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Description


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  PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LA PROSPECTION ET L'ECHANTILLONNAGE DU SOUS-
SOL. 



   La présente invention est relative à un procédé et un dispositif pour la prospection du sous-sol, que permettent principalement de prélever des échantillons non remués de terres de toute espèce, en particulier ceux de terrains instableso 
Le prélèvement   déchantillons   non remués est une condition primordiale de la connaissance exacte des caractéristiques importantes du point de vue de la constructions des sous-sols.

   Toutefois, dans le cas de terrains friables et boulants, par exemple du sable saturé d'eau, les tarières ou cuillers habituelles ne répondent pas aux besoins, vu que les terres de cette espèce s'écoulent de la sondeo 
Pour cette raison,, il est connu,   lorsqu'31   s'agît d'effectuer des sondages dans les terrains de cette nature, de munir les sondes de dispositifs de fermetures   Or    de tels dispositifs présentent des défauts fondamentaux, à savoirs une obturation mécanique n'offre aucune garantie contre les secousses et l'agitation de 1?échantillon lors du relèvement de la sonde;

   de plus, il est impossible d'empêcher la perte de   1?eau   dès que l'échantillon a été relevé au-dessus da niveau de l'eau   souterraineo   Pour ces raisons, on a essayé de placer dans l'extrémité inférieure de la sonde des matières telles que le cimenta certains produits chimiques ou certaines solutions thixotropiques, qui conviennent pour la consolidation de terres, afin de former ainsi un bouchon obturateuro En outre, on a essayé d'empêcher la chute de l'échantillon détaché du sous-sols en utilisant à cet effet des dispositifs supplémentaires de nature mécanique ou hydro-mécanique, destinés à retenir la carotte.

   En outreil est connu que   l'on   peut stabiliser des terres friables à   l'aide   du froido Toutefois, comme ce procédé oblige de soumettre de grandes étendues du sous-sol au traitement par le froid, consistant en une mise en circulation de la saumure réfrigérante, il est nécessaire de fournir à cet effet de grandes quantités de frigories et de prévoir des durées de 

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 traitement   prolongéeso   Pour ces raisons,

   ce dernier procédé   n'entre   pas en ligne de compte pour le but visé ici et qui consiste à effectuer une prospection géologique en vue de la construction de bâtimentso 
Par   contreg   le procédé selon la présente invention est caractérisé en substance par le fait que   l'on   modifie la consistance d'une tranche du corps formant l'échantillon à l'aide d'une transmission de froid dirigée effectuée par contact direct, de sorte que cette tranche maintient dans la sonde la masse de l'échantillon située au-dessous   d'elle.   



   Un dispositif pour l'exécution du procédé selon la présente invention est caractérisé par la prévision, dans le tranchant de la tarière d'un espace destiné à recevoir une bague de congélation isolée thermiquement par rapport au tranchant et à la tarière, mais en contact thermique direct avec   1?échantillon   emprisonné, de façon à transmettre le froid à celui-ci par contact. 



   En engendrant un froid dans cette bague de congélation, on parvient à congeler une petite partie de l'échantillon,   sans modifier   la structure du restant de celui-cio L'échantillon est maintenu dans la tarière au moyen de ce bouchon congelé, 
En plus   d'un   prélèvement d'échantillons non remués de terres boulantes, le dispositif selon l'invention permet d'effectuer une mesure d'une grande importance pratique et qu'il n'était pas possible d'effectuer à ce jour dans le sous-sol sans remuer celui-ci, à savoir:

   en comparant la teneur en eau de la partie congelée et de celle non congelée de l'échantillon, on peut déterminer   "in     situ'   la sensibilité du sol au gelo Un instrument servant à la mesure de la température et disposé dans le tranchant de la tarière permet de mesurer la température de l'eau et du terrain dans le trou de sondage même, ainsi que de contrôler le processus de la congélationo 
En outre, le dispositif selon l'invention permet de faire des constatations sur les-relations fonctionnelles entre la température et la viscosité de   l'eau   souterraine,d'un part et le coefficient de perméabilité d'après Darcy d'autre part.

   D'autres détails et caractéristiques d'un dispositif pour l'exécution du procédé selon l'invention seront décrites ci-après en se référant au dessin de la tarière selon l'invention. 



   Dans le dessin annexé 1 désigne le tranchant de la sonde (tarière ou cuiller) 2, qui se visse sur cette dernière, laquelle reçoit dans son intérieur le tube à échantillon 30 La sonde 2 est reliée par l'accouplement 4 à la tige 50 La pression de la tige 5 est transmise à la sonde 2 au moyen de la plaque de pression 6, tandis que la traction de la tige est transmise à cette sonde au moyen de la bague de serrage 7, du cône de serrage 8 et des coins de serrage 9, Le tube 3 est retenu à son extrémité supérieure par le plateau 10 et à son extrémité inférieure, par la bague llo Sous la pression de la tige 5, le tranchant 1 pénètre d'une manière continue dans le terrain non remué, cependant que, grâce à l'emploi du mode de réalisation représenté,,

   la pression est transmise suivant une direction presque verticale aux parois du trou de sondage ainsi formée la disposition étant telle que la carotte de terre cylindrique découpée par le tranchant circulaire, qui précède le corps de la tarière, glisse dans l'intérieur de la sonde sans subir une pression latérale supplémentaireo 
Dans l'intérieur du taillant 1 est située la bague de congélation 12 dont.

   la surface extérieure présente une conicité dirigée vers le bas 
L'apport de froid à la terre contenue dans le tube à échantillon et la vitesse de la transmission dirigée du froid à cette terre peuvent être réalisés et contrôlés de plusieurs manières différenteso Cet apport et ce contrôle peuvent par exemple être assurés par le fait que de l'acide carbonique sous haute pression est dirigé depuis la surface du sol, à travers le tube capillaire métallique   13,  vers la bague de congélation 12,   d'où   cet acide s'échappe, en se détendant jusqu'à la pression atmosphérique, à tra- 

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 vers l'espace 14 compris entre la sonde 2 et le tube 3 et par l'accouplement
15 des tubes capillaires.

   La sonde 2 est établie en acier, tandis que le tu- be 3, qui est uniquement sollicité par le frottement que la terre.. en y pé- nétrant, exerce contre ses parois, est exécuté en tôle, en papier durci ou en une matière transparente qui doit être autant que possible dure non raya- ble et présenter un coefficient de frottement aussi réduit que possible vis- à-vis du sable et de l'argileo Un tube à échantillon transparent, établi en une matière plastique appropriée, par exemple un dérivé cellulosique ou une résine synthétique, permet d'apprécier de l'extérieur l'échantillon de ter-   re prélevé ;

   tel tube peut être utilisé plusieurs fois, ou bien,, être dé-   coupé en vue du dégagement de l'échantillon, sans que ce dernier subisse un écrasemento 
Au plateau 10 est fixée une plaque filtrante 16, à travers la- quelle l'eau intersticielle   en'provenance   de la totalité de la section du tube à échantillon peut, lorsqu'il s'agit d'effectuer un essai de perméabili- té pénétrer dans l'espace intérieur de la tige, rendu étanche par les anneaux
17 formant joint, cet espace servant dans ce cas d'éprouvette en vue de me- surer la quantité d'eau souterraine qui, en une unité de temps,

   pénètre dans la cuiller à travers l'échantillon ou bien - et ceci lorsqu'il s'agit de couches de terrain situées au-dessus de l'eau souterraine - la quantité d'eau intersticielle qui s'est infiltrée dans celles-cio Avant de procéder à l'épreuve d'infiltration, on peut débarrasser le tube à vase 18 de la ter- re qui y avait été entraînée, cela à l'aide d'une crépine 19 reliée à une pompe située à la surface du solo Cette opération peut éventuellement s'ef- fectuer avec adduction d'eau de rinçage. 



   Le mode d'exécution représenté dans les dessins annexés ne con- stitue qu'un exemple.. L'invention n'est pas limitée à cette réalisation. Ain- si par exemple, on peut prévoir dans une sonde une ou plusieurs bagues de congélation, comme celle décrite plus haut, disposées à différents niveaux afin de mieux raffermir la carotte de roches dans sa partie inférieure formant élément d'obturation ou en différents niveaux de cette carotte de fa- çon à améliorer l'adhérence entre , carotte et le tube qui la   contient.   



   Selon une variante du procédé, on peut faire descendre dans une tarière ou une cuiller, en se servant d'une tige creuse, un récipient de réfrigération jusqu'au fond du trou de sondage ou sur la surface du sol et, en mettant en contact la saumure avec une surface de contact qui assure une bonne transmission du froid, réaliser un relèvement aisé d'un corps d'échantillon comme un tout unique, en particulier dans le cas d'une terre à gros graino La technique de la congélation partielle selon l'invention peut aussi être appliquée en vue de garantir la carotte ou une section de la carotte dans le cas depieux battus creux d'après Burckhardto De plus,

   l'espace destiné à recevoir un fluide réfrigérant peut être prévu dans d'autres sabots ou couronnes de   forageo   Le tranchant 1 selon l'exemple de la présente invention décrit plus haut peut également être utilisé dans d'autres cas. 



   Lorsqu'il s'agit de congeler des zones étendues, il est avantageux que l'espace appelé à recevoir le fluide réfrigérant soit soutenu par un squeletteo On peut utiliser à cette fin des remplissages céramiques à gros pores, par exemple la mousse de béton ou des nasses artificielles à la manière de gravier filtrant, des masses agglomérées à l'aide d'un liant constitué par une résine synthétique ou un corps céramique et à grand volume de   poreso   Dans ces cas, la surface de contact peut, dans certaines conditions, être constituée par des filets ou par des revêtements galvaniques en métaux bons conducteurs, ou encore, par des pellicules de solutions thixotropiques, par exemple comme celles utilisées pour garantir les parois de   fondationso   Le tranchant,

   par exemple le tranchant circulaire creux tel que montré dans le dessin, peut présenter une surface extérieure d'une courbure telle qu'elle permette de lisser les couches traverséeso
Finalement, on peut prévoir dans le tube à carotte ou la tarière, ou sur   ceux-ci,   les conduites résistant à   la pression,   par exemple des tubes métalliques capillaires, à l'aide desquels on peut introduire par exemple des 

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 solutions salines dans le secteur inférieur de l'échantillon, afin de pouvoir mesurer de cette façon la vitesse de propagation d'une saumure dans le corps filtrant, en vue de déterminer le volume de pores exempt de tension. 



   On peut en outre introduire à travers ces canalisations un fluide sous pression par exemple de l'air comprimé, ou un liquide soumis à une pression telle qu'il en résulte une séparation de l'échantillon d'avec le terrain environnanto De plus, on peut se servir d'organes établis pour être gonflés ou déplacés, en vue de détacher l'échantillon du sol avoisinant par écrasement ou par sectionnement et de contribuer à retenir cet échantillon dans la tarièreo 
REVENDICATIONS.      



   1 Procédé pour la prospection du sous-sol et le prélèvement d'échantillons, caractérisé en ce que l'on modifie, au point de prélèvement même, la consistance d'une partie en forme de tranche du corps formant l'échantillon à l'aide d'une transmission de froid dirigée, effectuée par contact direct, de façon que cette tranche constitue, de préférence au niveau le plus bas de l'échantillon, un élément d'obturation empêchant la chute de ce dernier.

Claims

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une tarière est introduite dans le sol jusqu'à la partie de celui-ci qui doit être prospectée, de préférence par poussée sous une pression uniforme et en ce que, après la pénétration de la masse de l'échantillon dans le creux de la tarière, on procède à la consolidation d'une partie limitée en hauteur du corps d'échantillon sensiblement cylindrique, en déterminant une transmission de froid dirigée, réalisée au moyen d'une surface de contact.

3. Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, après la pénétration de l'échantillon dans la tarière, on produit dans cette dernière une basse température par adduction d'un fluide réfrigérant depuis la surface du sol, ce fluide étant #mené à agit sur une surface de contact intéressant une zone limitée de l'échantillon recueilli, cela jusqu'à ce que la consistance de cette zone ait été modifiée dans la mesure voulue.

4. Procédé selon les revendications de 1 à 3, caractérisé en ce que après la pénétration du corps d'échantillon dans la tarière, on produit un froid dans cette dernière, par exemple par adduction d'acide carbonique liquide et sous l'effet de la détente de ce dernier à la suite de l'actionnement d'une soupape d'échappement du réservoir d'acide carbonique liquide, situé à la surface du solo 5. Procédé selon les revendications de 1 à 4, caractérisé en ce que des segments de la carotte de roches, qui forment des blocs limités, sont amenés à divers niveaux du tube à échantillon, à modifier leur consistance dans le sens d'une plus grande cohésion.

6. Dispositif pour l'exécution du procédé selon les revendications de 1 à 5, constitué par une tarière munie d'un sabot tranchant ou d'une couronne de forage amovibles, avec prévision, dans le secteur de la carotte, d'au moins un espace creux qui communique avantageusement avec l'atmosphère et qui est destiné à recevoir un fluide réfrigérant dont la paroi en contact avec la carotte-échantillon est constituée par une matière bonne conductrice de chaleur,de préférence du cuivre, cet espace étant thermiquement isolé vis-à-vis de la masse du tube à carotteo 7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par la prévision de plusieurs espaces creux répartis à intervalles sur la hauteur du tube à carotte et destinés à recevoir un fluide réfrigérant, ces espaces creux étant avantageusement raccordés à une conduite de purge d'air commune.

80 Dispositif selon les revendications 6 et 7, caractérisé en ce que les espaces creux destinés à recevoir un fluide réfrigérant contiennent , en vue de leur renforcement, des corps formant squelette et constitués par exemple par des masses céramiques à gros pores. <Desc/Clms Page number 5>

9o Dispositif selon les revendications de 6 à 8. caractérisé en ce que les espaces creux destinés à recevoir un fluide réfrigérant et con- stitués par exemple par des chambres annulaires sont munis intérieurement de récipients de réfrigération isolées qui transmettent le froid à la carot- te par l'intermédiaire de surfaces de contacta par exemple une bague de con- tact en cuivre nuo 10 Dispositif selon les revendications de 1 à 5, caractérisé en ce qu'un récipient de fluide réfrigérant, qui présente une surface de contacta est disposé de façon à pouvoir être descendu dans l'intérieur du creux du tube à échantillon et être détaché de son système de supporto llo Dispositif selon les revendications de 6 à 10,

caractérisé par un tube destiné à recevoir l'échantillon et établi de préférence en une matière transparente ou translucide., ce tube étant inséré d'une façon interchangeable dans la tarière et assujetti à la paroi interne de celle-ci,tout en étant maintenu d'une façon amovible., éventuellement entre des parties de la tarière réunies entre elles par vissageo 120 Dispositif selon les revendications de 6 à 11, caractérisé en ce que la partie supérieure de la tarière ou de la tige creuse de cette dernière sert d'éprouvette en vue de mesurer la quantité d'eau qui filtre d'en bas ou d'en haut à travers l'échantillon en une unité de temps.

13 Dispositif selon les revendications de 6 à 12, caractérisé en ce que la sonde ou tarière est munie de canalisations résistant à la pression et aboutissant à 1 extrémité inférieure de cette tarière ou sonde, ces canalisations étant destinées à l'introduction de saumures, d'agents de consolidation ou de moyens pour détacher l'échantillon du terrain voisina 14, Dispositif selon les revendications de 6 à 13, caractérisé par la prévision, dans le secteur du système de transmission du froide d'éléments destinés à mesurer la température et pouvant communiquer avec des dispositifs enregistreurs prévus à la surface du solo 15 Dispositif selon 1 revendications de 6 à 14, caractérisé en ce que, pour assurer la transmission de la pression.,

l'accouplement de la tige est relié à la tarière ou sonde au moyen d'un plateau de pression (6), tandis que la transmission de la traction est assurée à l'aide d'un système de serrage constitué par une bague de serrage (7), un cône de serrage (8) et des coins de serrage (9) ces derniers étant en prise avec l'extrémité supérieure, cannelée intérieurement., de la sonde ou tarièreo 16 Dispositif selon les revendications précédentes, caractérisé par la prévision d'une crépine (19) dans l'intérieur de la tige creuse exempte de manchons et dont les tronçons se vissent les uns aux autres en présentant une surface lisse., cette crépine étant montée d'une façon interchangeable et à déplacement longitudinal et étant destinée à évacuer la vase ou analogue qui se trouve au-dessus de 19échantillon.