Brevet FR2535758A1 — publié le 19840511

La présente invention concerne un dispositif de mesure des profondeurs d'ameublissement. Ce dispositif permet notamment d'étudier les profondeurs d'affouillement qui se produisent contre les piles et les culées de pont pendant les crues. On sait en effet que la connaissance de ces profondeurs est une donnée importante pour les projets de fondation des ouvrages d'art franchissant des lits de rivière. Ces affouillements sont provoqués par le charriage, par les turbulences dues aux obstacles cons titués par les piles et culées, par les rétrécissements éventuels du lit et enfin par des phénomènes possibles de boulance résultant de gradients hydrauliques ascendants. Les mesures effectuées jusqu'à présent, par écho-sondeurs ou traceurs, ne rendent compte que des matériaux complètement entraînés et ne permettent de connaître que le vide créé par l'affouillement, et non la profondeur maximale à laquelle les alluvions, sans être véritablement entraînées, perdent leur portance. Les formules de calcul actuellement proposées pour l'estimation des affouillements s'appuient soit sur des observations in situ qui ne correspondent pas forcément aux cas les plus défavorables, soit sur des mesures sur modèles qui ne peuvent rigoureusement respecter les conditions de similitude. De plus, outre l'estimation de ces données au moment de l'exécution de l'ouvrage d'art, il serait souhaitable de pouvoir procéder à une mesure au cours du temps, notamment sur des ouvrages déjà existants, en vue de pouvoir surveiller et dëtecter à temps toute perte de portance des alluvions. A cette fin, l'invention propose un dispositif comportant : un tube vertical enfoncé sur toute la profondeur de la zone à sonder ; une série de pressiomètres répartis sur toute la longueur du tube, comportant un élément déformable radialement sous l'effet de la baisse de portance locale de la zone à l'endroit du pressiomètre ainsi que des moyens de mesure des déformations subies par les éléments déformables de ces pressiomètres. Les éléments déformables des pressiomètres sont de préférence des membranes soumises, sur leur face intérieure, à une pression statique permanente équilibrant la contre-pression de portance locale. Ainsi, cet élément déformable sollicite la butée des alluvions et permet, en observant sa déformation, de connaître la profondeur à laquelle ces alluvions perdent toute butée. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée cidessous, faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels la figure 1 est une vue d'ensemble du dispositif placé au droit d'une pile de pont la figure 2 est une vue de détail d'un des pressiometres du dispositif, la figure 3 est une vue schématique-des moyens de mesure des déformations subies par les membranes des pressiomètres, les figures 4 et 5 montrent des détails de réalisation du tube lorsque celui-ci doit être enfoncé dans la zone à sonder par lançage à l'eau sous forte pression. Sur la figure 1, on peut voir la pile 10 d'un pont dont les fondations sont établies dans le lit 20 d'une rivière. A proximité de cette pile, on a enfoncé le dispositif de mesure 30 selon l'invention sur toute la profondeur de la zone à sonder. La partie émergente du dispositif est protégée contre les chocs des corps flottants par un grillage ajouré 31 sur toute la hauteur comprise entre le niveau d'étiage 41 et le niveau de crue 42. Un écho-sondeur 50 permet de connaître éventuellement la profondeur H jusqu'à laquelle les alluvions ont été entraînées. Le dispositif de mesure 30 se compose d'une série de pressiomètres 32, de preférence sous forme de manchons disposés régulièrement le long d'un tube rigide 33, par exemple disposés tous les mètres. La figure 2 montre le détail de ces manchons pressiomètriques : sur le tube 33 a été disposée une membrane 34 élastiquement déformable, en forme de manchon, retenue à ses deux extrémités contre le tube 33 par des bagues 35, 36. La partie centrale de la membrane 34 communique avec une chambre de mesure annulaire 37 par l'intermédiaire dJouvertures38 pratiquéS dans le tube. La chambre de mesure 37 est remplie d'-un liquide, par exemple d'eau, et elle est reliée à deux conduites 39, 40 permettant sa mise en communication avec le dispositif de mesure situé à l'extérieur du tube. Le diamètre D du tube doit être tel qu'il permette le passage, à l'intérieur du tube, de toutes les paires de conduites 39, 40 reliées à chacun des manchons pressiomètriques, par exemple une quarantaine de tuyaux pour une profondeur de mesure d'une vingtaine de mètres avec un manchon pressiométrique tous les mètres. La figure 3 montre le dispositif de mesure 60 proposé. Toutes les conduites 39 des pressiomètres sont reliées ensemble, par une conduite commune 61, à un vase d'expansion 62. Chacune des conduites 40 est reliée à une burette volumétrique 63 permettant de visualiser les variations de volume dans la chambre 37 de chacun des pressiomètres. Une réserve de remplissage 64 permet, après ouverture d'un robinet 65, d'assurer le remplissage de chacun des manchons pressiomètriques. Enfin, un bouchon d'huile 66 évite les effets de l'évaporation dans les burettes. Le fonctionnement de ensemble est le suivant grâce à la réserve 64, on alimente, par l'intermédiaire de la conduite 40, la chambre 37 de chacun des pressiomètres, de manière à exercer, sur l'intérieur de la membrane 34, une pression statique permanente, la déformation de la membrane 34 étant limitée par la contrepression de butée des alluvions environnantes. Dans le cas d'un brutal affaiblissement de la butée, la pression statique exercée déformerait de manière sensible la membrane (position 34') et l'augmentation de volume consécutive dans la chambre 37 apparaîtrait immédiatement dans la burette volumétrique 63 correspondante. En examinant le nombre de burettes dans lesquelles se produit une variation volumétrique, on peut connaître immédiatement la profondeur jusqu'à laquelle il y a-eu ameublissement des alluvions. Pour la mise en place du dispositif de mesure, on peut enfoncer le tube par battage (si l'ensemble tubemanchons est suffisamment robuste), ou bien par forage préalable analogue à celui d'un pieu et dans lequel on procéderait à la remise en place des alluvions extraites, de manière à reconstituer contre les manchons la butée des alluvions naturelles. Un autre moyen consiste à enfoncer le tube par lançage à l'eau sous forte pression. Il est alors avantageux de munir ce tube d'une tête conique 70 (figure 5) munie de gicleurs 71. I1 est souhaitable de prévoir également des gicleurs 72 (figure 4) sur les différents raccords du tube pour réduire le frottement latéral REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure des profondeurs d'ameublissement, caractérisé en ce qu'il comporte un tube (33) vertical, enfoncé sur toute la profondeur de la zone à sonder, une série de pressiomètres (32) répartis sur toute la longueur du tube, comportant chacun un élément (34) déformable radialement sous l'effet de la baisse de portance locale de la zone à l'endroit du pressiomètre, des moyens de mesure (60) des déformations subies par les éléments déformables de ces pressiometres. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments déformables des pressiomètres sont des membranes soumises, sur leur face intérieure, à une pression statique permanente équilibrant la contre-pression de portance locale. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la mesure des déformations de la membrane est une mesure volumétrique du fluide fournissant la pression statique permanente. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément déformable a la forme d'un manchon entourant le tube. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le tube est enfoncé par battage dans la zone à sonder. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le tube est mis en place dans un forage préalablement réalisé dans la zone à sonder, avec remise en place des matériaux extraits. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le tube est enfoncé dans la zone à sonder par lançage à l'eau sous forte pression. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le tube comporte, à sa partie inférieure, une tête (70) conique munie de gicleurs (71). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le tube comporte en outre des gicleurs latéraux (72).