Brevet FR2435025A1 — publié le 19800328

La présente invention est relative à la mesure en continu de la pression régnant dans un espace et elle trouve des applications particulièrement interessantes aux travaux de génie civil et du bttiment, par exemple à la mesure de la pression dans des espaces généralement inacessibles tels que l'espace annulaire qui sépare un pieu ou un tubage des parois d'un forage, l'intérieur même dun corps creux tel qutun tubage ou encore un sol ou un remblai en cours de tassement t Jusqu'à ce jour, les mesures de ce genre étaient faites soit à l'aide de capteurs de pression souvent électroniques, done compliqués et fragiles, soit à l'aide de traceurs radioactifs. Dans le cas, notamment, du contetle de remplissage deux espace au moyen d'un fluide (ciment, gel, résine, etc.), cette deznière méthode conduit à bien des erreurs du fait que, généralement, seuls les premiers volumes de fluide envoyés dans ledit espace sont traités. Or, ces premiers volumes peuvent rester au fond ou se perdre dans une couche perméable et l'on concluera que le fluide ne remonte pas alors que la remontée s'effectue normalement. Il peut aussi se faire que le fluide remonte selon des chemins privi légués sans remplacer le fluide pr4eddent sur toute la section de l'espace et l'on concluera à tort que la remontée est correcte. La présente invention a pour principal objectif de remédier à ces inconvénients et, à cet effet, elle propose de placer, dans 11 espace oW lton veut mesurer la pression, un dispo sitif de mesure comportant une cellule dont au moins une paroi est déformable (par exemple constituée par une membrane souple et imperméable) et qui peut titre remplie d'un fluide de mesure tel que de l'eau, ladite cellule étant reliée par une conduite à un appareil de mesure de pression tel qu'un maDombtre. Â toute variation ## de la densité du fluide qui garnit l'espace, sur une hauteur h au dessus de la paroi déformable, due par exemple au remplacement du fluide initial par un nouveau fluide sur cette même hauteur, correspond une variation a ## de la pression exercée sur ladite paroi, cette variation étant mesurée par ltappareil de mesure installé en surface sur l'aire de travail. Sa simplicité même et le fait qu'on peut le réaliser au moyen d'éléments robustes sans électronique ou autres causes de fragilité, mettent le dispositif à l'abri des pannes, pour autant que la conduite ne soit pas endommagée lors de la mise en place du dispositif. Par ailleurs, la pression étant une moyenne prise sur la surface de la paroi déformable, le risque de lire une pression due à une remontée partielle de produit selon un chemin privilégié est pratiquement annulé. Dans le cas du remplissage d'un espace annulaire entourant un tubage ou du remplissage du tubage lui-même, la cellule est avantageusement disposée le long de la périphérie externe ou interne du tubage, ce dernier pouvant constituer l'une dea parois de la cellule ou contribuer à la protection de celle-ci. Lorsqu'il s'agit de mesurer la surpression du sol ou d'un remblai, on place la cellule à l'endroit voulu, la conduite étant reliée à l'aire de travail. la surpression est liée à la pression totale si la paroi déformable est sous l'influence directe du sol ou à la pression interstitielle si ladite paroi est protégée par un élément perforé qui ne laisse pas passer le sol mais joue le rtle de filtre La description qui va suivre,en regard du dessin annexé donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention est réalisée, les particularités qui ressortent, tant du dessin que du texte, faisant, bien entendu, partie de ladite invention. La figure 1 est une vue schématique en perspective d'un dispositif conforme à l'invention. la figure 2 est une perspective de détail avec coupe partielle des extrémités de la cellule de pression. les figures 3 à 5 sont des perspectives partielles avec coupe concernant des variantes. Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures 1 et 2, on veut mesurer les variations de pression dans l'espace annulaire 1 ménagé entre un forage 2 et un corps 3 qui peut être, par exemple, un tubage métallique ou un pieu. On utilise à cet effet une cellule de pression 4 qui entoure le corps 3 et qui est reliée par une conduite 5 à un instrumen/de mesure de pression, tel qu'un manomètre, suivi d'une vanne 7. Comme le montre mieux la figure 2, la cellule de presint 4 comporte deux anneaux 8 et 9 fixés de mazilere étanche, par exemple par soudure, autour du corps 3, à distance l'un de l'autre. Sur leurs faces qui se font vis à vis, les anneaux 8 et 9 comportent des feuillures 10, il et, dans ces feuillures, sont engagées les extrémités respectives d'une membrane tubulaire 12 souple et imperméable, qui entoure le corps 3. la membrane 12 est serrée sur les feuillures 10 et il au moyen de garnitures annulaires étanches 13 et 14. 1a chambre 15, ainsi formée entre le corps 3, les anneaux 8, 9 et la membrane 12, communique avec la conduite 5 de mesure de pression grâce à un canal 16 foré dans 1' vanneau 8 et à un raccord 17. Sur l'anneau 8 est encore prévue une entrée 18 que l'on voit sur la figure 1. Cette entrée, munie d'un clapet anti-retour ou qui peut titre obturée par un bouchon (non représentés), permet d'injecter du fluide dans la chambre 15 afin de la purger d'air, opération que l'on peut faire avant l misse en place de l'appa- reil. On pourrait aussi effectuer ladite opération de purge après la mise en place, en prévoyant une conduite (non représentée) qui relierait ltentrée 18 à l'aire de travail. 1a membrane tubulaire 12 est protégée du milieu exté- rieur par une feuille tubulaire perméable 19 disposée par dessus les garnitures étanches 13 et 14 et par un tube 20 percé de trous 21 et fixé, par exemple soudé, aux anneaux 8 et 9. Lorsque le corps 3 est un tubage métallique, la portion de ce corps qui porte la cellule de pression peut être fabriquée à part et réunie aux portions adjacentes du tubage par des joints convenables 22 et 23 comme le montre la figure 1. la ellule 4 pourrait aussi être réalisée au moyen d'un corps tubulaire de diamètre intérieur légèrement plus grand que le diamètre extérieur du corps 9, auquel seraient fixés les anneaux 8 et 9 et que lton mettrait en place par coulissement autour du corps 3, une simple fixation, par exemple par soudure, permettant de solidariser la cellule du corps. Dans la variante de la figure 3, les anneaux 8 et 9 sont fixés sur la face alterne du tubage 3. La structure de la cellule 4 est la meAme que celle que l'on a décrite précédemment, les divers éléments se retrouvant toutefois diriges vers l'intérieur du tubage. Sur les figures 4 et 5, on utilise une portion du tubage 3 percée de trous 24 pour former la paroi de la cellule en contact avec le fluide dont on veut mesurer la pressions Les anneaux 8 et 9 peuvent être fixés soit à l'extérieur du tubage (figure 4), soit à l'intérieur (figure 5). la cellule est fermée au moyen dune paroi tubulaire 25 non perforée, concentrique au tubage 3. Pour le reste, rien n'est changé. Le dispositif que l'on vient de décrire peut être utilise' comme suit. L'air contenu dans la cellule est d'abord purgé et remplacé par un fluide convenable, par exemple de l'eau, et l'on met le dispositif à zéro en ouvrant et en déplaçant vers le haut ou vers le bas la vanne 7 åusqutà obtenir l'équilibre des pressions sur les deux faces de la membrane 12. On immobilise et on ferme alors la vanne 7. Si l'on suppose qutinitialement le forage (dans le cas des figures 1, 2 et 5)! ou le tubage (dans le cas des figures 3 et 4) est rempli d'un liquide de densité #o et qu'on chasse ce liquide au moyen d'un produit de densité #c supérieure à #o, il se produit une augmentation de pression aP qu'on peut lire sur le manomètre 6. Si la chasse est effectuée sur une hauteur h au dessus du point de mesure, on obtient à l'équilibre : = h(#c - oW d'ou' On peut donc calculer la hauteur de remplissage du forage ou du tubage. il va de soi que les modes de réalisation décrits n'ont été donnés qu'à titre d'exemples et qu'on pourrait les modifier, notamment par substitution d'équivalents techniques, sans que l'on sorte pour cela du cadre de la présente invention. REDI CÂTI ONS 1. Dispositif de mesure de variation de pression dans un espace, notamment un espace inacoessible, caractérisé en ce qu'il comporte une cellule dont au moins une paroi est déformable et qui peut titre remplie d'un fluide de mesure, ladite cellule étant reliée par une conduite à un appareil de mesure de pression tel qu'un manomètre. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite paroi est constituée par une membrane souple et imperméable. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérise en ce que la paroi déformable est protégée par une paroi perforée. 4. Diapositif selon l'une quelconque des revendications i à 3, caractérisé en ce que la paroi déformable est protégée par une feuille perméable aux fluides. 5. Dispositif selon l'une queleonque des revendications I à 4, applicable à la mesure de pressions dans 1' espace annu- faire qui entoure un corps ou à l'intérieur d'un corps creux, caractérisé en ce que la cellule est disposée le long de la périphérie externe ou interne du corps. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la paroi déformable est constituée par une membrane tubulaire 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la cellule comprend deux anneaux espacés l'un de l'autre, sur lesquels est montée la membrane tubulaire, lesdits anneaux étant solidaires d*rune paroi annulaire rigide et imperméable. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la paroi annulaire fait partie du corps au wLainage duquel on veut effectuer la mesure. 9. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les anneaux servent également au montage' d'une paroi annulaire perforée servant à protéger la membrane tubulaire. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en que la paroi annulaire perforée fait partie du corps au voisinage duquel on veut effectuer la mesure. 11. Dispositif selon l'une des revendications 8 ou 10, caracterisé en ce que la paroi annulaire est intercalée entre deux tronçons du corps auxquelles elle est assemblée. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à il, caractérisé en ce que la cellule comporte un orifice permettant d' injecter un fluide, la conduite présentant une vanne en aval de l'appareil de mesure de pression.