Brevet FR2706943A1 — publié le 19941230

L'invention se rapporte à un procédé de détermination en de multiple points et en continu d'au moins une caractéristique géotechnique d'un matériau constitutif d'un front de taille créé par un appareil de percement de galeries. L'invention s'applique, particulièrement mais non limitativement, aux appareils de percement du type utilisant une fraise rotative qui travaille le matériau d'un sous-sol sur toute la section transversale de la galèrie. L'invention se rapporte également aux moyens pour la mise en oeuvre du procédé. L'invention intéresse l'équipement des tunneliers, qu'ils soient de type dit à confinement ou non. Un résultat que l'invention vise à obtenir est un procédé de détermination du type précité qui, tout en étant fiable, permet de connaître au moins une caractéristique géotechnique d'un matériau situé devant la fraise d'une installation de percement, et ce, en de multiples points de ce front de taille, d'une part, et en continu, d'autre part, c'est à dire pendant l'avancement de la fraise. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé du type précité notamment caractérisé en ce que, lors du fonctionnement de 1 l'installation, c'est à dire pendant la rotation de la platine et la progression de l'installation - au niveau d'au moins l'un des outils et de manière prédéfinie dans le temps, on mesure au moins un paramètre caractéristique de la valeur de la réaction que le matériau travaillé par cet outil oppose à la résultante des efforts de coupe que lui applique cet outil, - en fonction de ce paramètre caractéristique de la valeur de la résultante des efforts de coupe, par modélisation numérique calée sur des essais expérimentaux, on détermine au moins l'une des caractéristiques géotechniques du matériau travaillé par chaque outil considéré. L'invention a également pour objet les moyens en vue de la mise en oeuvre du procédé ainsi que l'installation comprenant ces moyens. Cette invention sera bien comprise à l'aide de la description ci-après faite à titre d'exemple non limitatif en regard du dessin ci-annexé qui représente schématiquement et vue en coupe selon un axe longitudinal, une installation qui, d'une part, met en oeuvre le procédé de l'invention et, d'autre part, comprend les moyens en vue de la mise en oeuvre dudit procédé. En se reportant au dessin, on voit une installation 1 pour le percement d'une galerie 2 dans un matériau 3, notamment celui d'un sous-sol 4 terrestre. L'installation 1 de percement comprend au moins une fraise rotative 5 travaillant le matériau 3 du sous-sol 4 dans une aire 6 qui, dite front de taille, a une forme et une étendue sensiblement équivalentes à celles de la section transversale de la galerie 2. En outre, l'installation 1 comprend un moyen 7 d'entraînement en rotation de la fraise 5 et un moyen 8 de commande de la progression de l'installation 1 dans la galerie 2 percée par cette fraise 5. Les moyens 7 et 8 d'entraînement en rotation de la fraise 5 et de commande de la progression de l'installation 1 sont uniquement symbolisés pour faciliter la lecture du dessin. Classiquement, la fraise 5 comprend essentiellement, d'une part, une platine 9 sensiblement circulaire et, d'autre part, une pluralité d'outils de coupe 10 qui sont au moins indirectement portés par l'une 11 des faces de cette platine. Par exemple, les outils 10 sont disposés en rangées qui sont quant à elles organisées selon différents rayons de la face 11 concernée de la platine 9. Quoiqu'il en soit, chaque outil 10 est supporté par la platine par un moyen 12 de liaison, notamment démontable, à même de supporter la réaction que le matériau 3 du front de taille 6 oppose à la résultante des efforts dits de coupe que lui applique l'outil 10, lors de son déplacement. De manière remarquable, en vue de permettre l'obtention du résultat annoncé pour l'invention, lors du fonctionnement de l'installation, c'est à dire pendant la rotation de la platine 5 et la progression de l'installation 1 - au niveau d'au moins l'un des outils 10 et de manière prédéfinie dans le temps, on mesure au moins un paramètre caractéristique de la valeur de la réaction que le matériau 3 travaillé par cet outil 10 oppose à la résultante des efforts de coupe que lui applique cet outil 10, - en fonction de ce paramètre caractéristique de la valeur de la résultante des efforts de coupe, notamment par modélisation numérique calée sur des essais expérimentaux, on détermine au moins l'une des caractéristiques géotechniques du matériau 3 travaillé par chaque outil 10 considéré. De manière également remarquable - on indexe la position de chaque outil 10 au niveau duquel on effectue la mesure sur un repère R qui est fixe au moins par rapport au reste de l'installation 1 et, à chaque résultat d'une mesure, on associe les paramètres de position de l'outil 10 dans le repère R considéré lors de cette mesure, - pour chaque outil 10, on mémorise au moins certains des groupes d'informations, chacun constitué d'au moins un paramètre caractéristique des efforts de coupe appliqués au matériau par l'outil 10 et les paramètres relatifs à la position de l'outil 10 dans le repère R concerné lors du relevé dudit paramètre, et - on exploite ces paramètres en vue d'effectuer une cartographie du sous-sol 4 traversé par l'installation 1. Par cela, un opérateur (non représenté) qui pilote l'installation 1 peut à tout moment avoir connaissance de la nature et/ou de l'état du front de taille 6. Avantageusement, le procédé de l'invention permet la prévention particulièrement efficace de la formation des fontis dûs au percement de la galerie 2. Dans une forme préférée de réalisation, au niveau de la platine 5 qui porte les différents outils 10, on digitalise puis on multiplexe les informations recueillies au niveau des outils 10 et, au moins après les avoir chacune indexée, notamment par codage, on les adresse à un dispositif d'exploitation éloigné de ladite platine 5 porte-outils. Cette procédure permet d'assurer une parfaite transmission à un dispositif 13 de traitement des informations recueillies au niveau des outils. Les moyens en vue de la mise en oeuvre de l'invention consistent essentiellement en - au moins un moyen 14A, 14B qui, au moins partiellement situé au niveau d'au moins l'un des outils 10, permet, de manière prédéfinie dans le temps, de mesurer au moins un paramètre caractéristique de la valeur de la réaction que le matériau 3 travaillé par cet outil 10 oppose à la résultante des efforts de coupe que lui applique cet outil, - au moins un moyen 15 qui, en fonction de ce paramètre caractéristique de la valeur de la résultante des efforts de coupe, par modélisation numérique calée sur des essais expérimentaux, permet de déterminer des caractéristiques géotechniques du matériau 3 travaillé par chaque outil 10 considéré. Les moyens pour la mise en oeuvre de l'invention comprennent de préférence - d'une part, un premier moyen 14A situé au niveau de chaque outil 10 au niveau duquel on mesure au moins un paramètre caractéristique de la résultante des effort de coupe qui consiste en un capteur de force et, - d'autre part, un second moyen 14B d'interrogation dudit premier moyen 14B en des instants prédéterminés. Les moyens en vue de la mise en oeuvre de l'invention consistent également en - un moyen 16 d'indexation de la position de chaque outil 10 au niveau duquel la mesure est effectuée sur un repere R qui est fixe au moins par rapport au reste de l'installation 1 et à chaque résultat d'une mesure, - un moyen 17 permettant d'apparier chaque mesure et les paramètres de position de l'outil 10 dans le repère considéré lors de cette mesure, - un moyen 18 de mémorisation d'au moins certains des groupes d'informations, chacun constitué d'au moins un paramètre caractéristique des efforts de coupe appliqués au matériau 3 par l'outil 10 et les paramètres relatifs à la position de l'outil 10 dans le repère R concerné lors du relevé dudit paramètre, et - un moyen 19 d'exploitation de ces paramètres en vue d'effectuer une cartographie du sous-sol 4 traversé par l'installation 1 de percement. Egalement, les moyens pour la mise en oeuvre de l'invention comprennent des moyens 20, 21 qui, situés au niveau de la platine 5 portant les différents outils 10, permettent de digitaliser et de multiplexer les informations recueillies au niveau des outils 10 et de les indexer, notamment par codage, pour les adresser à un dispositif 13 de traitement éloigné de ladite platine porte-outils et lui-même équipé de moyens de multiplexage. Le moyen 18 de mémorisation peut notamment comprendre un écran d'affichage. REVENDICATIONS 1. Procédé de détermination en de multiple points et en continu d'au moins une caractéristique géotechnique d'un matériau (3) constitutif d'un front (6) de taille créé par un appareil de percement de galeries (2), lequel procédé s'applique à une installation (1) de percement qui comprend au moins une fraise rotative (5) travaillant le matériau (3) du sous-sol (4) dans une aire (6) qui, dite front de taille, a une forme et une étendue sensiblement équivalentes à celles de la section transversale de la galerie (2), laquelle fraise (5) comprend essentiellement, d'une part, une platine (9) sensiblement circulaire et, d'autre part, une pluralité d'outils de coupe (10) qui sont au moins indirectement portés par l'une (11) des faces de cette platine, chaque outil (10) étant supporté par la platine par un moyen (12) de liaison à même de supporter la réaction que le matériau (3) du front de taille (6) oppose à la résultante des efforts dits de coupe que lui applique l'outil (10), lors de son déplacement, ce procédé étant CARACTERISE en ce que, lors du fonctionnement de l'installation, c'est à dire pendant la rotation de la platine (5) et la progression de l'installation (1) - au niveau d'au moins l'un des outils (10) et de manière prédéfinie dans le temps, on mesure au moins un paramètre caractéristique de la valeur de la réaction que le matériau (3) travaillé par cet outil (10) oppose à la résultante des efforts de coupe que lui applique cet outil (10), et - en fonction de ce paramètre caractéristique de la valeur de la résultante des efforts de coupe, par modélisation numérique calée sur des essais expérimentaux, on détermine au moins l'une des caractéristiques géotechniques du matériau (3) travaillé par chaque outil (10) considéré. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que: - on indexe la position de chaque outil (10) au niveau duquel on effectue la mesure sur un repère (R) qui est fixe au moins par rapport au reste de l'installation (1) et, à chaque résultat d'une mesure, on associe les paramètres de position de l'outil 10 dans le repère (R) considéré lors de cette mesure, - pour chaque outil (10), on mémorise au moins certains des groupes d'informations, chacun constitué d'au moins un paramètre caractéristique des efforts de coupe appliqués au matériau par l'outil (10) et les paramètres relatifs à la position de l'outil (10) dans le repère (R) concerné lors du relevé dudit paramètre, et - on exploite ces paramètres en vue d'effectuer une cartographie du sous-sol (4) traversé par l'installation (1). 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'au niveau de la platine (5) qui porte les différents outils (10), on digitalise puis on multiplexe les informations recueillies au niveau des outils (10) et, au moins après les avoir chacune indexée, on les adresse à un dispositif d'exploitation éloigné de ladite platine (5) porte-outils. 4. Moyens pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisés en ce qu'ils consistent essentiellement en - au moins un moyen (14A, 14B) qui, situé au niveau d'au moins l'un des outils (10), permet, de manière prédéfinie dans le temps, de mesurer au moins un paramètre caractéristique de la valeur de la réaction que le matériau (3) travaillé par cet outil (10) oppose à la résultante des efforts de coupe que lui applique cet outil, et - au moins un moyen (15) qui, en fonction de ce paramètre caractéristique de la valeur de la résultante des efforts de coupe, par modélisation numérique calée sur des essais expérimentaux, permet de déterminer des caractéristiques géotechniques du matériau (3) travaillé par chaque outil (10) considéré. 5. Moyens selon la revendication 4 caractérisés en ce qu'ils comprennent en outre - un moyen (16) d'indexation de la position de chaque outil (10) au niveau duquel la mesure est effectuée sur un repère (R) qui est fixe au moins par rapport au reste de l'installation (1) et à chaque résultat d'une mesure, - un moyen (17) permettant d'apparier chaque mesure et les paramètres de position de l'outil (10) dans le repère considéré lors de cette mesure, - un moyen (18) de mémorisation d'au moins certains des groupes dtinformations, chacun constitué d'au moins un paramètre caractéristique des efforts de coupe appliqués au matériau (3) par l'outil (10) et les paramètres relatifs à la position de l'outil (10) dans le repère (R) concerné lors du relevé dudit paramètre, et - un moyen (19) d'exploitation de ces paramètres en vue d'effectuer une cartographie du sous-sol (4) traversé par l'installation (1) de percement. 6. Moyens selon la revendication 4 caractérisés en ce qu'ils comprennent des moyens (20, 21) qui, situés au niveau de la platine (5) portant les différents outils (10), permettent de digitaliser et de multiplexer les informations recueillies au niveau des outils (10) et de les indexer pour les adresser à un dispositif (13) de traitement éloigné de ladite platine porte-outils. 7. Moyens selon la revendication 4 caractérisés en ce qu'ils comprennent - d'une part, un premier moyen (14A) situé au niveau de chaque outil (10) au niveau duquel on mesure un paramètre caractéristique de la résultante des effort de coupe qui consiste en un capteur de force et, - d'autre part, un second moyen (14B) d'interrogation dudit premier moyen (14B) en des instants prédéterminés.