Procédé d'exécution d'un puits blindé sous pression pour aménagement hydro-électrique et puits blindé obtenu par le procédé Les aménagements hydroélectriques en montagne comportent fréquemment l'utilisation de puits blindés souterrains en lieu et place de conduites extérieures. Dans ce genre d'exécution, le blindage supporte la pression intérieure de l'eau correspondant à la pres sion de service majorée du coup de bélier. Lorsque le rocher est de bonne qualité, il y a intérêt à faire supporter au rocher la plus grosse partie de la pres sion intérieure, ce qui permet de diminuer le poids et le coût des blindages.
Pratiquement, l'application de ce procédé connu se heurte aux difficultés sui vantes 1) Lors de l'enrobage du blindage par un anneau de béton, la température de la galerie, augmen tée de la chaleur de prise du ciment, est élevée. Lors de la mise en service du puits, la tempéra ture de l'eau est basse. Le blindage subit ainsi un raccourcissement annulaire qui tend à le décoller du béton et à le mettre en traction ; 2) Lorsqu'on procède à des essais de mise en pres sion d'un massif rocheux, on note, dans la courbe déformation-pression une déformation ini tiale importante correspondant à une première fermeture des fissurations, puis à un relèvement de la courbe de déformation lorsque les fissures se sont refermées.
Pour lutter contre ce phénomène, il est d'usage de bloquer, par injection après la pose du blindage, le rocher de façon à refermer les fissures et à rele ver le module de déformation. D'autre part, il est également d'usage de procéder à des injections dites de collage, entre le blindage et le béton, de façon à mobiliser dans toute la mesure du possible dès le début la réaction du rocher.
En résumé, les procédés usuels visent donc à appliquer, le plus intimement possible, la tôle au revêtement de béton, et à obturer la fissuration du rocher de façon à pouvoir mobiliser, dès le début des déformations consécutives à la mise en pression intérieure, la réaction du rocher, et à diminuer la participation de la tôle à l'effet de pression inté rieure.
Ces procédés usuels comportent les inconvé nients suivants 1) Il est difficile et coûteux d'obtenir la fermeture des fissurations par injection au large, aussi bien que d'obtenir un collage efficace par injection à basse pression du blindage ; 2) II est difficile d'obtenir, par injection de collage le contact du béton avec la conduite et donc de supprimer tout espace libre sans faire flamber le blindage sous l'effet de la pression d'injection extérieure.
Le breveta pour objet un procédé d'exécution d'un puits blindé sous pression comportant un blin dage métallique entouré d'un revêtement en béton situé dans une galerie et dont le but est de permettre de réaliser des puits blindés dont l'épaisseur du blin dage est faible et dans lesquels une grande partie de la pression intérieure est prise par le rocher sur lequel le blindage est parfaitement appuyé.
Il est caractérisé par le fait qu'on provoque l'expansion du blindage, lorsqu'il est disposé à l'intérieur de la galerie, au-delà de la limite élastique provoquant ainsi une augmentation permanente du diamètre du blindage et par conséquent l'application de celui-ci contre la couche annulaire de béton ainsi que l'ap plication d'une contrainte sur le massif rocheux en tourant le puits déformant cette roche, puis qu'on réduit la pression à l'intérieur du blindage provo quant sa précontrainte sous l'effet du revenu élasti que du massif rocheux.
Le brevet a également pour objet un puits blindé obtenu par ce procédé caractérisé par le fait qu'il comporte un blindage métallique expansé soumis à un effort de précontrainte annulaire par le massif rocheux entourant le puits et par le fait que ce blin dage assure l'étanchéité du puits seulement, les ef forts dus à la pression interne de service du puits étant absorbés pour la plus grande partie par le massif rocheux lui-même.
Le dessin annexé illustre schématiquement et à titre d'exemple une forme d'exécution et une va riante d'un puits blindé obtenu par le procédé, objet du brevet.
La fig. 1 en est une coupe en long, des draina ges étant prévus pour éviter l'accumulation d'eau dans le voisinage du blindage.
La fig. 2 en est une coupe en travers avant ex pansion du blindage.
La fig. 3 en est une coupe en travers après expansion du blindage.
La fig. 4 est une courbe indiquant la déforma tion volumétrique du blindage en fonction de la pression d'expansion.
La fig. 5 est une. courbe illustrant les déforma tions de la roche sous l'effet d'une pression cons tante. Selon un exemple de mise en #uvre du procédé, on dépose à l'intérieur d'une galerie 1 souterraine un blindage métallique 2 mince, de l'ordre de 5 à 10 mm, étanche et on coule, d'une façon conven tionnelle, une couche annulaire de béton 3 entre la roche et cette enceinte.
La température du puits est relativement élevée du fait qu'elle est située sous terre et du fait de la chaleur dégagée par la prise du ciment. Dans ces conditions, si l'on met cette galerie en service, la température de l'eau étant basse, le blindage se comprime et son diamètre diminue ce qui provoque le décollement du blindage.
La nouveauté du procédé décrit réside dans 1e fait qu'on met le blindage, avant sa mise en service, sous une pression de 1,5 à 2 fois la pression de service provoquant une expansion dudit blindage. Cette pression doit être suffisamment élevée pour que la limite d'élasticité du blindage soit dépassée afin que celui-ci se déforme de façon permanente pour venir épouser aussi exactement que possible la forme de la couche annulaire de béton 3 et pro voquer la mise en compression radiale de cette cou che.
Cette pression élevée provoque également la fermeture des fissurations de la roche, le blindage s'expansant de façon permanente d'une part pour compenser le tassement plus ou moins plastique de la roche, et d'autre part pour provoquer une certaine déformation élastique du massif rocheux.
Lors de la suppression de la pression interne élevée, le blindage ne revient pas, mais par contre le massif rocheux ayant été déformé non seulement plastiquement mais également élastiquement, celui-ci revient élastiquement, ce qui provoque l'application au blindage d'une pression extérieure ou précon trainte assurant le maintien de la fermeture de la fissuration du massif rocheux, le maintien en com pression radiale de la couche de béton 3 ainsi que l'application intime du revêtement de béton au blin dage métallique 2 contre cette couche de béton.
Le procédé décrit permet donc bien de réaliser un puits blindé dans lequel le massif rocheux sup porte la majeure partie de la pression interne sans recourir à aucune injection coûteuse et difficile à exécuter et dont les résultats sont incontrôlables.
En outre l'allongement permanent subi par le blindage permet d'écrouir le métal ce qui lui confère une plus haute résistance mécanique.
De plus ce procédé permet de faire apparaître les éventuelles défectuosités de bétonnage du puits lors de son expansion (fig. 3), en effet aux endroits où la couche annulaire de béton est trop éloignée du blindage ce dernier se déforme exagérément. II est alors possible de réparer cette défectuosité à peu de frais. En effet, il suffit de découper la partie défec tueuse du blindage, de remplir la cavité 4 de béton et de ressouder une plaque de métal pour rendre étanche le blindage.
Grâce à l'écrouissage du blindage on obtient une. meilleure résistance au flambage de celui-ci.
Il est évident que, comme dans les exécutions actuelles, lorsqu'il y a des risques de fortes infiltra tions d'eau dans la galerie pouvant conduire à de fortes pressions externes sur le blindage il y a lieu de prévoir des moyens permettant l'évacuation de cette eau pour éviter la formation de pressions exter nes exagérées. Dans certains cas il suffit pour empêcher l'accu mulation d'eau au voisinage du blindage de procéder à des injections 5 dites de blocage à une certaine distance de la galerie et tendant à former une cein ture étanche autour de la galerie (fig. 2).
Lorsque les infiltrations d'eau sont trop consé quentes il est possible d'évacuer cette eau en pra tiquant des drainages autour du blindage à l'intérieur de la couche annulaire 3 de béton et dans le rocher. En effet, cette couche de béton n'est pas étanche car, d'une part, il est nécessaire de couler du béton relativement liquide pour obtenir sa mise en place, ce qui conduit à un béton de qualité médiocre et, d'autre part, il se produit une fissuration de cette couche par section tangentielle lors de l'expansion du blindage.
Un tel drainage peut comporter un collecteur 6 disposé sous le blindage et dans lequel viennent se déverser des drains annulaires 7. Une telle solution est décrite dans le brevet suisse N- 347147 et ne sera donc pas décrite en détail ici. Les avantages principaux du puits blindé décrit et de son procédé d'exécution par rapport aux pro cédés actuellement connus sont les suivants 1) Possibilité de réduire grandement l'épaisseur du blindage du fait que celui-ci est précontraint par le revenu élastique du massif rocheux et que ce massif rocheux participe donc pour la plus grande part dans la résistance à la pression interne du blindage.
Cette réduction d'épaisseur du blindage représente une économie de matière très appré ciable et donc une réduction sensible du prix de revient d'un tel puits blindé ; 2) Suppression des injections dites de blocage et de collage ce qui réduit également grande ment le prix de revient d'un tel puits blindé; 3) La mise en évidence, avant la mise en service du puits blindé des éventuelles défectuosités de celui-ci. Ceci permet de procéder immédiate ment aux réparations nécessaires tout en n'entraî nant que de minimes frais ; 4) La fabrication et le transport des tronçons du blindage sont plus aisés et plus rapides du fait de leur moindre poids. REVENDICATIONS I.
Procédé d'exécution d'un puits blindé sous pression comportant un blindage métallique entouré d'un revêtement en béton situé dans une galerie, ca ractérisé par le fait qu'on provoque l'expansion dudit blindage, lorsqu'il est disposé à l'intérieur de la gale rie, au-delà de la limite élastique provoquant ainsi une augmentation permanente du diamètre du blin dage et par conséquent l'application de celui-ci con tre la couche annulaire de béton ainsi que l'applica tion d'une contrainte sur le massif rocheux entou- rant le puits déformant cette roche, puis qu'on réduit la pression à l'intérieur du blindage provoquant sa précontrainte sous l'effet du revenu élastique<B>du</B> mas sif rocheux.
II. Puits blindé obtenu par le procédé selon la revendication I, caractérisé par le fait qu'il comporte un blindage métallique expansé soumis à un effort de précontrainte annulaire par le massif rocheux en tourant le puits et par le fait que ce blindage assure l'étanchéité du puits seulement, les efforts dus à la pression interne de service du puits étant absorbés pour la plus grande partie par le massif rocheux lui- même.