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.DISPOSITIF D'ANCRAGE. la présente invention a pour objet une tête d'ancrage à ex- pansion, ou en d'autres termes, un dispositif devant constituer un point fixe au fond d'un forage, dans du rocher en particulier, et en général dans toute masse minérale compacte.
De tels dispositifs sont employés à des fins très diverses; on peut citer le "boulonnage du toit" dans les mines, en anglais "roof bolting", technique de consolidation du toit par des broches ancrées dans celui-ci, qui maintiennent par un écrou une plaque d'appui serrée sous la voûte. Dans ce cas, la tête à expansion constitue la tête du boulon, qui solidarise les uns avec les autres, les bancs du toit solides et non sujets à fracturation et les bancs du toit sujets à éboulement et fracturation. La profondeur du forage est vatiable suivant les cas, de même que la longueur de la tige du boulon. Ils sont également employés à la réalisation du boisage des ga- leries, ancrages sans scellement, haubanage des pylônes, manutention ou ex- traction de blocs de roche ....
Plus précisément, l'invention vise un dispositif de ce genre dont le fonctionnement se fait en deux temps :
Le premier temps comporte une expansion partielle permettant le contrôle de la tenue des terrains dans le forage, et au moins pour partie l'ancrage du dispositif, dans le cas où cette première expansion a provoqué un verrouillage suffisant le deuxième temps entre en jeu pour provoquer l'expansion finale à refus dont la puissance d'ancrage est fonction du couple appliqué à l'écrou d'extrémité.
Le dispositif selon l'invention est constitué par un cylindres- métallique creux, en acier de préférence, fendu en secteurs longitudinaux, au
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moins deux groupes de lumières à parois formant rampes étant prévus aux. joints des secteurs, à des niveaux différents du cylindre, pour recevoir des cames correspondantes portées par une tige de boulon, les groupes lumières et leurs rampes, ainsi que les groupes cames étant respectivement prévus pour que chaque groupe de cames ait une course à vide égale à la course totale de la came précédente et les portions de tiges séparant deux groupes de cames étant prévues pour avoir une résistance à la traction inférieure à celle de la partie la plus faible de la tige,
ces résistances allant en croissant dans l'ordre de succession des serrages des cames (par exemple au moyen d'une saignée ou d'un amincissement local ou tout autre amorce de rupture).
Le nombre des lumières ou cames de chaque groupe sera de pré- férence égal au nombre des secteurs du cylindre. Le cylindre est avanta- geusement muni d'aspérités extérieures susceptibles d'assurer son accrochage au fond du forage.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant :
On insère l'ensemble cylindre et tige au fond du forage, dont le diamètre sera de préférence intermédiaire entre celui du cylindre propre- ment dit et celui du cylindre enveloppant les aspérités.
On exerce alors une traction sur la tige, par exemple par bou- lonnage de l'écrou d'extrémité, ce qui provoque : a) le serrage du premier groupe de cames donnant une expansion partielle et le verrouillage du dispositif si les terrains du forage sont bons, son arrachement si les terrains sont mauvais. b) la rupture de la tige entre les deux groupes de cames. Le premier groupe de cames forme alors verrou de non retour à l'expansion partielle qu'elle a produite. Cette rupture, constatée par l'opérateur qui exerce le serrage, constitue ainsi un signal de solidité d'ancrage, et par suite, de sécurité. c) le fonctionnement du second groupe de cames, et des groupes suivants; jusqu'à expansion finale. Cette expansion peut résulter, au moins partiellement, de l'action de la charge supportée par la tige de bou- lon (par exemple, la masse de toit à soutenir).
L'invention sera décrite en détail c-après avec référence au dessin annexé, à titre d'exemple, sur lequel est représenté un dispositif selon l'invention
Figure 1, en élévation ;
Figure 2, en plan (pour un dispositif à deux secteurs).
Figure 2a, en plan (pour un dispositif à trois secteurs).
Figure 3, en coupe longitudinale selon a-a de la figure 2.
Figure 4, en élévation en position de premier verrouillage.
Figure 5, en coupe selon b-b de la figure 4.
Figure 6, en élévation en position de verrouillage complet.
Figure 7, en coupe selon c-c de la figure 6 (pour un disposi- tif à deux secteurs).
Figure 7a, en coupe c-c de la figure 6 (pour un dispositif à' trois secteurs).
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Les figures 8, 9, 10 et il, en élévation et en coupe cor- respondant aux figures 1, 3,4 et 6, montrent une variante de réalisa- tion de l'invention.
En se reportant aux figures 1 à 7, on voit que l'appareil se compose ; a) d'un cylindre métallique creux A formé de-deux secteurs 1, 2, aux joints desquels sont prévus deux groupes de lumières 4, 5, dont les parois 4a, 4b, 5a, 5b forment des rampes en forme de coin. Ce cylin- dre A est pourvu d'aspérités 6 à sa périphérie.
Ces secteurs sont prévus pour s'emboiter sans possibilité de déplacement longitudinal relatif, par le moyen de languettes telles que 2a, 1b, dirigées en sens opposés, ces languettes servant en outre de butées aux cames C, D. b) d'une tige de boulon B portant à son extrémité un écrou 10 ou tout autre dispositif permettant un serrage, cette tige étant pour- vue de deux groupes de cames C, D, correspondant aux lumières 4, 5, la distance entre les cames C,D étant supérieure à celle qui sépare les ram- pes des lumières 4,5. A cet effet, la lumière 5 est pourvue d'une partie 5c à parois parallèles. Une saignée S est prévue sur la tige B entre les groupes de cames C, D, pour amoindrir la résistance de la tige entre les- dits groupes de cames.
Une ligature provisoire E est avantageusement prévue pour soli- dariser les secteurs du cylindre pendant la mise en place du dispositif.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant :
L'appareil est mis en place au fond du forage; il s'y trouve maintenu par les aspérités 6 du cylindre, le forage ayant de préférence un diamètre intermédiaire entre celui du cylindre A et celui du cylindre géométrique enveloppant les aspérités 6.
La tige est sollicitée vers le bas (selon le dessin) par le serrage de l'écrou inférieur ou de toute autre manière appropriée; le groupe de cames C, ci-après dénommé "cames de sécurité" entre en action et provoque le serrage de la partie terminale du cylindre jusqu'à buter sur la languette 2a (figures 4 et 5).
Si les terrains sont insuffisamment résistants, la traction poursuivie ensuite sur la tige B ne provoquera pas la rupture de la tige à la saignée S prévue pour une charge déterminée, et l'ensemble sera arra- ché du forage.
Si les terrains tiennent, la came de sécurité C provoque le verrouillage du dispositif qui est suivi de la rupture de la tige à la saignée S. L'opérateur qui constate cette rupture est averti que l'ancrage est suffisante
La came D n'a encore parcouru qu'une course à vide Elle entre alors en action sur les rampes 5a, 5b, et provoque l'expansion finale (fig.
6 et 7).
Le plus souvent cette course active de la came D sera réservée pour l'élasticité du soutènement; dès lors que l'on est assuré de la soli- dité de l'ancrage par la rupture en S de la tige de boulon B, il peut,en effet, être préférable de conserver une marge qui pourra dans certains cas donner lieu à des mesures de la charge par observation des déplacements de la tige de boulon B après mise en place du dispositif (lorsque l'on dispose- ra de points de repères fixes).,
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Le dispositif ci-dessus décrit peut comporter non pas deux, mais, par exemple, trois.secteurs. Les figures 1, 3,4 et 6 restant in- changées dans ce cas, un tel appareil se trouve représenté par les fi- gures 1, 2a, 3,4, 6 et 'la. Les secteurs portent les chiffres 1, 2, 3.
Dans le cadre des caractéristiques ci-dessus décrites, l'appa- reil selon l'invention pourra évidemment être réalisé des façons les plus diverses,' le dessin annexé ne donnant qu'un exemple.
Une variante est ainsi représentée aux figures 8,9, 10 et 11, selon laquelle l'appareil ne comporte que deux secteurs avec une première expansion qui assure un ancrage important, mesuré par une forte section de rupture; la seconde expansion comportant une course à peu près égale à celle de la première expansion et un ancrage à peu près équivalent.
Il va de soi que les dimensions de l'appareil, le nombre d'élé- ments longitudinaux ou secteurs du corps du cylindre, le diamètre de la section de rupture, le rapport de ce diamètre à celui de la section mini- mum de la tige, l'expansion maximum de sécurité, l'expansion maximum fina- le, dépendent, suivant les conditions d'emploi et les caractéristiques du fo- rage (nature de la masse, profondeur, diamètre).
De même, on pourra prévoir, sans sortir du cadre de l'invention); un corps d'appareil plus long, comportant deux ou plusieurs sections de rup- ture en chaine, par exemple à serrages progressifs. Il y a alors deux ou plusieurs ruptures successives, le même nombre de verrouillages successifs et un serrage d'expansion définitive. Les cames sont alors tracées en consé- quence, la course à vide de chaque came,étant égale à la course totale de la came précédente.
Dans certains cas d'emploi, en particulier pour l'ancrage de hau- bans, la tige sera avantageusement remplacée par du câble d'acier relié di- rectement aux cames.
Les dessins font apparaître une butée positive d'arrêt en fin d'expansion maximum. Cette butée positive pourra être . supprimée dans les cas où un "coùp de charge" accidentel, ou l'équivalent, devra au contraire provoquer une' expansion complémentaire souple jusqu'à rupture de la tige de traction après allongement de celle-ci.
REVENDICATIONS.
1- Dispositif d'ancrage constitué par un cylindre métallique creux, fendu en secteurs longitudinaux, au moins deux groupes de lumières à parois formant rampes étant prévus aux joints des secteurs, à des niveaux différents du cylindre, une tige à l'intérieur dudit cylindre, muni de ca- mes correspondant aux dites lumières, les groupes de lumières et leurs ram- pes, ainsi que les groupes cames étant respectivement prévus pour que chaque groupe de cames ait une course à vide égale à la course entière de la came précédente et les portions de tiges séparant deux groupes de cames étant prévues pour avoir une résistance à la traction inférieure à celle de la partie la plus faible de la tige, ces résistances allant en croissant dans l'ordre de succession des serrages des cames.