Brevet FR2759781A1 — publié le 19980821

La présente invention est relative à un procédé de contrôle et de reconnaissance des caractéristiques géologiques d'un sol et en particulier de sa densité, préalablement à la réalisation à travers celui-ci d'une tranchée destinée à recevoir un câble de lignes téléphoniques ou autres, cette tranchée étant réalisée par un appareil et une méthode connus, utilisant notamment une lame vibrante ou une trancheuse en continu, comportant généralement un soc analogue à celui d'une charrue qui retourne et déplace la terre, la machine qui supporte ce soc comprenant des moyens de réglage de position de ce dernier et un ensemble de pose simultanée du câble, au fur et à mesure de l'avancement de la tranchée. Le creusement de tranchées de grande longueur, s'étendant par exemple sur plusieurs kilomètres, pour la pose de câbles de la manière rappelée ci-dessus, nécessite une connaissance approfondie de la nature du sol à ouvrir pour y adapter la méthode de réalisation du sillon qui soit la plus efficace. On conçoit notamment que le matériel utilisé n'est pas le même lorsque le sol est rocheux ou meuble, les techniques mises en oeuvre étant différentes. Or, il est évident que le terrain, sur une distance aussi importante, n'est pas uniforme et que par endroits, il peut présenter des variations notables dans sa nature et sa densité, de telle sorte que l'appareil d'excavation en continu employé, qui se déplace sur le sol pour créer la tranchée en rejetant latéralement la terre lors de ce déplacement, et qui est choisi pour travailler un sol supposé meuble, se trouve particulièrement gêné pour sa mise en oeuvre, voire peut subir des détérioriations importantes, si brutalement la nature du sol se modifie, le soc ou outil tranchant de cet appareil pouvant par exemple rencontrer un rocher ou un obstacle similaire qui risque de le briser. Il est donc souhaitable de pouvoir disposer d'un relevé précis et surtout continu des caractéristiques du terrain sur toute la longueur de la tranchée à réaliser, afin de connaître les changements de densité rencontrés et pouvoir les localiser le plus précisément possible. Il est par ailleurs bien connu d'effectuer la reconnaissance de la nature d'un sol par un procédé sismique, qui consiste à induire dans le terrain un choc mécanique ou autre puis, à une distance donnée de l'endroit où s'est produit ce choc, à placer un capteur qui fournit une indication sur la vitesse de propagation du son dans le terrain et par suite permet d'en déduire, après un étalonnage préalable, la densité ou la dureté de celui-ci. Toutefois, cette méthode, généralement connue sous le terme de sismique réfractaire, n'est pas véritablement adaptée, du fait notamment qu'elle ne fournit une indication qu'en des points localement espacés sur le trajet de la tranchée à réaliser où, à l'endroit de chaque mesure, est amené l'appareil comportant un marteau frappant une plaque métallique en appui sur le sol pour initier l'onde de choc, et un capteur, placé à distance de cette plaque pour recueillir l'onde acoustique transmise. Il faut donc procéder à de mutiples mesures successives, ce qui est long, coûteux et ne permet qu'un relevé par points selon le trajet de la tranchée destinée à recevoir la ligne téléphonique, cette méthode ne pouvant éviter qu'une zone singulière, par exemple rocheuse, qui se situe entre deux régions moins dures ne soit pas repérée, si les mesures ont été réalisées seulement dans ces autres régions. L'invention a pour objet un procédé et un dispositif qui évitent ces inconvénients. A cet effet, le procédé proposé consiste à réaliser un enregistrement sismique continu sur la totalité du trajet de la tranchée à creuser, afin de déterminer en tous points la densité du sol rencontrée. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, comportant, d'une part un châssis de support pour un marteau ou analogue, propre à créer en un point du sol une onde de choc acoustique, d'autre part, à distance du marteau, un capteur de réception de l'onde émise après traversée du sol sur cette distance, qui se caractérise en ce que le châssis de support est porté par un engin propre à se déplacer en continu sur le sol et comprend deux skis ou éléments similaires, ayant une surface d'appui au sol, ces deux skis portant respectivement le marteau et le capteur, et un ensemble de mesure, apte à déclencher à intervalles de temps rapprochés le choc du marteau sur son ski et à calculer le temps de propagation de l'onde acoustique reçue par le capteur, cet ensemble comprenant en outre des moyens de mesure du déplacement et de la vitesse de l'engin. Selon une caractéristique particulière du dispositif considéré, le châssis de support comporte une plateforme supportant deux vérins mécaniques, pneumatiques ou hydrauliques, dont l'élément mobile de chacun supporte un des deux skis pour l'appliquer en contact avec le sol ou le relever lorsque le véhicule n'est pas utilisé. Selon une autre caractéristique, l'ensemble de mesure comporte une interface informatique, traitant les informations fournies par le marteau et le capteur, les moyens de mesure du déplacement et de la vitesse étant constitués par un radar Doppler, monté sur l'engin et enregistrant les mouvements de celui-ci. De préférence, l'ensemble de mesure comporte un filtre pour les ondes acoustiques émises, le signal filtré étant transmis au capteur, une base de temps de synchronisation, un calculateur du temps de transmission de l'onde entre le marteau et le capteur, un circuit d'enregistrement des données fournies par le radar et un circuit d'affichage du résultat ou des mesures effectuées. D'autres caractéristiques d'un procédé de contrôle de la densité d'un sol par voie sismique, préalablement à la réalisation d'une tranchée dans ce sol, et d'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, conformes à l'invention, apparaîtront encore à travers la description qui suit d'un exemple de réalisation, donné à titre indicatif et non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels - La Figure 1 illustre schématiquement un engin de transport pour le dispositif de l'invention au-dessus du sol dont on désire connaître en continu les caractéristiques au moyen du procédé de l'invention. - La Figure 2 est un schéma synoptique permettant d'illustrer la manière dont est mis en oeuvre l'ensemble de mesure associé au dispositif de la Figure 1. Sur la Figure 1, la référence 1 désigne de façon schématique un engin du type camion ou autre, comportant un châssis 2, muni de roues 3, lui permettant de se déplacer sur le sol, selon le trajet d'une tranchée que l'on souhaite creuser dans ce dernier, au moyen d'un appareil de pénétration et de retournement du sol, en lui-même connu dans la technique et qui n'est pas ici représenté. Selon l'invention, on souhaite en effet pouvoir connaître de façon précise les caractéristiques géologiques du sol, et en particulier sa densité en tous points le long du trajet de la tranchée, pour éviter que le soc de l'appareil qui en assure le creusement, en pénétrant dans le sol et en rejetant la terre latéralement au fur et à mesure du déplacement de ce soc, ne rencontre des zones dures et en particulier rocheuses où, sans précautions particulières, l'appareil pourrait être détérioré, voire être brisé. Pour permettre cette reconnaissance précise de ces caractéristiques, tout au long de la tranchée, l'engin 1 comporte une plateforme de support 5, dont la dimension longitudinale est suffisamment grande pour permettre à deux skis ou éléments similaires, respectivement 6 et 7, portés par cette plateforme et en appui permanent contre la surface du sol 4, d'être séparés l'un de l'autre par une distance convenable. Chacun des skis 6 ou 7 est réuni à la plateforme 5 par un bras 8, solidaire du corps 9 d'un vérin de positionnement, hydraulique ou pneumatique, dont la tige ou partie mobile 10, est solidarisée du ski 6 ou 7 selon le cas, de manière à permettre, soit d'appliquer étroitement ce ski sur le sol, soit de la relever lorsque l'appareil n'est pas mis en oeuvre. Les skis 6 et 7 sont avantageusement articulés à l'extrémité des tiges mobiles 10 des vérins, afin d'encaisser les défauts de planéité du sol sur lequel s'appuient ces skis. Ceux-ci sont de préférence réalisés à l'aide d'un matériau métallique et présentent une longueur et une largeur adaptée pour assurer une bonne assise sur le sol, se maintenant sensiblement égale à elle-même pendant tout le déplacement de l'engin 1 suivant le trajet prévu pour la tranchée à réaliser. L'un des deux skis ainsi mis en appui au sol, par exemple le ski 6 sur la Figure 1, est par ailleurs associé à un marteau de frappe 11, très schématiquement illustré sur la Figure et dont le détail de la réalisation pratique n'importe pas à l'invention, ce marteau étant seulement destiné à créer, chaque fois qu'il est mis en oeuvre, un choc sur le ski 6 et à produire par conséquent une onde acoustique qui est transmise par ce ski au sol 4 contre lequel il s'applique. La fréquence et l'intensité des chocs créés par le marteau 11 sur le ski 6 peuvent être variables et adaptés à chaque cas particulier. De préférence, on peut choisir une fréquence de l'ordre de dix coups par seconde, le déplacement de l'engin étant usuellement de l'ordre de 2 km par heure. Le second ski 7, prévu à l'opposé du premier sur le support 5, donc séparé du premier par une distance suffisante, est équipé d'un capteur acoustique 12, à sensibilité variable, lequel peut enregistrer en permanence l'onde acoustique émise à partir du ski 6 sous l'effet des chocs successifs reçus du marteau 11. Connaissant les caractéristiques de l'onde émise et déterminant celles de l'onde reçue, l'appareil permet ainsi, à partir de la distance qui sépare les deux skis et qui permet de déterminer la vitesse de propagation de l'onde acoustique dans le sol, de connaître quelle est la densité relative de ce dernier et par suite de savoir en continu si cette densité est suffisamment faible pour que le soc de l'appareil de formation de la tranchée puisse être déplacé sans risques, ou bien est localement importante, de sorte que ce même soc soit susceptible d'être détérioré ou même brisé, en rencontrant par exemple une roche de grande dureté. L'appareil selon l'invention comporte, avantageusement, porté par l'engin 1 ou à distance de celui-ci, un ensemble de mesure comprenant une interface informatique, apte à traiter les informations provenant du marteau et du capteur, en combinaison avec des informations permettant de mesurer la vitesse de l'engin lorsqu'il se déplace sur le sol, de préférence fournies au moyen d'un radar de détection à effet Doppler monté sur l'engin et qui enregistre les mouvements de celui-ci. La Figure 2 est un schéma synoptique qui permet de préciser les fonctions mises en oeuvre et les données traitées par l'ensemble de mesure. Sur cette figure, l'élément 13 détermine la fréquence de déclenchement du marteau au moyen de vérins de frappe (non représentés), les chocs successifs créés déclenchant à chaque fois une onde acoustique appropriée qui se répand dans le sol à partir du ski 6, et dont une fraction est recueillie par le capteur 12. Une base de temps 14 délivre des "tops" de synchronisation de manière à pouvoir étalonner convenablement le temps qui sépare l'émission de l'onde de sa réception. L'onde acoustique fournie par le marteau et transmise au capteur 12 est filtrée en 15. Simultanément, le radar de détection porté par l'engin 1 enregistre les mouvements de celui-ci et en fonction de la vitesse de cet engin, fournit des données représentatives de cette dernière. Un calculateur 17 mesure le temps de propagation de l'onde acoustique entre le marteau 11 et le capteur 12 en fonction de la distance fixe qui les sépare sur le support 5. La mesure ainsi effectuée, en même temps que les données fournies par le radar de déplacement, sont acheminées à une interface d'enregistrement 18, qui permet de savoir à tout moment, pendant le déplacement de l'engin 1 selon le trajet de la tranchée, quelle est la vitesse instantanée de l'onde acoustique et, par un étalonnage préalable, d'en déduire les caractéristiques de densité, donc de dureté, du sol en tous points. Un dispositif d'enregistrement et de représentation graphique 19 permet de fournir instantanément à l'utilisateur une représentation de la dureté du sol selon le trajet de la tranchée, en attirant immédiatement l'attention sur les points singuliers rencontrés où des précautions particulières doivent être éventuellement prises. On réalise ainsi un dispositif de contrôle et de reconnaissance des caractéristiques géologiques d'un sol, particulièrement simples, qui adapte le principe classique de mesure dit de sismique réfractaire, de manière à disposer d'un enregistrement continu, à partir duquel il devient possible d'optimiser les techniques de pose d'un câble, en particulier à usage téléphonique, dans une tranchée enterrée, en limitant les risques résultant des variations parfois importantes de la densité de ce sol le long du trajet de cette dernière. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour le contrôle et la reconnaissance, des caractéristiques géologiques d'un sol, notamment selon le trajet d'une tranchée destinée à recevoir une ligne téléphonique, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser un enregistrement sismique continu sur la totalité du trajet de la tranchée à creuser, afin de déterminer en tous points la densité du sol rencontrée. 2 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte, d'une part un châssis de support (5) pour un marteau (11) ou analogue, propre à créer en un point du sol (4) une onde de choc acoustique, d'autre part, à distance du marteau, un capteur de réception (12) de l'onde émise après traversée du sol sur cette distance, caractérisé en ce que le châssis de support est porté par un engin (1) propre à se déplacer en continu sur le sol et comprend deux skis (6, 7) ou éléments similaires, ayant une surface d'appui au sol, ces deux skis portant respectivement le marteau et le capteur, et un ensemble de mesure (17, 18), apte à déclencher à intervalles de temps rapprochés le choc du marteau sur son ski et à calculer le temps de propagation de l'onde acoustique reçue par le capteur, cet ensemble comprenant en outre des moyens de mesure (16) du déplacement et de la vitesse de l'engin. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le châssis de support (5) comporte une plateforme supportant deux vérins (9) mécaniques, pneumatiques ou hydrauliques, dont l'élément mobile (10) de chacun supporte un des deux skis (6, 7) pour l'appliquer en contact avec le sol (4) ou le relever lorsque le véhicule n'est pas utilisé. 4 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'ensemble de mesure comporte une interface informatique (18), traitant les informations fournies par le marteau (11) et le capteur (12), les moyens de mesure (16) du déplacement et de la vitesse étant constitués par un radar Doppler, monté sur l'engin et enregistrant les mouvements de celui-ci. 5 - Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce qu'il comporte un filtre (15) pour les ondes acoustiques émises, le signal filtré étant transmis au capteur (12), une base de temps de synchronisation (14), un calculateur (17) du temps de transmission de l'onde entre le marteau et le capteur, un circuit d'enregistrement (19) des données fournies par le radar et un circuit d'affichage du résultat ou des mesures effectuées.