Brevet FR2785310A1 — publié le 20000505

La présente invention est relative à un procédé de contrôle du compactage d'un remblai et en particulier de la zone d'un remblai assurant l'enrobage d'une conduite. Un tel remblai doit être suffisamment compacté, c'est-à-dire avoir une densité suffisante pour constituer une fondation efficace pour la conduite et ce, en particulier, lorsqu'elle est destinée à cheminer sous une route. Il est connu d'utiliser un pénétromètre pour contrôler le compactage d'un rem- blai. Une autre technique connue consiste à utiliser une sonde gamma et à mesurer l'absorption des rayons gamma par le remblai. De façon générale, ces techniques ne permettent pas d'obtenir une indication précise de la qualité du compactage d'un remblai, et en particulier de la zone d'enrobage d'une conduite, dans la mesure o, d'une part, cette zone est difficilement accessible et, d'autre part, o la qualité du compactage peut varier rapidement dans cette zone, dans la direction verticale, entre le radier et la clé, et dans la direction horizontale, les mesures s'effectuant de façon ponctuelle. Le but de l'invention est de pallier ces inconvénients. Elle a donc pour objet un procédé de contrôle du compactage d'un remblai d'enrobage d'une conduite, comprenant les étapes consistant à: - appliquer un effort sur le remblai de manière à obtenir une déformation ré- sultante de ce dernier, - mesurer la déformation du remblai, - calculer le module élastique du remblai à partir de l'effort appliqué et de la déformation mesurée, - déterminer la densité sèche du remblai à partir du module élastique calculé et de la nature du remblai, et - comparer la densité sèche calculée avec une valeur de densité sèche corres- pondant à un compactage optimum du remblai, caractérisé en ce que l'effort appliqué sur le remblai est appliqué par l'inter- médiaire de la conduite, et en ce que la déformation du remblai est obtenue en mesurant la déformation de la paroi de la conduite. Selon une caractéristique particulière du procédé de contrôle selon l'invention, l'étape d'application de l'effort sur le remblai consiste à exercer un effort radial sur deux zones diamétralement opposées de la paroi de la conduite de manière à rendre sensible- ment ovale sa section en coupe transversale. Avantageusement, l'étape de calcul du module élastique du remblai comporte les étape consistant à calculer la raideur du remblai, par calcul du rapport entre la valeur de l'effort appliqué et la valeur de la déformation résultante, et à calculer le module d'élasticité du remblai à partir de la raideur calculée. L'invention a également pour objet un appareil de contrôle du compactage d'un remblai d'enrobage d'une conduite, pour la mise en oeuvre d'un procédé de contrôle tel que défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour appliquer un effort sur la paroi de la conduite de manière à la déformer, des moyens de mesure de la déformation résultante de la paroi de la conduite et une unité centrale de traitement à laquelle sont raccordés lesdits moyens de mesure et comportant des moyens de calcul de la densité sèche du remblai à partir des valeurs de l'effort appliqué et de la déformation résultante de la paroi de la conduite, et des moyens de comparaison de la valeur de la den- sité sèche délivrée par les moyens de calcul avec une valeur de densité sèche correspon- dant à un compactage optimum du remblai. L'appareil de contrôle selon l'invention peut en outre comporter une ou plu- sieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles: - les moyens pour appliquer un effort sur la paroi de la conduite comportent au moins un vérin, et l'appareil comporte en outre un capteur de pression disposé dans le circuit fluidique d'alimentation du ou de chaque vérin et raccordé à l'unité centrale de traitement; - il comporte deux groupes d'au moins un vérin, le ou les vérins de l'un des groupes exerçant, en fonctionnement, un effort selon un sens opposé à celui exercé par le ou les vérins de l'autre groupe; - chaque groupe de vérins comporte une paire de vérins disposés de part et d'autre des moyens de mesure de la déformation de la conduite; - il comporte deux patins d'appui sur la surface interne de la paroi de la con- duite montés chacun sur les extrémités actives des vérins de l'une des paires de vérins; - chaque patin comporte deux zones d'extrémités opposées munies chacune de moyens de montage sur un vérin et une zone médiane sur la face externe de laquelle est monté un galet d'application de l'effort sur la conduite; - chaque galet et chaque patin sont pourvus d'un orifice pour le passage des moyens de mesure de la déformation de la paroi de la conduite; - chaque galet a une forme de disque dont le diamètre est sensiblement égal à un dixième du diamètre de la conduite. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en référence aux dessins annexés sur les- quels: - la figure 1 est une vue schématique montrant une section en coupe transver- sale d'un remblai avant et après déformation, - la figure 2 est une vue en perspective partiellement éclatée d'un appareil de contrôle du compactage du remblai de la figure 1. Sur la figure 1, on a représenté une vue en coupe transversale d'un remblai, désigné par la référence numérique générale 10, dans lequel chemine une conduite 12. Dans l'exemple de réalisation représenté, le remblai 10 comporte deux zones dont l'une, 14, constitue une fondation pour une chaussée 16 et dont l'autre zone, 18, constitue une zone d'enrobage de la conduite 12. Sur la figure 1, on a représenté également un appareil de contrôle du compac- tage de la zone d'enrobage 18, désigné par la référence numérique générale 20, et disposé dans la conduite 12. Cet appareil 20 contrôle le compactage du remblai 10 en appliquant un effort F sur la surface interne de la paroi de la conduite 12 de manière à la déformer, comme représenté en traits mixtes sur cette figure, cette déformation s'accompagnant d'une dé- formation consécutive de la zone d'enrobage 18 du remblai. Pour obtenir une indication de la qualité du compactage de cette zone d'enro- bage 18, l'appareil calcule la densité sèche du remblai à partir des valeurs de l'effort appli- qué et de la déformation du remblai, ainsi que de la nature de ce dernier, puis compare la densité sèche ainsi calculée avec une valeur de densité sèche correspondant à un compac- tage optimum du remblai. On va maintenant décrire l'appareil 20 de contrôle du compactage du remblai 10 en référence à la figure 2. On voit sur cette figure que l'appareil 20 comporte, montés sur un châssis 22, des moyens 24 pour appliquer un effort sur la paroi de la conduite 12, et des moyens 26 de mesure de la déformation résultante du remblai par mesure de la déformation D de la paroi de la conduite. Les moyens 24 pour appliquer un effort sur la paroi de la conduite comportent des vérins, 28,30,32 et 34 disposés par paires de telle sorte que les vérins 28 et 30 de l'une des paires exercent, en fonctionnement, un effort sur la surface interne de la paroi de la conduite 12 selon un sens opposé à celui exercé par les vérins 32 et 34 de l'autre paire. Comme on le voit sur cette figure 2, les vérins de chacune des paires sont dis- posés de part et d'autre des moyens 26 de mesure. Ils sont par exemple constitués par des vérins à air capables d'exercer une pression sur la conduite selon une plage allant de 0 à 10 bars et sont, de préférence, des vérins à double effet, c'est-à-dire capables d'être commandés sélectivement en traction ou en poussee. Les vérins 28,30,32 et 34 sont connectés à un organe 36 de raccordement des vérins à une source d'alimentation en fluide sous pression (non représentée). Un capteur de pression 38, de type classique, est disposé dans le circuit fluidi- que d'alimentation de chaque vérin, entre l'organe 36 de raccordement et ces demrniers, en vue de mesurer l'effort F appliqué sur la paroi de la conduite. Les moyens 26 de mesure de la déformation de la paroi 12 de la conduite comportent deux cannes de mesures 40 et 42 s'étendant dans le prolongement l'une de l'autre. Ces cannes de mesure 40 et 42 sont des cannes de mesure de type classique, appropriées pour l'utilisation envisagée. Elles ne seront donc pas décrites en détail par la suite. On notera toutefois qu'elles sont dotées chacune d'une pointe d'extrémité ac- tive telle que 44, destinée à être appliquée contre la paroi de la conduite et s'étendant à partir d'une tête tronconique 46. L'effort F exercé sur la conduite est appliqué par l'intermédiaire de deux patins latéraux 48 et 50 montés chacun sur les extrémités actives d'un vérin de l'une des paires. Pour ce faire, chaque patin 48 et 50 comporte deux zones d'extrémités oppo- sées 52 et 54 dotées chacune d'une découpe, telle que 56, dans laquelle s'engage une ex- trémité active d'un vérin correspondant, et dont les parois sont dotées d'orifices, tels que 58, dans lesquels s'engagent des ergots, tels que 60, portés par l'extrémité active de chaque vérin. On voit par ailleurs sur la figure 2 que la face active de la zone médiane 62 de chaque patin 48 et 50 est équipée d'un galet 64, fixé par exemple par vissage, avec inter- position d'une rondelle 66, au moyen duquel l'effort fourni par les vérins est appliqué à la conduite 12. Chaque patin 48 et 50 ainsi que chaque galet 64, et la rondelle 66 qui lui est associée, sont percés d'orifices coaxiaux, tels que 68, dans lesquels s'engage la pointe ac- tive 44 des moyens de mesure, un ressort 70 sollicitant la tête tronconique 46 de ces der- niers en appui contre la face interne du patin 48 et 50 correspondant. Chaque patin est en outre doté de roulettes, telles que 72, montées oscillantes sur un support 76 venant se monter sur les zones d'extrémité 52 et 54 de chaque patin. L'appareil de contrôle qui vient d'être décrit est complété par une unité cen- trale de traitement (non représentée) à laquelle sont raccordés les moyens de mesure 26 ainsi que le capteur de pression 38. Cette unité centrale peut être disposé sur la châssis o être placée à distance, à l'extérieur de la conduite 12. Elle comporte, stockés en mémoire des algorithmes de calcul permettant le contrôle du compactage du remblai, comme décrit en détail ci-dessus. Enfin, deux patins 78 et 80 équipent le châssis 22 sur lesquels l'appareil re- pose dans la conduite. En variante, ces patins peuvent être remplacés par des roulettes. Pour procéder au contrôle du compactage de la zone d'enrobage 18 du remblai 10, il convient de disposer l'appareil 20 dans la conduite 12. En position d'attente, les patins 48 et 50 sont en appui contre la paroi de la conduite 12, par l'intermédiaire des roulettes 72. On pilote ensuite, comme mentionné précédemment, les vérins de manière qu'ils appliquent un effort F en deux zones diamétralement opposées de la conduite, de manière à ovaliser sa section en coupe transversale, comme représenté sur la figure 1. L'unité centrale de traitement reçoit en entrée la valeur D du déplacement con- sécutif de la paroi 12 de la conduite, laquelle représente la valeur de la déformation du remblai. On calcule la raideur du remblai à partir d'un calcul de la raideur globale R de la conduite, en établissant le rapport entre la valeur F de l'effort appliqué et la valeur D de la déformation résultante. A partir de la raideur R calculée, l'unité centrale procède à un calcul du mo- dule élastique Es à partir de la raideur globale R et de la raideur propre de la conduite, selon la relation suivante: Rr 1,62 Es --x R (1) Dm dans laquelle Dm désigne le diamètre moyen de la conduite, et R désigne la raideur réduite centrée de la conduite définie par la relation: R R = -- 1 R (2) Re R, désignant la raideur propre de la conduite à l'air libre dépendant de la na- R ture du matériau utilisé pour le remblai, égale par exemple à R pour une conduite en fonte, cette raideur propre pouvant être mesurée directement ou calculée à partir des ca- ractéristiques mécaniques de la conduite. A partir du module élastique Es et de la nature du remblai, l'unité centrale de traitement procède à un calcul de la densité sèche yd selon la relation suivante: 7., (3) 7d7 /s rd - A (3) o y, désigne la densité de la phase solide du remblai, dépendante de sa nature, p désigne la pression effective régnant dans le sol, à la profondeur de la con- duite, et A est un coefficient qui dépend de la nature du remblai. Le compactage optimum étant obtenu lorsque la valeur de la densité sèche atteint une valeur maximale, connue sous l'appellation "Optimum Proctor", il convient ensuite simplement de comparer la densité sèche Yd calculée avec une valeur de densité correspondant à l'Optimum Proctor, parmi un ensemble de densités sèches stockées en mémoire dans l'unité centrale de traitement correspondant chacune à un compactage op- timum du remblai, pour un type de matériaux susceptible d'entrer dans la constitution du remblai. Après avoir effectué une mesure, les vérins 28, 30,32 et 34 sont commandés en traction de manière à exercer un effort s'exerçant à l'encontre de l'effort exercé par le res- sort 70, pour repositionner les patins 48 et 50 en position d'attente, dans laquelle les rou- lettes 72 sont appliquées contre la paroi de la conduite 12. L'appareil peut alors être aisément déplacé jusqu'à un autre emplacement de contrôle. On conçoit qu'il est ainsi possible de procéder à un très grand nombre de con- trôles le long de la conduite et donc d'obtenir un contrôle sensiblement en continu sur toute la longueur d'une canalisation. On notera enfin que les galets 64 ont, de préférence, une forme de disque dont le diamètre est sensiblement égal à 1/10 du diamètre de la conduite afin de conserver une similitude mécanique avec les modèles utilisés pour l'établissement des relations men- tionnées précédemment permettant le calcul de la densité sèche. REVENDICATIONS 1. Procédé de contrôle du compactage d'un remblai (10) d'enrobage d'une conduite (12), comportant les étapes consistant à: - appliquer un effort (F) sur le remblai (10) de manière à obtenir une déforma- tion (D) résultante de ce dernier, - mesurer la déformation (D) du remblai, - calculer le module élastique du remblai (10) à partir de l'effort appliqué et de la déformation mesurée, - déterminer la densité sèche du remblai (10) à partir du module élastique cal- culé et de la nature du remblai, et - comparer la densité sèche calculée avec une valeur de densité sèche corres- pondant à un compactage optimum du remblai, caractérisé en ce que l'effort appliqué sur le remblai est appliqué par l'inter- médiaire de la conduite (12), et en ce que la déformation du remblai est obtenue en mesu- rant la déformation de la paroi de la conduite (12). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape d'application de l'effort sur le remblai (10) consiste à exercer un effort radial sur deux zones diamétra- lement opposées de la paroi de la conduite de manière à rendre sensiblement ovale sa sec- tion en coupe transversale. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'étape de calcul du module élastique du remblai (10) comporte les étapes consistant à calculer la raideur du remblai, par calcul du rapport entre la valeur de l'effort (F) appliqué et la valeur de la déformation (D) résultante, et à calculer le module d'élasticité du remblai (10) à par- tir de la raideur calculée. 4. Appareil de contrôle du compactage d'un remblai (10) d'enrobage d'une conduite (12), pour la mise en oeuvre d'un procédé de contrôle selon l'une quelconque des revendications là 3, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (24) pour appliquer un effort sur la paroi de la conduite (12) de manière à la déformer, des moyens de mesure (26) de la déformation (D) résultante de la paroi de la conduite (12) et une unité centrale de traitement à laquelle sont raccordés lesdits moyens de mesure (26) et comportant des moyens de calcul de la densité sèche du remblai (10) à partir des valeurs de l'effort (F) appliqué et de la déformation (D) résultante de la paroi de la conduite (12), et des moyens de comparaison de la valeur de la densité sèche délivrée par les moyens de calcul avec une valeur de densité sèche correspondant à un compactage optimum du remblai (10). 5. Appareil de contrôle selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens (24) pour appliquer un effort sur la paroi de la conduite (12) comportent au moins un vérin (28,30,32,34), et en ce qu'il comporte en outre un capteur de pression (38) disposé dans le circuit fluidique d'alimentation du ou de chaque vérin et raccordé à l'unité centrale de traitement. 6. Appareil de contrôle selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte deux groupes d'au moins un vérin, le ou les vérins de l'un des groupes exerçant, en fonctionnement, un effort (F) selon un sens opposé à celui exercé par le ou les vérins de l'autre groupe. 7. Appareil de contrôle selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque groupe de vérins comporte une paire de vérins disposés de part et d'autre des moyens de mesure de la déformation de la conduite. 8. Appareil de contrôle selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte deux patins (48,50) d'appui sur la surface interne de la paroi de la conduite (12) montés chacun sur les extrémités actives des vérins et de l'une des paires de vérins. 9. Appareil de contrôle selon la revendication 8, caractérisé en ce que chaque patin (48,50) comporte deux zones d'extrémités opposées (52,54) munies chacune de moyens (58) de montage sur un vérin et une zone médiane (62) sur la face externe de laquelle est monté un galet (64) d'application de l'effort sur la conduite. 10. Appareil de contrôle selon la revendication 9, caractérisé en ce que chaque galet et chaque patin (48,50) sont pourvus d'un orifice (68) pour le passage des moyens de mesure (26) de la déformation de la paroi de la conduite. 11. Appareil de contrôle selon l'une des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que chaque galet (64) a une forme de disque dont le diamètre est sensiblement égal à un dixième du diamètre de la conduite.