ensuite, le générateur 18 est coupé et la couche humide du sol adjacente au pieu 10 sèche et atteint un équilibre avec le sol environnant grâce à des causes naturelles. IL faut remarquer que puisque le conducteur 22 est isolé, il n'existe aucune comaunication électrique entre le conducteur 22 et l'une des cathodes 10, 30 ou 32 même bien que le conducteur 22 traverse l'eau 14 électriquement conductrice et le sol 12 et par conséquent un courant électrique est dirigé le long des côtés du pieu 10 depuis l'anode 17. On se réfère à présent aux figures 3 et 4, un autre mode de réalisation est représenté sur lequel les parties correspondantes à celles de la figure 1 sont identiques et référencées de façon similaire à l'exception que le revêtement 16a est une gaine tubulaire au lieu d'être un cône plein, permettant ainsi à un courant électrique de circuler du revêtement 16a vers le haut à travers l'intérieur du pieu 10 ainsi qu'à l'extérieur de celui-ci, diminuant ainsi la friction entre lin- térieur du pieu 10 ainsi qu'entre l'extérieur de celui-ci et le sol 12. Il faut en outre noter que le conducteur isolé 22 peut être enfermé dans un blindage protecteur 34, telle qu'une cornière de fer soudée à l'extérieur du pieu 10, protégeant ainsi le conducteur 22 lorsque le pieu 10 est enfoncé dans le sol 12. Bien que le pieu 10 sur les figures 1-4 ait été représenté sous la forme de pieux tubulaires, la présente invention s'applique à des pieux de formes, sections transversales et matériaux différents. On se réfère à présent aux figures 5, 6 et 7 sur lesquelles un autre mode de réalisation de l'invention est représenté, sur lequel des parties correspondantes sont référencées de manière correspondante à celles de la figure 1 avec addition d'un suffixe "b". Sur les figures 5, 6 et 7, le pieu enfoncé est une paleplanche classique 10b. Le revêtement 16b peut être un élément en forme de U relié à la base du pieu 10b et puisque ce dernier est électriquement conducteur, le revêtement 16b est électriquement isolé du pieu 10b par un isolement électrique convenable quelconque 20b.Ici encore, le conducteur électriquement isolé positif 22 est relié à la borne positive d'un générateur (non représenté) et de préférence un second conducteur 28b est relié au pieu îCb et à la borne négative d'un générateur de courant continu (non représenté). Le fonctionnement et le résultat du mode de réalisation représenté sur les figures 5, 6 et 7, sont similaires à ceux représentes sur les figures 1 à 4. On se réfère à présent aux figures 8 et 9, sur lesquelles est mieux représenté l'utilisation de la presente invention pour favoriser l'enfoncement d'un pieu non conducteur. Des parties correspondant à celles des figures 1 à 4 sont référencées de façon similaire avec l'addition du suffixe "c't. ainsi, le pieu îOc qui est non conducteur, tel oue du breton, du bois ou de la matière plastique, est enfoncé dans le sol 12 à travers l'eau 14. Un revêtement conducteur 16c est relié au bas du pieu 10c. Puisque le pieu 10c est non conducteur, il n'est pas né- cessaire d'isoler le revêtement conducteur 16c du pieu 10c.Un premier conducteur isolé 22c est connecté entre le revêtent 16c et la borne négative 26c du générateur 18c. Un second conducteur 28c, qui nIa pas besoin d'être isolé, est relié à une anode 40 positionnée dans l'eau 14. Avec le générateur 18c appliquant une tension, un courant circulera de l'anode 40 à travers l'eau 14 vers le bas le long du bord extérieur du pieu 10c pour suivre le trajet électrique le plus court jusqu'au revêtement 16c en déplaçant l'eau le long des bords extérieurs du pieu vioc. Dans ce cas, l'eau est attirée vers le revêtement 16c et tendra à suivre le chemin de moindre résistance qui se trouvera le long du sol antérieurement mouillé et perturbé adjacent à l'extérieur du pieu 10c.Lorsqu'il existe de l'eau 14 au-dessus du sol 12, la tendance sera pour cette eau de s'écouler vers le bas le long de l'extérieur du pieu 1Oc jusqu'au revêtement 16c. S'il n'existe pas d'eau naturelle, une petite cavité est pratiquée dans le sol 12 autour de l'exté- rieur du pieu 1Oc et de l'eau est ajoutée pour assurer un déplacement important d'humidité le long de la surface extérieure du pieu lOc et réduire la résistance au cisaillement du sol adjacent au pieu vioc. Après que le pieu 10c ait été enfoncé à sa profondeur correcte, la polarité du générateur 18c est inversée pour assécher le sol autour du revêtement 16c de façon permanente0 Après coupure du générateur 18c, le sol autour du pieu îOc enfoncé atteindra une condition d'équilibre d'humidité avec le sol environnant 12. La présente invention est, par conséquent, bien adaptée pour obtenir les objets et atteindre les buts et avantages mentionnés ainsi que d'autresishérents. Bien que des modes de réalisation présentement préférés de l'invention aient été donnés dans un but descriptif, de nombreuses modifications de détail de structure, disposition de pièces, et des opérations du procédé apparaRtront facilement à l'homme de l'art et son englobées dans le cadre de l'invention. REVENDICAUIONS 1) Procédé pour favoriser l'enfoncement dun pieu dans un sol contenant de liteau, dans lequel on fixe au bas du pieu, un revêtement électriquement conducteur, on relie ce revêtement à une source d'énergie électrique continue au moyen d'un conducteur électrique isolé et on relie cette source, par un second conducteur électrique à un endroit espacé du revêtement conducteur et situé au-dessus de lui. 2) Appareil pour favoriser l'enfoncement d'un pieu dans un sol ayant une nappe d'eau au-dessus de sa surface, caractérisé en ce qu'il comporte un revêtement électriquement conducteur relié au bas du pieu, une source d'énergie électrique continue, un conducteur électrique isolé relié entre la borne négative de la source d'énergie et le revêtement conducteur, un second conducteur électrique relié à la borne positive de la source d'énergie et placé dans l'eau et en communication électrique par l'intermédiaire du sol avec le revêtement pour déplacer l'eau vers le bas le long de l'extérieur du pieu, de telle sorte qu'une friction entre le pieu et le sol soit réduite, facilitant l'enfoncement du pieu à travers le sol. 3) Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le pieu est creux et en ce que le revêtement comprend une ouverture verticale le traversant pour exposer à la fois l'intérieur et l'extérieur du pieu à l'eau du sol. 4) Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le revêtement est de forme conique avec l'extrémité du cône dirigée vers le bas. 5) Appareil en vue de favoriser l'enfoncement d'un pieu électriquement conducteur dans un sol contenant de l'eau, caractérisé en ce qu'il comporte un revêtement électriquement conducteur relié au bas du pieu mais électriquement isolé de celui-ci, une source d'énergie électrique continue, un conducteur électrique isolé connecté entre -la borne positive de la source d'énergie et le revêtement conducteur, et un second conducteur électrique relié à la borne négative de la source d'énergie et se terminant en un endroit espacé de mais en communication électrique, par l'intermédiaire du sol, avec le revêtement, de telle sorte qu'une friction entre le pieu et le sol est réduite. 6) Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que la seconde terminaison du conducteur électrique est reliée au pieu. 7) Appareil en vue de favoriser l'enfoncement d'un pieu électriquement non conducteur dans un sol ayant une nappe d'eau autour du pieu et au-dessus de la surface du sol, caractérisé en ce qu'il comporte un revêtement électriquement conducteur relié au bas du pieu, une source d'énergie électrique continue, un conducteur électrique isolé connecté entre la borne négative de la source d'énergie et le revêtement conducteur, une anode placée dans l'eau et un second conducteur électrique connecté entre l'anode etta borne positive de la source d'énergie pour déplacer l'eau vers le bas le long de l'extérieur du pieu vers le revêtement de telle sorte qu'une friction entre le pieu et le sol soit réduite. 8) Appareil selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que le revêtement est fixé au pieu.