Brevet FR2769029A1 — publié le 19990402

Procédé de charriage et dispositif d'avulsion des sols sédirnantaires et des granulats. La présente invention concerne un procédé de charriage des sols sédimentaires et granulats par mise en vibration de leur couche supérieure ainsi qu'un dispositif vibrant d'avulsion des sols sédimentaires et granulats. Le procédé. La finalité de l'invention est de transporter aisément des masses considérables de sédiments ou de granulats dans un fluide. Elle consiste à mettre les sédiments du sol en suspension dans un fluide ambiant à l'aide de plaques vibrantes afin que ces sédiments soient charriés sous l'effet du courant naturel ou artificiel dans ce fluide, soit pour approfondir le lit d'un chenal, canal, fleuve ou rivière, soit pour accumuler ces sédiments en suspension, en des sites choisis, par simple interruption de la vibration. Bien que la présente invention se comprenne mieux par référence au milieu maritime, le fluide environnant peut être liquide ou gazeux. L'état du sédiment ou du granulat est dit "fluidisé" lorsque l'espace entre les particules constitutives est élargi, Il en résulte une modification sensible du comportement du sédiment. Tant que la vibration est entretenue, la résistance du sédiment au charriage se trouve réduite au point qu'un courant de fluide, naturel ou artificiel même peu véloce suffit à le déplacer. La vibration sera avantageusement d'extrême basse fréquence, par exemple inférieure à 100 Hertz. L'objet vibrant sera avantageusement de forme globalement plate. Le sol sera sédimentaire, de préférence sableux, et pourra comporter des particules extrêmement fines (vases). Dans ces conditions on constate un effet de tri immédiat des particules, les moins denses ayant besoin de plus de temps pour retrouver leur équilibre, les plus lourdes se redéposant plus rapidement. De cette manière il est possible d'effectuer une avulsion ou une accrétion par gestion du phénomène vibratoire entre particules de même densité. Dans le cas de particules de densités différentes, le procédé permettra un tri densimétrique susceptible d'être utilisé pour tous travaux de nettoyage et de dépollution des sols. Le procédé présente un intérêt pour prévenir en temps réel l'accumulation des vases avant qu'elles ne se chargent de polluant. Le dispositif. Le dispositif est composé d' une ou plusieurs plaques perforées, vibrantes, superposées, parallèles, et fixées entre elles au moyen de cales rigides, selon un assemblage qui, maintenu à proximité immédiate du sol séd-mentaire (sables, vases, alluvions) ou de granulats, provoque sous l'effet des vibrations une mise en suspension ses éléments dans le fluide environnant. Le dispositif de la présente invention peut être assimilé à un tapis à clous ou une herse scarifiant le sol, dont les dards sont des jets réalisés en l'espèce par le passage du fluide ambiant dans des perforations de la plaque de base sous l'effet de la vibration. Il peut être fixe ou mobile. Traditionnellement en milieu liquide une telle action de dissociation du sol sédimentaire et de mise en suspension des différentes particules, est réalisée par des chaînes tractées, ou bien encore par des jets d'eau disposés sur la longueur d'un tuyau acheminant un liquide sous pression, ensouillé sous la couche supérieure du sédiment, selon un appareil tel que décrit dans le brevet US de Robert Melville SCOTT NO 510713 (brevet du 12 décembre 1893). Cependant ces ouvrages hydrauliques utilisent le pompage du fluide ambiant et peuvent s'obturer lorsque ce fluide est chargé de sédiment ou lorsque des salissures croissent sur les buses de lançage. De plus ils nécessitent des énergies considérables, sont difficiles à régler et à être maintenu en état de fonctionnement. La présente invention a pour effet de remédier à ces inconvénients ou du moins de les atténuer de manière satisfaisante, tout en étendant les fonctionnalités de gestion des sols par un dispositif polyvalent d'avulsion et d'accrétion, avec un rendement énergétique et une fiabilité accrue. Résumé de l'invention. L'invention a pour objet premièrement un procédé utiiisant l'énergie naturelle d'un fluide pour charrier un sédiment préalablement mis er. suspension par un dispositif vibrant jusqu'à un point choisi d'accrétion ou de répartition homogène étalée, deuxièmement un dispositif d'avulsion des sols sédimentaires et des granulats, constitué d'un assemblage particulier de plaques perforées mises en vibration par un générateur de vibrations. En milieu gazeux un vent naturel ou artificiel viendra déplacer les particules maintenues en suspension par l'effet de la vibration. En milieu liquide, un simple courant naturel ou obtenu par effet de pompage viendra déplacer l'ensemble des particules en suspension. Quel que soit le milieu, le dispositif produit un effet de tri des particules, permettant d'agir sur la dépollution des sols par reconnaissance des particules différentes selon leur densité et/ou leur morphologie. Le dispositif est constitué d'un assemblage d'au moins deux plaques planes, superposées, perforées, et vibrantes, de surface variable, pouvant atteindre plusieurs mètres carrés. Le dispositif émet des vibrations dont la direction est sensiblement perpendiculaire aux plaques, qui provoquent une alternance de pressions et de dépressions de bas en haut, modifiant la cohésion du sol et permettant, avec une énergie vibratoire adaptée la mise en suspension de tous sédiments généralement existants en milieu maritime ou fluvial. Cet assemblage est disposé parallèlement au sol et comprend sur sa partie supérieure, un générateur de vibrations qui peut être pneumatique, mécanique, électrique, ou autre. Selon un mode de réalisation avantageuse du dispositif de la présente invention, des flotteurs sont fixés au dispositif pour alléger son poids sur le sol afin d'optimiser la vibration de la plaque inférieure. L'efficacité du dispositif provient des accélérations brutales du fluide au voisinage des perforations des plaques lors de la vibration. Le dispositif peut être couplé avec un hydroéjecteur, siphon ou pompe (by-passing) Le nombre de plaques supérieures agit sur le volume de sédiment en suspension. Selon une caractéristique originale de l'invention, les extrémités de la plaque inférieure comportent des moyens d'accrochage afin de déplacer et/ou de réaliser des assemblages de plusieurs de ces dispositifs. Lorsque un ou plusieurs dispositifs de la présente invention sont disposés en permanence dans un site, il est aisé d'en organiser le fonctionnement automatique afin de traiter en temps réel et à titre préventif toute pollution éventuelle, notamment dans les ports. Suivant une caractéristique de l'invention la vibration est règlable, par l'adjonction d'un variateur de vitesse agissant sur l'ajustement de la fréquence, tandis que l'ajustement de l'amplitude s'effectue par le règlage des excentriques dans le cas de vibrateurs a balourds. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le dispositif est mobile et la plaque perforée inférieure est équipée d'une spatule relevée fonctionnant comme celle d'une luge afin que le dispositif puisse glisser sans encombres sur le fond à traiter. Suivant encore une autre caractéristique de l'invention, le poids du dispositif sur le sol sera compensé par adjonction de flotteurs ou d'un train roulant susceptible d'entretenir la vibration. Dans les canaux d'un port ou en bordure de quai, l'effet du ou des dispositifs est alors de dégager les talus qui ne peuvent être dragués par les moyens traditionnels. Bien que le domaine de la présente invention s'étende naturellement au domaine terrestre aussi bien que maritime, elle sera mieux comprise à la lumière des exemples existants de ses applications maritimes ou fluviales. Résumé des dessins. L'invention sera illustrée par la description qui va suivre accompagnée des dessins sur lesquels La figure 1 représente une vue de dessus d'un mode de réalisation d'un dispositif mobile de la présente invention, destiné à évoluer en milieu marin. Il comprend une plaque perforée inférieure (1) surmontée d'une plaque perforée supérieure (2), la-dite plaque supérieure elle-même surmontée en son centre d'un coffre étanche (3) abritant des générateurs de vibrations (4). La figure 2 représente une vue de dessus d'un mode de réalisation d'un dispositif de la présente invention comprenant deux flotteurs latéraux longitudinaux (7) fixés sur la plaque perforée supérieure (2). La figure 3 représente une coupe longitudinale du dispositif de la figure 2 dans lequel on voit les plaques perforées inférieure (1), et supérieure (2) séparées par une cale (5), les flotteurs (7) les générateurs de vibrations (4) dans leur coffre étanche (3) le bouchon des flotteurs (8) et la spatule (6) de la plaque de base (1) . La figure 4 représente la vue de côté d'un dispositif dans lequel les flotteurs (7) sont assemblés à la plaque supérieure (2) par des fixations souples telles que des silentblocs. La figure 5 représente la traction d'un attelage de plaques vibrantes assemblées selon le dispositif de la présente invention, (base (1), plaque supérieure (2), générateur de vibration (4), flotteurs (7)) dans le lit d'un chenal afin d'en assurer l'entretien. Il a été réalisé notamment un prototype dont les dimensions hors tout sont: longueur 72 cm, vide de maille 60E environ largeur 42 cm, vide de maille 60B environ diamètre des trous 15 millimètres distance entre les plaques 30 millimètres force centrifuge maximale nominale totale des deux moteurs à balourd, mille daN force centrifuge utile à l'essai 220 daN fréquence de l'essai 32 hertz amplitude maximale en bord de plaque inférieure 3 millimètres poids du dispositif à sec 330 kg masse résiduelle du dispositif sur le fond 0,5 kg hauteur hoirs tout 35 an avec plaque supérieure et vibrateur électrique On obtient une avulsion instantanée de vase ou de sable lors de la vibration. Selon un mode avantageux de mise en oeuvre du procédé de la présente invention, un attelage vibrant (1,2,3,4,5), sustenté par des flotteurs (7), évolue à la même vitesse et dans la même direction que le fluide ambiant afin de transporter lesdits sédiments sur de longues distances. La plaque de base (1) du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé est perforée selon un vide de maille adapté au sédiment à déplacer. La cale rigide (5) est disposée au centre de sa surface supérieure. La plaque supérieure (2) du dispositif est de dimensions sensiblement égales à celles de la plaque inférieure (1). Ladite plaque si in'rieure est perforée selon un vide de maille adapté au sédiment à maintenir en suspension. D'une manière générale le dispositif est destiné à être placé à proximité du sol, sur celui-ci, ou à être légèrement enfoui dans le sol. Le dispositif comprend à l'avant de sa plaque inférieure une spatule lui periiettant d'évoluer canrne une luge sur le sol sous 1' effet d'une traction ou d'une propulsion propre au dispositif. Le poids du dispositif est compensé par des flotteurs à ballast ou par un train roulant lui permettant d'effleurer le sol. Revendications 1. Procédé de charriage de sol sédimentaire et de granulats utilisant l'énergie d'un fluide, caractérisé en ce qu'il consiste à faire charrier par ce fluide un sédiment mis en suspension sous l'effet d'une vibration provoquée des couches de surface des sols et granulats, jusqu'à un point choisi d'accrétion, de pompage, ou de répartition homogène étalée. 2. Procédé suivant la revendication 1, dans lequel un attelage vibrant (1,2,3,4,5,6) est sustenté par des flotteurs (7) et évolue à la même vitesse et dans la même direction que le fluide ambiant afin de transporter lesdits sédiments sur de longues distances. 3. Dispositif d'avulsion de sols sédimentaires et de granulats pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une plaque de base (1), perforée selon un vide de mailles adapté au sédiment à déplacer, comprenant au centre de sa surface supérieure une cale rigide (5) sur laquelle est disposée une plaque supérieure (2),de dimensions sensiblement égales à celles de la plaque inférieure (1), ladite plaque supérieure étant perforée selon un vide de mailles adapté au sédiment à maintenir en suspension, comprenant au centre de sa surface supérieure un générateur de vibrations (4), ledit dispositif étant destiné à être place à proximité, sur, ou légèrement enfoui dans le sol, en vue de mettre celui-ci en suspension dans le fluide ambiant. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en qu'il est mobile et comprend à l'avant de sa plaque inférieure (1) une spatule (6) lui permettant d'évoluer comme une luge sur le sol sous l'effet d'une traction ou d'une propulsion propre au dispositif. 5. Dispositif selon la revendication 3 comprenant un générateur de vibrations (4) qui peut être pneumatique, mécanique, électrique ou autre à l'intérieur ou non d'un compartiment étanche (3) 6. Dispositif selon la revendication 3, dont le poids est compensé par des flotteurs à ballast (7), ou par un train roulant, lui permettant d'effleurer le sol.