Brevet FR2696003A1 — publié le 19940325

La présente invention concerne un dispositif permettant de: 1) mesurer la pression interstitielle au voisinage et au niveau de déformation maximale de membrane d'un des appareils actuellement utilisé et qui exerce une pression horizontale sur sa partie de membrane. Les appareils à membrane actuellement utilisés sont soit mini soit standard. Ils peuvent être groupés en deux catégories principales: Soit un tube en membrane dont on mesure le changement de volume, soit une partie latérale de l'appareil en membrane dont on mesure les déformations. Dans les deux cas et en mesurant les changements de volume ou les déformations en fonction des changements de pression horizontale excercée sur la membrane on détermine à l'aide de cet appareil la capacité portante et le tassement du sol. En adaptant le nouvel appareil sur l'un des appareils à membrane utilisés actuellement et précédemment cités, en fonction des changements de mesure de la pression interstitielle relevés par l'appareil object de la présente invention et les changements des mesures obtenus par l'appareil actuellement utilisé, on peut déterminer la capacité portante et le tassement du sol avec précision et selon une méthode scientifique sans recourir à des formules empiriques basées sur l'expérience et les déductions tel que pratiqué actuellement, 2) résoudre le problème du colmatage. Différentes techniques sont utilisées pour étudier les caractéristiques de mécanique du sol, ainsi que la capacité portante et le tassement du sol dont: 1-1) Pénétration dans le sol par l'intermédiaire de tube vertical terminé par un tube en membrane alimentée par un liquide sous pression. L'augmentation de la pression de ce liquide fait gonfler la membrane. Pour chaque mètre de profondeur, on arrête la pénétration du système pour déterminer la capacité portante par la relation entre les mesures de changement de la pression antérieure et le changement du volume de la membrane. L'inconvénient de ce type d'appareils: a) l'inexistance des mesures de la pression interstitielle, b) la détermination de la capacité portante et le tassement dépendent des expériences et des déductions, c) ce genre d'essai nécessite un temps assez long sur le site. 1-2) Un autre appareil ressemble à l'appareil décrit ci dessus en "1", sa technique est de faire passer une membrane dans un forage, suivie des mêmes étapes de la précédente procédure. Cet appareil a les mêmes inconvénients que le premier. 2) Une autre technique peut être exécutée soit par pénétrtion ou par le passage d'une membrane à l'intérieur d'un forage tel que dans la première technique décrite ci-dessus en 1-1 et 1-2. Mais cette technique diffère de la précédente en ce que la membrane fait partie intégrate latéralement de l'appareil; les mesures se font ainsi: Tous les 15 à 20 cm dans la profondeur du sol on stoppe la pénétration et on mesure la pression sur la membrane jusq'à ce qu'on arrive à une déformation de 1,1 mm de la membrane. De même, on mesure la pression sur la membrane lors de son retour à sa position initiale, on détermine ainsi la capacité portante et le tassement du sol. Ce genre d'expérience a le même inconvénient que celui décrit dans la technique ci-dessus 1-1 et 1-2 mais ce distingue par le peu de temps nécessaire pour son exécution sur le site. 3) Une autre technique consiste en un tube vertical terminé par un cône de pierre poreuse; on fait le pénétrer dans le sol avec une vitesse connue, on mesure la résistance du sol contre la pénétration du tube pour déterminer la capacité portante. Devant cette méthode apparaît le problème de colmatage qui empêche de mesurer la pression interstitielle. Le dispositif selon l'invention est l'implantation du nouvel appareil dont, ci-après la nomenclature sur les appareils décrits en 1 et en 2 ci-dessus; ce disposi tif nous permet de: i - résoudre et régler le problème du colmatage, ii - mesurer la pression interstitielle, iii - déterminer la capacité portante et le tassement du sol par des calculs basés sur des théories scientifiques non sur des expériences ou des déductions. Détail explicatif du dessin de l'invention avec ses différentes parties ci-aprés de 1/7 à 7/7 1/7 fig (1) : montre l'assemblage globale du systèm actuellement utilisè pour l'étude de la mécanique des sols. (7) : Un appareil courant à membrane que l'on adjoint à l'extrémité du tube vertical. (18) : L'appareil object de l'invention piezomètre incliné - qui est fixé juste audessus de l'appareil (7). (6) : Niveau de mesure auquel on stoppe la péné tration de l'intermédiaire dans le sol. Ce niveau de mesure se répète tous les 20 ou 100 cm par rapport à la surface du sol, et ce selon le type d'appareil utilisé (7). 2/7 fig (2) : une prespective du nouvel appareil (18) 4/7 : coupe verticale suivant S-S 3/7 : prespective de la coupe S-S fig. (2), la coupe S-S et sa prespective montrent les quatre canalisations du nouvel appareil (18) canalisation (1) & (3) ressource de pression pour faire sortir et rentrer du tube de manoeuvre (12) du piston (8) canalisation (4) ressource de la pression qui nous est fournie par la pression horizontale de l'appareil (7) canalisation (2) comprend deux voies - une pour raccorder le capteur dans le piezomètre (5) à l'ordinateur (15) (fig. (1)) - l'autre voie pour fournir du fluide sous pression qui nettoie la pierre poreuse du piezomètre (5) (5) : le piezomètre ( pierre poreuse contient un capteur) (8) : piston à l'extrémité de son tube de manoeuvre (12) est le piezomètre (5) (20) : espace autour de la pierre poreuse (5) soit (détail(F) page 6/7) dans le cas d'appareil (7) (page 1/7) d'un diamètre inférieur ou égal à 4.5 cm, ou (détail (F1) page 7/7) dans le cas d'appareil (7) d'un diamétre supérieur à 4.5 cm (13) : la chambre d'huile du piston (8) (12) : le tube de manoeuvre du piston (8) qui glisse autour d'un tube fixe (17) 5/7 : coupe suivant A-A,B-B,C-C et D-D 6/7 détail (F) : détail au bout du tube de manoeuvre (12) du piston (8) et le système de la protection du piezomètre (5) ( pierre poreuse et le capteur) du colmatage pendant la pénétration dans le sol; dans le cas ou le nouvel appareil est relié à un des mini appareils actuellement utilisés et qui est d'un diamétre inférieur ou égal à 4.5 cm (16) : des pièces d'étanchéités 7/7 détail(F1) : dans le cas d'appareil (7) (fig(1)) ou est un diamètre supérieur à 4.5 cm (10) : cylindre qui emboîte la pierre poreuse du piezomètre (5) (14) : lien qui relie le cylindre (10) au système et est en longueur de 5.0 cm mois long que la longueur du tube de manoeuvre (12) du piston (8) (fig (2)) DESCRIPTION DE L'APPAREIL PREONISE Le dispositif permet de mesurer la pression interstitielle au voisinage et au niveau de déformation maximale de membrane d'un des appareils actuellement utilisé et qui exerce une pression horizontale sur sa partie de membrane. Les appareils à membrane actuellement utilisés sont soit mini soit standard. Ils peuvent être groupés en deux catégories principales: Soit un tube en membrane dont on mesure le changement de volume, soit une partie latérale de l'appareil en membrane dont on mesure les déformations. Dans les deux cas et en mesurant les changements de volume ou les déformations en fonction des changements des pression horizontale exercée sur la membrane on détermine à l'aide de cet appareil la capacité portante et le tassement du sol. En adaptant le nouvel appareil sur l'un des appareils à membrane utilisés actuellement et précédemment cités, en fonction des changements de mesure de la pression interstitielle relevés par l'appareil object de la présente invention, on peut déterminer la capacité portante et le tassement du sol avec précision et selon une méthode scientifique sans recourir à des formules empiriques basées sur l'expérience et les déductions tel que pratiqué actuellement. Le dispositif est constitué d'une tige verticale d'un diamètre d'au moins 4.00 cm, contenant un piston incliné (8) sur l'axe du tube vertical du système. L'angle d'inclinaison dépend du type d'appareil (7) accompagnant. Le tube de manoeuvre (12) du piston (8) est plus long que la chambre (13) d'huile du piston (8). Le tube de manoeuvre (12) du piston (8) est terminé par une pierre poreuse du piezomètre (5). Au moment du mouvement du tube de manoeuvre (12) du piston (8) tant vers le niveau (6) que dans son mouvement de retour à sa position initiale, et durant tout ce mouvement, le fluide sous pression s'évacue à travers la pierre poreuse du piezomètre (5) assurant ainsi son nettoyage. Il y a quatre canalisations dans la tige verticale. Elles sont comme suit: 1 Dans la canalisation (1) l'huile sous pression fait sortir le tube (12) de manoeuvre du piston (8) de sa place à une distance suffisante pour arriver au niveau (6), niveau de chargement maximale au voisinage de l'autre appareil (7) qui est accompagné par le nouvel appareil (18). 2 La canalisation (2) comprend deux voies: L'une pour un cable électrique qui joint le capteur du piezomètre (5) à un enregistreur ou à un ordinateur (15) pour enregistrer la pression interstitielle au voisinage de la membrane de l'appareil (7). Dans l'autre voie passe un fluide sous pression qui remplit l'espace (20) autour de la pierre poreuse du piezomètre (5) et qui en assure le nettoyage. 3 La canalisation (3) contient l'huile sous pression permettant la retour du tube de manoeuvre (12) du piston (8) à sa position initiale. 4 La canalisation (4) alimente l'appareil (7) par ses ressources de chargement suivant le type d'appareil. 13 Le tube de manoeuvre (12) du piston (8) comprend un tube (17) fixe ou passe la canalisation (2). Le tube fixe (17) protège la canalisation (2) contre la pression d'huile dans la chambre (13) d'huile du piston (8). 5 Le piezomètre (5) se compose d'une pierre poreuse encaissant un capteur pour mesurer la pression interstitielle 16 des pièces d'étanchéités. L'usage de ce dispositif (détail(F)) convient à des appareils (7) de type de diamètre moins que ou égal à 4.5 cm. Dans le cas d'appareil (7) de diamètre supérieur à 4.5 cm, l'appareil préconisé comporte une modification comme suit (détail(F1)): Le dispositif concernant la tige verticale, le piston incliné (8), l'angle d'inclinaison, le tube de manoeuvre (12) du piston (8) et le piezomètre (5) sont à l'identique. a) la pierre poreuse du piezomètre (5) est emboîté par un cylindre (10) qui sert à éviter la colmatage pendant la pénétration du système ainsi qu' à éviter la rentrée des petits grains du sol dans la chambre (13) d'huile du piston (8). b) l'espace (20) est augmenté pour permettre la mise en place des liens (14). c) le fuide sous pression circulant dans la canali sation (2) évite le déplacement du cylindre (10) par rapport à la pierre poreuse du piezomètre (5), lors du mouvement où le piezomètre (5) approche au niveau (6), elle se dégage du cylindre (10) qui reste sur place par l'effet du lien (14). Le tube de manouvre (12) contenant le piezomètre (5) continue sa course jusqu au niveau (6). Le fluide dans la canalisation (2) s'évacue à tarvers la pierre poreuse du piezomètre(5). Dans son mouvement de retour à sa position initiale, le tube de manoeuvre (12) du piston (8) s'emboîte dans le cylindre (10) et l'entraîne dans son mouvement. REVENDICATION 1 Procédé de mesure des caractéristiques mécaniques des sols de type à enfoncer verticalement dans le sol ou par forage un tube a menbrane (7) aans lequel on introduit sous pression un liquide à mesurer l'augmentation de volume du tube à membrane en fonction de pression exercée caractérisé en ce outil consiste d'introduire dans le sol selon une direction inclinée à partir de la parue juste supérieure du tube à membrane (7) un capteur de pression jusqu'à une position en vis-à-vis du niveau (6) des déformations maximales du tube à membrane(7) et à mesurer le changement des mesures du capteur de la pression au niveau (6) en fonction de la pression dans le tube à membrane(7) de sorte à mesurer la pression interstitielle au voisinage du tube à membrane(7). 2 Dispositif pour mesurer des caractéristiques mécaniques des sols pour la mise en oeuvre du procédé selon revendication (1) du type comprenant un tube vertical l'intermédiaire comportant un tube à membrane (7), caractérisé en ce qu'il est constitué d'un fourreau muni d'un piston incliné (8) par rapport à l'axe du tube vertical l'intermédiaire et à l'extrémité du tube de manoeuvre (12) du piston (8). un peizomètre (5) muni du capteur de la pression interstitielle et d'élément hydraulique pour éviter le colmatage. 3 Dispositif selon la revendication (2) caractérisé en ce que ce tube à membrane (7) est alimenté en pression par rintermédiaire, et ce qu'il comporte en plus trois canalisations ; les canalisations (1) & (3) sous pression destinée à faire sortir et rentrer le tube de manoeuvre (12) du piston (8), et la canalisation (2) comprenant deux voies, une pour raccorder le capteur de la pression interstitielle à l'ordinateur (15) fig (1) et l'autre pour fournir du fluide sous pression assurant le décolmatage du piezomètre (5). 4 Dispositif selon la revendication (2) ou (3) caractérisé en ce que la canalisation (2) est emboîtée dans un tube fixe (17) pour la protéger de l'effet de la pression d'huile dans la chambre d'huile (13) du piston incliné (8). 5 Dispositif selon l'une quelconque des revendications (2) à (4) caractérisée en ce que le piezomètre (5) est muni d'un cylindre (10) de protection et est retenu par des liens (14).