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PERFECTIONNEMENTS APPORTES AUX PROCEDES ET DISPOSITIFS POUR LA DETERMINATION
DE L'INCLINAISON ET DE L'ORIENTATION DES SONDAGES.
La présente invention a pour objet des perfectionnements apportés aux procédés et dispositifs pour la détermination de l'inclinaison et de l'orientation des sondages.
Lesdits perfectionnements concernent, en premier lieu, les dispositifs pendulaires utilisés pour la détermination, en profondeur, de l'inclinaison et de l'orientation du sondage par apposition d'empreintes sur une calotte amovible susceptible d'être soumise, lorsqu'elle a été ramenée au jour, à la visée d'un instrument d'optique du genre théodolite.
Ils concernent, en second lieu, les formes de réalisation de ces dispositifs pendulaires applicables soit aux sondages non tubés, qui autorisent l'utilisation d'organes magnétiques, soit aux sondages tubés.
Ils concernent enfin les dispositifs et organes accessoires permettant, par utilisation combinée de l'appareil optique,et desdits organes accessoires, la détermination de l'orientation du sondage, ainsi que le procédé mis en oeuvre pour l'exécution des manoeuvres nécessaires aux mesures, au fur et à mesure de l'avancement du sondage.
Ces perfectionnements sont illustrés, à titre d'exemple,' par les dessins annexés, sur lesquels :
La figure 1 est la vue en coupe verticale axiale de l'organe pendulaire pour la mesure des déviations d'un sondage non tubé;
La figure 2 est la vue en plan de la calotte amovible servant aux inscriptions;
La figura 3 est la vue en coupe verticale axiale du théodolite monté pour la visée à poste fixe de cette calotte;
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La figure 4 représente, en élévation, le théodolite vu à angle droit par rapport à la figure 3.
La figure 5 est la vue en coupe verticale axiale, suivant V-V de la figure 6, de l'organe pendulaire poùr la mesure des déviations d'un sondage tubé;
La figure 6 est une vue en coupe horizontale suivant VI-VI de la figure 5, les organes intérieurs étant vus en plan;
Les figures 7 et 8 sont les vues de détail, respectivement en élévation et en coupe verticale, du dispositif de suspension de l'organe pendulaire;
La figure 9 est la vue :en élévation de la boite et de son appen- diceg
La figure 10 est la vue en coupe longitudinale axiale de la suspension à cardan de l'appendice;
Les figures 11 et 12 sont les vues, respectivement en élévation et en plan, d'un des colliers amovibles destinés au support, sur les tiges, des divers appareils de mesure;
La figure 13 est une vue en élévation montrant le mode de montage du théodolite sur une tige de sondage pour l'exécution des aisées successives;
La figure 14 est la vue en plan correspondant à la figure 13 ;
La figure 15 est la vue en plan schématique d'un organe accessoire utilisable pour l'exécution des mesures;
La figure 16 concerne un perfectionnement accessoire éventuel de l'organe créateur d'empreintes sur la.calotte.
L'appareil servant à la mesure des déviations du sondage se compose d'une enveloppe étanche 1 (fig. 9) surmontée d'un appendice 2 lui permettant de prendre l'inclinaison du sondage dans lequel il est descendu, suspendu par un cardan.
A l'intérieur de cette enveloppe étanche se trouve l'appareil servant à l'inscription de l'inclinaison.
Cet appareil (fig. 1) se présente sous la forme d'une boite cylindrique 3 fermée par un couvercle vissé 4 et dans laquelle est logé un pendule conique 5, susceptible d'osciller dans toutes les directions autour d'un point fixe 6 et monté, à cet effet, sur un cardan constitué par un cadre 7 lui-même pivotant¯sur des paliers fixes 8.
A la partie supérieure de ce pendule conique peut se fixer une calotte sphérique amovible 9, dont le centre coïncide avec le point fixe 6, ladite calotte étant à cet effet, munie d'encoches inégales 10 (fig. 2) dans lesquelles pénètrent des ergots inégaux fixés sur le pendule, de telle sorte que cette calotte se trouve im- mobilisée par''un léger serrage dû à son élasticité, dans une position fixe et connue,
Sur le couvercle 4 est monté le logement d'un percuteur 11, rappelé vers le haut par un léger ressort 14 et dont la partie supérieure 14a désaffleure légèrement du couvercle.
Au moment où doit se faire la mesure, une lame de ressort 14b est libérée et vient frapper sur cette partie supérieure du pointeau, lequel, lancé contre la calotte 9, vient y faire une légère empreinte, puis revient, sous l'action du ressort 14, s'escamoter dans son logement. L'inclinaison du sondage se trouve donc inscrite, à ce moment, par la ligne qui joint l'empreinte au centre 6.
Pour mesurer les éléments de cette inclinaison, l'appareil ayant été ramené au jour, ouvert, le couvercle dévissé et la calotte 9 extraite, on vient fixer cette calotte sur un siège portant des ergots semblables à ceux du pendule et appartenant à un théodolite dont la lunette de visée (en l'espèce un microscope portant un oculaire à réticule) se déplace, en azimut et en inclinaison, autour du centre de la sphère de la calotte, quand
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celle-ci est fixée sur le siège par ses encoches. La visée étant faite sur l'empreinte marquée sur la calotte, la ligne de visée restitue l'inclinaison qu'avait l'appareil d'inscription dans le sondage à la condition que l'on connaisse l'orientation qu'avait cette calotte dans ledit sondage.
Deux cas se présentent pour la détermination de cette orienta- tion
1 - Si le sondage n'est pas tubé, on peut utiliser l'orientation magnétique;
2 - Si, le sondage étant tubé, on ne peut, en raison de la pré- sence de ce tubage, utiliser le magnétisme terrestre, on descend l'appareil au moyen de tiges orientées, de préférence selon le procédé qui sera décrit ci-après.
Dans le cas de l'orientation magnétique (fig. 1), la partie su- périeure du pendule est constituée par une coupole 12, reposant sur un pivot de boussole 12a et munie de deux barreaux magnétiques 13, 13a, qui orientent cette coupole selon le méridien magnétique du lieu. Un ressort 14 supporte le pendule monté sur son cardan 7-8, la tige 15 dudit pendule pouvant glis- ser librement dans le cadre 7. Dans le cas d'un choc subi de haut en bas, la'partie inférieure 16 du pendule vient s'appliquer contre la paroi, égale- ment sphérique, du fond de la botte 2.
Dans le cas de chocs de bas en haut, le ressort 14 se détend et la coupole vient s'appuyer sur la partie supérieu- re du couvercle 4, également sphérique, dont elle est très rapprochée, dans ce choc le pivot 12a de boussole, maintenu par un ressort 17 juste suffisant pour équilibrer le poids de la coupole, s'efface et permet à ladite coupole de s'appuyer sur le couvercle, sans aucun dommage pour les pièces délicates.
Les ergots de fixation de la calotte étant dan s une position connue par rapport aux barreaux magnétiques 13, 13a l'orientation de ladite calotte par rapport au méridien magnétique est donc bien déterminée. Les dispositions de la tête porte-pivot et de la coupole sont telles que cette coupole ne peut pas s'échapper quand le couvercle est vissé.
Dans le cas d'un sondage non tube, qui impose l'obligation de déterminer l'orientation par un procédé spécial d'engagement des tiges successives dans le sondage, l'impossibilité de se servir d'un équipage magnétique libère de l'obligation de maintenir la verticalité du pendule de mesure qui est indispensable pour le bon fonctionnement de l'équipage orienté.
On peut alors se servir d'une suspension élastique plus simple et plus robuste. Avec une telle suspension, qui doit avoir le même moment élastique dans tous les azimuts, la position du pendule, quand l'appareil est incliné, est intermédiaire entre la verticale et l'axe de l'appareil.
De l'angle inscrit, on déduit l'angle d'inclinaison, soit à l'aide du simple coefficient dit "constante de pente", tant que l'inclinaison du sondage est telle qu'il est possible de confondre l'angle d'inclinaison avec son sinus, soit, au delà, à l'aide d'une table de correspondance ou d'un graphique.
Cet organe élastique permet donc de faire des mesures jusqu'à une position horizontale, et même remontante, du sondage.
Une telle suspension peut être réalisée soit par des moyens connus, par exemple à l'aide d'un fil élastique, soit, de préférence à l'aide du dispositif, représenté sur les figures 5, 7 et 8, qui constitue l'une des caractéristiques de l'invention.
L'élément essentiel d'une telle suspension est constitué par un ressort à boudin 18, d'un petit nombre de spires, tel que ce nombre soit rigoureusement entier. Pour obtenir ce résultat, les extrémités de ce ressort sont constituées par deux spires 19 ramenées dans un même plan et serrées, l'une sur le bâti 20, l'autre sur le corps du pendule 21, au moyen de rondelles 22 munies d'une gorge 23 dans laquelle viennent se loger les spires, un cran 24 pratiqué à la périphérie de chaque rondelle 22 venant limiter exactement le domaine de liberté du fin qui peut ainsi avoir le nombre entier de spires requis.
Un tel dispositif peut être assimilé à une
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suspension oscillant autour d'un point fixe 6a, situé sur l'axe du ressort, dans une position bien déterminée, au voisinage du milieu de ce ressort, cette suspension ayant un moment de rappel constant dans tous les azimuts.
La figure 5 représente un mode d'exécution de l'appareil d'inscription dont la boite porte un petit bonhomme à ressort 25, destiné à s'engager dans une rainure de l'enveloppe étanche. Cette dernière occupant une position qui est fixée par l'orientation de la première tige à laquelle est suspendu l'appendice, par l'intermédiaire d'une sorte de cardan à jeu rattrapé, les deux ergots, qui fixent la calotte 9 d'inscription, par ses encoches 10, sur son siège, ont donc eux-mêmes une orientation connue.
Il est, par suite, nécessaire de connaître les orientations de chaque tige par rapport à la précédente pour connaître l'orientation de la calotte d'inscription au moment de la mesure.
Le problème peut être résolu par l'emploi de tiges spéciales à faces d'appui verticales dans un même plan. A défaut de telles tiges on peut utiliser des tiges de sondage ordinaires, vissées, en utilisant le procédé et le dispositif suivants qui constituent également une autre caractéristique de l'invention.
Dans le théodolite servant à la mesure des inclinaisons, on substitue à l'objectif de microscope à court foyer un objectif de lunette de distance focale telle que l'image d'objets situés à des distances comprises entre 5 mètres et l'infini puisse se former sur le réticule de 1-loculaire positif du viseur,
On fixe ensuite sur le porte-viseur un dispositif composé de deux surfaces réfléchissantes dont l'une 26 (fig. 4), qui peut appartenir à un miroir ou à un prisme à réflexion totale, fait un angle de 45 avec la verticale et dont l'autre, 27, appartenant à un miroir amovible ou escamotable, un angle de 60 avec la-verticale. Un rayon lumineux, dirigé dans l'axe de la lunette fait ¯ainsi un angle de 30 avec la verticale, après réflexion sur le système de miroirs.
Par conséquent, si la lunette est inclinée à 30 sur la verticale (figo 13), dans une position d'observation commode, elle permet une visée verticale de bas en haut.
Le théodolite ainsi équipé est fixé sur un pied 28 portant à sa base un axe 29 qui peut s'introduire dans la rainure 30 de l'un quelconque des colliers amovibles 31 (fig. Il et 12) qui peuvent se fixer sur les tiges. il peut également reposer dans une encoche 32 en forme de V ménagée à la partie supérieure de l'appendice,perpendiculairement au plan axial de l'appareil.
La manoeuvre de descente s'effectue de la façon suivante :
On visse une première tige sur la tête du cardan; en haut de cette tige est fixé le premier collier, la rainure de ce dernier étant orientée à peu près dans la direction du V de l'appendice de l'appareil, lequel a été tourné afin d'être amené dans une position commode pour l'opérateur, c'est- à-dire devant les appareils de sondage.
L'appareil étant suspendu par la tige, on met en place le porte-mire dans la rainure du collier supérieur et l'axe du pied du théodolite dans le V de l'appendice, ledit pied étant maintenu vertical en l'appuyant sur la tige et en le fixant, au besoin, à celle-ci, à l'aide d'une attache élastique, On vise alors verticalement et l'on fait tourner la lunette jusqu'à amener le fil du réticule sur l'image de la mire; ce réticule avait été préalablement réglé en rotation pour que l'un des traits de la croisée des fils soit rigoureusement parallèle à l'axe du pied, le plateau des azimuts étant mis à zéro.
L'angle indiqué est celui que fait la mire avec l'axe de l'appa- reila Cet angle est noté, puis on continue la descente. L'appareil de mesure est descendu avec la première tige portant le collier qui avait été disposé de manière à ne pas gêner la manoeuvre de vissage de la deuxième tige, A la partie supérieure de cette deuxième tige, on pose le deuxième collier, toujours approximativement orienté dans la même direction.
On y
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dispose le porte-mire, on place le pied du théodolite, par son axe, dans la rainure du premier collier inférieur et on maintient ce pied verticalement en l'appuyant sur la tige du premier collier ; onfait la visée sur la mire, on note l'angle, puis on enlève ce premier collier inférieur ainsi que le porte-mire, on descend l'appareil suspendu à sa deuxième tige, portant le deuxième collier. On visse une troisième tige, à la partie supérieure de laquelle on fixe le collier qui a été rendu disponible. On fait, comme pré- cédemment, la visée sur la mire qui a été installée sur le collier supérieur, on enlève le collier du bas, on visse une quatrième tige à laquelle on fixe le collier enlevé précédemment et ainsi de suite.
Arrivé à la profondeur où doit se faire la mesure, on met le pied du théodolite en place sur le collier, mais après avoir enlevé ou es- camoté par rotation, le miroir incliné à 30 . On redresse -la lunette à la verticale, de telle manière que la visée s'effectue horizontalement, par le miroir à 45 . Ayant préalablement fixé sur le terrain un jalon dont l'o- rientation avait été déterminée par rapport au sondage ; onamène sur ce ja- lon la croisée des fils du réticule. L'angle lu, additionné à la somme des angles mesurés au fur et à mesure du montage des tiges, donne l'angle que fait la direction-repère avec la direction initiale.
Si on fait plusieurs mesures avant de remonter, on remet le miroir à 30 , on visse la tige suivante, on y fixe le collier et l'on reprend la série de mesures, en additionnant toujours les angles depuis le début.
A chaque station de mesure on recommence les mêmes opérations ; à chaque fois on aura la mesure de la position initiale par rapport à la direction repère donnée par le jalon.
On peut, toutefois, éviter tout calcul en munissant le théodolite d'un dispositif d'addition du type représenté schématiquement sur la figure 15.
Le théodolite est monté sur le pied de façon à ce que le plateau des azimuts 33 puisse tourner autour de son axe par rapport au plateau de pied 34; un frein des azimuts 35 peut l'immobiliser sur le plateau de pied 34.
Le plateau de lunette 36 porte une sorte de doigt 37 dont l'extrémité peut venir engager un ergot 38, mobile, en hauteur, dans une encoche pratiquée sur le plateau de pied 34, un frein 39 permettant d'immobiliser ce plateau sur le plateau 33 des azimuts.
L'opération est alors conduite de la façon suivante : A l'origine, le plateau 33 des azimuts est mis à zéro, et le frein 39 serré; on amène alors cet ergot dans l'encoche du plateau de pied et l'on fait le réglage en rotation du réticule de telle manière que l'un des traits de ce réticule de telle manière que l'un des traits de ce réticule soit parallèle à l'axe d'articulation du pied. Pour faire les visées, on desserre le frein 39, on fait la visée, on resserre ce frein, on desserre le frein 35 des azimuts et l'on amène l'ergot 38 dans son encoche.
On est alors prêt pour une deuxième visée, concurremment avec les opérations ci-dessus décrites, c'est-à-dire que, la mire étant en place, on met le pied en position, on desserre le frein 39, on soulève l'ergot 38, puis, la visée faite par rotation du plateau, on resserre le frein 39, desserre le frein 35', remet l'ergot 38 en place et resserre le frein 35. Arrivé à la profondeur voulue, on fait la visée sur le jalon, comme précédem- ment, en retirant ou escamotant le miroir orienté à 30 .
L'angle lu est celui qui avait été obtenu par les opérations précédemment décrites, ne faisant pas appel au dispositif d'addition.:
L'invention a, enfin, accessoirement, pour objet un dispositif accessoire permettant d'effectuer successivement un certain nombre de mesures sans avoir à changer la calotte sphérique 9, dans le cas où l'on utilise l'appareil (fig. 5) sans orientation magnétique.
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Cette calotte ayant toujours la même position angulaire par rapport au pendule, lui-même lié, en direction, au reste de l'appareil, il suffit à cet effet, au lieu d'utiliser un pointeau percuteur 11 constitué par une surface conique de révolution, de former sur ce pointeau un plat ayant pour résultat de donner,sur la calotte, une empreinte, non plus circulaire, mais en forme de demi-lune.
Après chaque percussion, le mécanisme qui a provoqué cette percussion fait tourner le fuide du pointeau de 1/8e de tour, de telle sorte que les différentes empreintes sont caractérisées par la position de ces demi-lunes par rapport aux encoches de la calotter,, comme représenté sur la figure 16, ce qui les identifie sans équivoque, l'orientation de la première étant fixée et connue et l'appréciation du demi-quart de cercle étant très facile.
REVENDICATIONS.
1. Dans,un procédé pour la détermination de l'inclinaison et de l'orientation d'un sondage, le moyen qui consiste à utiliser un organe pendulaire portant une calotte amovible dont la surface sphérique a pour centre celui- de la suspension du pendule et qui est munie d'encoches de repère de sa position sur l'organe"pendulaire, ladite coupole recevant d'un pointeau une empreinte, de position correspondant à l'inclinaison du sondage, et étant soumise, après avoir été ramenée au jour, à la visée d'un instrument d'optique du genre théodolite.