Brevet FR2470375A1 — publié le 19810529

La présente invention se rapporte à un procédé et à un dispositif pour la prise d'échantillon de roche terrestre et le forage de roches au moyen d'une sondeuse à percussion. Dans des sondages géotechniques, on doit normalement contrôler si une roche se trouve à trois ou quatre mètres en dessous de la surface du sol. Les équipements de sondage qui sont normalement utilisés ne sont souvent pas capables de pénétrer à la profondeur souhaitée. Par conséquent, il faut un équipement de forage de roche dures pour vérifier si l'arrêt de la sondeuse est provoqué par un bloc ou par la roche. Les géotechniciens, par conséquent, veulent un équipement auxiliaire et simple leur permettant d'effectuer les opérations de forage requises pour déterminer la position de la surface de la roche (prise d'échantillon de roche terrestre) avec le mEme équipement que celui s'appliquant à d'autres sondages géotechniques. La présente invention permet d'effectuer une prise d'échantillon de roche terrestre et le forage de roches au moyen d'un collier pour sondagesgéotochniquescomplété d'un marteau hydraulique, d'un équipement de forage de rochesen extension d'un récipient pour la préparation et l'alimentation en liquide de rinçage vers l'équipement de forage. Ainsi, la présente invention se rapporte à un procédé, dans la prise d'échantillon de roche terrestre et le forage de roches au moyen d'une sondeuse à percussion, ou un liquide thixotropique, de préférence un mélange de bentonite et d'eau aux proportions appropriées, est utilisé pour le transport du matériau libéré par le forage, vers le haut, en dehors du trou de sondage et tour stabiliser la partie du trou de sondage qui est foré dans la terre, ce liquide étant forcé à s'écouler vers le bas dans un canal vertical vers des canaux de rinçage dans le trépan. Selon ce procédé, ce liquide est amené à basse pression à un canal d'alimentation dans un adaptateur à tige associé à un équipement de forage de rochespsr une tête de rinçage, il passe par un clapet de retenue monté dans le canal d'alimentation et empêchant l'écoulement de retour, et du canal d'alimentation à un canal vertical dans l'adaptateur et la tige de forage, et à l'extrémité supérieure duquel est prévu un piston de pompage pressé vers le haut par la pression sur une distance au-dessus du plan, contre lequel le piston de percussion de la sondeuse à percussion fait impact, ensuite le piston de percussion est forcé à faire redescendre le piston de pompage dans l'adaptateur, et à chaque course un à-coup très fort de pression est produit dans le liquide enfermé dans.l'équipe- ment de forage par le clapet, ces à-coupsde pression faisant avancer le liquide dans la tige de forage, pressant le liquide et le matériau libéré par le forage hors des canaux de rinçage dans le trépan et forçant le liquide avec le matériau libéré à remonter entre la tige de forage et la paroi du trou de sondage. La présente invention se rapporte de plus à un dispositif pour la prise d'échantillon de roche terrestre et le forage de roches par une sondeuse à percussion, où un liquide thixotropique est destiné à être amené et utilisé pour le transport du matériau libéré par le forage, vers le haut hors du trou de sondage, ce liquide étant destiné à descendre dans un canal vertical.Ce dispositif comprend un adaptateur de tige , où est prévu un canal d'alimentation avec un clapet ne retenue, ce clapet ne permettant un écoulement de liquide que dans l'adaptateur, et à l'extrémité supérieure duquel est prévu un piston de pompage qui par le liquide fourni, est pressé vers le haut, à une position à laquelle sa surface supérieure est placée au-dessus de la surface supérieure de l'adaptateur contre laquelle le piston de percussion d'une sondeuse à percussion est destiné à frapper, et ce piston de pompage produit une très forte pression dans le liquide dans le canal vertical quand le piston de percussion frappe contre la surface supérieure de l'adaptateur et ainsi du piston de pompage. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaitront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention, et dans lesquels - la figure la montre, d'une façon schématique, les conditions dans un trou de sondage lors d'une prise d'échantillon de roche terrestre selon l'invention - la figure lb montre la coupe dans le rectangle A de la figure la à échelle agrandie - la figure lc montre la coupe dans le rectangle B de la figure la à échelle agrandie - la figure 2 montre d'une façon schématique la partie supérieure de l'équipement de forage lors de la prise d'échantillon de roche terrestre selon l'invention. Lors de la prise d'échantillon d'une roche terrestre, les problèmes principaux sont d'abord d'empêcher la partie de trou de sondage foré dan la terre de s'affaisser, et deuxièmement de transporter le matériau libéré par le forage, vers le haut, hors du trou. Dans une solution commune à ces deux problèmes, on utilise, lors du forage, un liquide de rinçage et de stabilisation d'un type spécial. Ce liquide doit être thixotropique et avoir une densité apparente qui ne diffère pas trop de la densité apparente des matériaucde la terre, dans lesquels a lieu le forage. On obtient un liquide thixotropique par mélange de proportions appropriées de bentonite et d'eau. Etant donné la thixotropie du liquide, le matériau libéré par le forage est maintenu en suspension dans le liquide même si ce liquide a une vitesse très lente de remontée. Une lente vitesse d'écoulement implique une faible consommation du liquide. On peut mentionner, comme exemple, une consommation de liquide de 20 à 30 litres pour un trou de sondage de l'ordre de huit mètres de profondeur en utilisant un trépan de 38 mm. Le liquide contiendra une grande quantité de matériaux libérés par le forage, ce qui augmente sa densité apparente et améliore sa capacité de stabiliser le trou de sondage.La présente invention résoud le problème de l'écoulement lent du liquide thixotropique relativement visqueux dans les canaux étroits de rinçage de l'équipement de forage, sans risque de boucher les canaux. Sur la figure la, il est montré un trou de sondage Il où une tige 8 avec trépan associé 9 est placée. Différentes conditions de la terre, de la pierre et de la roche sont illustrées d'une façon schématique vers le bas à partir du haut. Sur la figure lb apparaît également un canal de liquide avec un liquide~7 dans la tige 8. La figure lc montre de plus les canaux de rinçage 12 dans le trépan 9. La figure 2 montre de façon schématique la partie supérieure de l'équipement de forage lors d'une prise d'échantillon de roche terrestre selon l'invention. L'adaptateur I est vissé sur la tige creuse de forage 8. Sur cet adaptateur 1 est attachée la tête de rinçage 3. Sur cette tête 3 est placé un tube d'alimentation 16 du liquide vers le canal d'alimentation 2 de l'adaptateur 1. Ce canal 2 débouche dans un canal axial 5. Entre le canal d'alimentations et le canal axial 5 est prévu un clapet de retenue 4 afin que le liquide ne puisse passer que du canal 2 vers le canal 5. A la partie extrême supérieure de l'adaptateur 1 est prévu un piston de pompage 6. Un anneau de verrouillage 15 empêche le piston de pompage de pouvoir être pressé hors de l'adaptateur 7, Dans sa position la plus élevée, le piston 6 fait saillie vers le haut sur une certaine distance au-dessus du plan supérieur 13 de l'adaptateur 1, et contre ce plan le piston de percussion 14 d'une sondeuse à percussion est destiné à frapper. Selon la présente invention, le mode de fonctionnement du dispositif décrit est le suivant. Un liquide à basse pression est amené au canal d'alimentation 2 de l'adaptateur 1 par la tête de rinçage 3. Dans ce canal est monté un clapet de retenue 4. Le canal d'alimentation débouche dans un canal axial 5 de l'adaptateur, à l'extrémité supérieure duquel est attaché un piston de pompage 6. Quand le piston de percussion 14 de la sondeuse à percussion a été élevé, le piston de pompage 6 est pressé par la basse pression vers le haut, sur une certaine distance au-dessus du plan 13, contre lequel le piston 14 est destiné à frapper. Le piston de percussion, avant son arrivée sur l'adaptateur, fait descendre le piston de pompage dans 1'adaptatelv produisant ainsi un très fort à-coup de pression dans le liquide enfermé dans l'équipement de forage par le clapet 4.Les à-coups de pression produits à chaque course du piston de percussion font avancer le liquide dans la tige creuse de forage, pressent le liquide et le matériau libérés par le forage hors des canaux de rinçage 12 dans le trépan 9 et forcent le liquide et le matériau libéré par le forage à remonter entre la tige 8 et la paroi Il du trou de sondage. L'anneau de verrouillage 15 empêche le piston 6 d'être pressé hors de l'adaptateur quand la sondeuse à percussion est élevée. Ainsi, grâce à l'invention, le liquide avance par intermittence et à une très forte pression, évitant ainsi que les canaux de rinçage ne puissent être bouchés. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée0 R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé pour la prise d'échantillon de roche terrestre et le forage de roches au moyen d'une sondeuse à percussion, du type où un liquide thixotropique, de préférence un mélange de bentonite et d'eau à des proportions appropriées, est utilisé pour transporter le matériau libéré par le forage, vers le haut, hors du trou de sondage et pour stabiliser la partie du trou de sondage qui est forée dans la terre, ce liquide étant forcé à s'écouler vers le bas dans un canal vertical jusqutà des canaux de rinçage dans le trépan, caractérisé en ce que ledit liquide est amené à basse pression à un canal d'alimentation (2) dans un adaptateurde tige (1) associé à l'équipement de forage par une tette de rinçage (3), il passe par un clapet de retenue (4) monté dans le canal d'alimentation et empêchant un écoulement de retour , et ensuite du canal d'alimentation vers un canal vertical (5) dans l'adaptateur et la tige de forage, et en ce qu'à l'extrémité supérieure dudit canal (5) est prévu un piston de pompage (6) forcé à être pressé vers le haut par la pression sur une certaine distance au-dessus du plan (13) contre lequel le piston à percussion (14) de la sondeuse à percussion frappe, ensuite ledit piston à percussion est forcé à faire descendre le piston de pompage (6) dans l'adaptateur (1), vers le bas, ainsi à chaque course est produit un à-coup très fort de pressioedans le liquide enfermé dans l'équipement de forage par le clapet (4), ces à-coups de pression faisant avancer le liquide dans la tige de forage, pressant le liquide et le matériau libéré par le forage hors des canaux de rinçage dans le trépan et forçant le liquide avec le matériau libéré par le forage à remonter entrela tige de forage (8) et la paroi du trou de sondage (11). 2. Dispositif pour la prise d'échantillon de roche terrestre et le forage de roches au moyen d'une sondeuse à percussion, du type où un liquide thixotropique est destiné à être amené et utilisé pour transporter un matériau libéré par le forage, vers le haut, hors du trou de sondage, ledit liquide étant destiné à descendre dans un canal vertical, caractérisé en ce qu'il comprend un adaptateur (1) à tige où est placé un canal d'alimentation (2) avec un clapet (4), ledit clapet ne permettant le transport du liquide que dans l'adaptateur (1), et à l'extrémité supérieure duquel est prévu un piston de pompage (6) pour être pressé vers le haut par le liquide amené,jusqu'à une position où sa surface supérieure est placée au-dessus de la surface supérieure (13) dudit adaptateur (1), et en ce que sur cette surface, le piston de percussion (14) d'une sondeuse à percussion est destiné à frapper, ledit pston de pompage produisant une très haute pression dans le liquide dans le canal vertical quand ledit piston de percussion (14) frappe contre la surface supérieure dudit adaptateur (1) et ainsi dudit piston de pompage (6).