Brevet FR2716233A1 — publié le 19950818

L'invention se rapporte à un procédé de détermination de la structure géologique d'un volume déterminé de matériau situé en amont d'une installation de percement de galeries dans ce matériau. L'invention s'applique plus particulièrement mais non limitativement à la détection d'obstacles et/ou de cavités situés (discontinuité, karsts, stratification, hétérogénéité des bancs ...) en amont d'installations de percement du type utilisant une fraise rotative qui travaille le matériau d'un sous-sol sur toute la section transversale de la galerie à percer. 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. En vue de détecter d'éventuels obstacles et/ou cavités situés en amont d'une installation de percement de galeries, il est connu de réaliser périodiquement dans le front de taille une pluralité de forages. Cette technique est fastidieuse et surtout n'est pas fiable lorsqu'on limite le nombre de forages en raison de la valeur de la section de la galerie. Un résultat que l'invention vise à obtenir est un procédé de détermination du type précité qui, tout en étant fiable, est de mise en oeuvre plus rapide que le procédé connu. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé du type précité notamment caractérisé en ce que, pour déterminer les caractéristiques de la structure géologique du matériau contenu dans un volume déterminé situé en amont de l'installation de percement - on se munit d'un dispositif comprenant essentiellement trois moyens dont un premier moyen pour l'émission d'au moins un signal dit signal source de type pénétrant pour le matériau du volume de matériau à investir, un second moyen pour la réception d'au moins un signal résultant de la traversée par le signal source du matériau du volume à investir, un troisième moyen pour l'analyse du signal résultant et, de manière remarquable, - on place au sein du matériau devant être traversé par l'installation, notamment à une distance prédéterminée du front de taille, l'un des deux moyens que sont lesdits premier et second moyens et on place l'autre moyen sensiblement au niveau du front de taille, et - on met en oeuvre lesdits premier, second, troisième moyens en vue de déterminer les caractéristiques de la structure géologique du matériau contenu entre lesdits premier et second moyens. 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. Par exemple, l'installation 1 de percement comprend notamment au moins une partie frontale 5, qui comprend notamment une fraise rotative 5, opposée au matériau du soussol 4 dans sa partie constituant l'aire 6 du front de taille. Par partie frontale 5 de l'installation, on désigne donc les éléments situés à l'avant du tunnelier dont notamment la fraise, le bouclier ... L'aire 6, dite front de taille, a une forme et une étendue sensiblement équivalentes à celles de la section transversale de la galerie 2. De manière notable, pour déterminer les caractéristiques de la structure géologique du matériau 3 contenu dans un volume déterminé situé en amont de l'installation de percement - on se munit d'un dispositif 7 comprenant essentiellement trois moyens 8 à 10 dont un premier moyen 8 pour l'émission d'au moins un signal 8A, dit signal source, de type pénétrant pour le matériau 3 du volume de matériau à investir, un second moyen 9 pour la réception d'au moins un signal 9A résultant de la traversée par le signal source 8A du matériau 3 du volume à investir, un troisième moyen 10 pour l'analyse du signal 9A résultant et, de manière remarquable, - on place au sein du matériau 3 devant être traversé par l'installation, notamment à une distance D prédéterminée du front de taille, l'un des deux moyens 8, 9, que sont lesdits premier et second moyens et on place l'autre moyen sensiblement au niveau du front de taille 6, et - on met en oeuvre lesdits premier, second, troisième moyens 8 à 10 en vue de déterminer les caractéristiques de la structure géologique du matériau 3 contenu entre lesdits premier et second moyens 8, 9. De manière notable, pour placer l'un des deux moyens 8, 9 au sein du matériau 3 devant être traversé par l'installation, on réalise dans le matériau un forage 11 dans ledit matériau 3 et on y place celui des moyens 8, 9 souhaités. De manière remarquable, on réalise le forage selon un axe approximativement orthogonal au front de taille. De manière encore remarquable, on réalise le forage sensiblement selon l'axe de la galerie. A titre indicatif, le forage a par exemple une profondeur comprise entre dix et trente mètres. De manière spécialement remarquable, on met en oeuvre - un moyen 8 d'émission du signal source qui est essentiellement constitué d'une sonde 8 et c'est dans le forage qu'on place ledit moyen 8 d'émission, et - un moyen 9 de réception du signal 9A résultant qui est de type constitué d'une pluralité de sondes 9B réceptrices et c'est au niveau de la partie frontale 5 qu'on place les différentes sondes 9B de ce moyen 9A en les disposant approximativement au niveau de la périphérie de cette partie frontale. De manière notable, c'est sur l'outil de l'installation de percement qu'on place les différentes sondes du moyen de réception. La mise en oeuvre du procédé de l'invention permet de détecter et de localiser les solutions de continuité du matériau 3 dans lequel la galerie doit être percée, telles les cavités ou les obstacles existant dans ce matériau. Avantageusement, le procédé de l'invention permet la prévention particulièrement efficace de la formation des fontis qui sont dûs au déséquilibre hydraulique créé dans un réseau de cavités remplies d'eau lorsque l'une des cavités vient à être ouverte lors du percement de la galerie 2. REVENDICATIONS 1. Procédé de détermination des caractéristiques de la structure géologique d'un matériau (3) contenu dans un volume déterminé situé en amont d'une installation (1) de percement de galeries (2) dans ce matériau (3), laquelle installation (1) de percement comprend notamment au moins une partie frontale (5), qui comprend notamment une fraise rotative (5), opposée au matériau (3) du sous-sol (4) dans sa partie constituant l'aire (6) du front de taille, ce procédé étant CARACTERI8E en ce que, pour déterminer les caractéristiques de la structure géologique du matériau (3) contenu dans un volume déterminé situé en amont de l'installation de percement - on se munit d'un dispositif (7) comprenant essentiellement trois moyens (8 à 10) dont un premier moyen (8) pour l'émission d'au moins un signal (8A), dit signal source, de type pénétrant pour le matériau (3) du volume de matériau à investir, un second moyen (9) pour la réception d'au moins un signal (9A) résultant de la traversée par le signal source (8A) du matériau (3) du volume à investir et un troisième moyen (10) pour l'analyse du signal (9A) résultant et, - on place au sein du matériau (3) devant être traversé par l'installation, notamment à une distance (D) prédéterminée du front de taille, l'un des deux moyens (8, 9), que sont lesdits premier et second moyens et on place l'autre moyen sensiblement au niveau du front de taille (6), et - on met en oeuvre lesdits premier, second, troisième moyens (8 à 10), en vue de déterminer les caractéristiques de la structure géologique du matériau (3) contenu entre lesdits premier et second moyens (8, 9). 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que, pour placer l'un des deux moyens (8, 9) au sein du matériau (3) devant être traversé par l'installation, on réalise dans le matériau un forage (11) dans ledit matériau (3) et on y place celui des moyens (8, 9) souhaités. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'on met en oeuvre - un moyen (8) d'émission du signal source qui est essentiellement constitué d'une sonde (8) et c'est dans le forage qu'on place ledit moyen (8) d'émission, et - un moyen (9) de réception du signal (9A) résultant qui est de type constitué d'une pluralité de sondes (9B) réceptrices et c'est au niveau de la partie frontale (5) qu'on place les différentes sondes (9B) de ce moyen (9A) en les disposant approximativement au niveau de la périphérie de cette partie frontale. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'on réalise le forage selon un axe approximativement orthogonal au front de taille. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'on réalise le forage sensiblement selon l'axe de la galerie. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que c'est sur l'outil de l'installation de percement qu'on place les différentes sondes du moyen de réception. 7. Moyens pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisés en ce qu'ils comprennent un dispositif (7) essentiellement constitué de trois moyens (8 à 10) dont - un premier moyen (8) pour l'émission d'au moins un signal (8A), dit signal source, de type pénétrant pour le matériau (3) du volume de matériau à investir, - un second moyen (9) pour la réception d'au moins un signal (9A) résultant de la traversée par le signal source (8A) du matériau (3) du volume à investir, et - un troisième moyen (10) pour l'analyse du signal (9A) résultant. 8. Moyens selon la revendication 7 caractérisés en ce que - le moyen (8) d'émission du signal source est essentiellement constitué d'une sonde (8) et, - le moyen (9) de réception du signal (9A) résultant est de type constitué d'une pluralité de sondes (9B) réceptrices. 9. Installation de percement caractérisé. en ce qu'elle comprend les moyens selon la revendication 7 ou 8.