TIGE DE SONDE

— Tête de sonde. — La tige de sonde se divise, comme nous l'avons dit (n" 79), en trois parties : la tête, les rallonges, et le Joint à chute libre.

La tête de sonde (fig. 48) est formée d'un étrier qui sert à la sus-

Fig. 48.

Tête de sonde simple.

pendre. Un axe libre permet à ce dernier de conserver son orientation dans l'espace, pendant que la tige est appelée à tourner sur elle-même. Un trou rond, ou même deux semblables trous, pratiqués dans des directions rectangulaires, permettent de passer les manches de manœuvre qui servent à déterminer cette rotation.

Parfois on désire, pour la facilité des dispositions extérieures, que Tétrier d'amarrage garde toujours les mêmes niveaux pendant le battage. Il faut pour cela , puisque celui du fond s'abaisse progressivement en raison de l'avancement, que la tête devienne extensible. C'est ce que l'on réalise {fig. 49) au moyen d'une

vis que l'on tourne peu à peu dans son écrou. Un index gradué

sert à mesurer avec précision l'appoint de la ajlili profondeur, dont la partie principale s'évalue

d'après le nombre de rallonges que l'on a \^ assemblées, et qui représentent une longueur

"^ connue.

86 — Rallonges. — Les rallonges servent, par leur réunion consécutive, à constituer la tige. On les appelle aussi individuellement les tiges.

Elles doivent être toutes identiques, afin de pouvoir être prises dans un ordre quelconque. Il faut qu'elles soient rigoureusement rectilignes pour éviter les déviations. On les contrôle de temps en temps, sous ce rapport, à l'aide d'un fil à plomb.

La longueur des rallonges doit être aussi grande que possible, afin de diminuer le nombre total des assemblages, qui sont des parties coûteuses et critiques , ainsi que le temps des opérations nécessaires pour effectuer une sortie ou une rentrée de la tige.

Fig. 49.

Tête de sonde à vis.

Cette dimension est déterminée par la hauteur du chevalement. Elle lui est égale ou en forme un sous-multiple.

Dans le cas où Ton exécute un sondage au fond d'un puits de mines, ce dernier fait lui-môme fonction de chevalement, avec une hauteur bien supérieure aux dimensions ordinaires. On en profite alors pour sortir à la fois plusieurs rallonges que Ton dépose, sans les disjoindre, contre les parois du puits.

Comme les variations de niveau de la tète de sonde pendant le battage, ou la longueur de la vis qui la rend extensible pour supprimer ces changements de niveau, ne sauraient naturellement atteindre la hauteur d'une rallonge, qui est ordinairement comprise entre 5 et 12 mètres, on leur adjoint une série de rallonges plus courtes, ayant chacune une longueur égale à celle de la vis. Lorsque celle-ci est à bout, on la remonte entièrement dans son ccrou, en la remplaçant par une de ces tiges accessoires. Elles disparaissent ensuite toutes à la fois, quand l'ensemble atteint la dimension d'une rallonge ordinaire.

fM

87 — La section des rallonges est de forme carrée, afin de permettre l'usage de la clef de retenue (n" 81), et aussi celui du tourne à gauche en saisissant les liges en un point quelconque de leur longueur. Son équarrissage dépend de l'importance du sondage et de la substance employée.

Il existe en effet des tiges en fer ou en bois. Pour les premières , le côté du carré est ordinairement compris entre 25 et 50 millimètres. 11 s'élève à 80 millimètres dans le fonçage des puits de mines.

La section doit augmenter pour les tiges en bois, puisque la résistance spécifique de la matière est moindre, dans le rapport du sixième environ. Cependant cette variation est considérablement diminuée par celle de la densité. Il y faut joindre l'influence du principe d'Archimède, attendu que les tiges sont immergées dans l'eau, ce

Fig.50ci51.

Tiges de bois.

qui oblige à retrancher de cette densité l'unité, pour évaluer l'effort qui est* effectivement supporté par la section. D'après cela, sans la présence des ferrures et de l'outil, et en écartant en ce moment l'influence très importante de l'imbibition, la tige de bois devrait flotter et sa section n'aurait

plus rien à soutenir. Au lieu de cette extrémité idéale, on n'aura en réalité qu'une diminution de poids, mais elle est assez notable pour que l'on puisse se contenter dans la pratique d'équarrissages de 60 à iOÔ millimètres de côté. Ces tiges servent surtout pour les forages destinés à atteindre de, grandes profondeurs.

M. Yan Dijk , dans les sondages qu'il a exécutés aux Indes néerlandaises, a introduit l'emploi combiné, du bois pour alléger la tige, et d'une âme en fer qu'on y insère suivant Fig. 82. ^^^ ^^^ P^^î* ^^* donner du rai de (').

Tiges de fer.

88 — Les extrémités, ou assemblages ^ des rallonges sont des organes d'une grande importance et doivent particulièrement fixer l'attention. Si la tige est en bois , ces parties sont métalliques et boulonnées • sur ses • extrémités (fig. 50 , 51). Si elle est en fer, les assemblages sont formés d'un métal de choix soudé aux extrémités du corps principal de la rallonge (fig. 52). Il existe deux genres d'assemblages : à vis ou à enfourchement. Vassemblage à vis est de beaucoup le plus employé, en raison de sa simplicité (iig. 52). La vis est triangulaire. Elle est toujours tournée

{^) Lippmann, L'Art du sondage% progrès et résultats, p. 0.

Fig. S3, 54, SS.

Assemblage

é enrourchcraent.

PROCÉDÉ m SONDAGE.

vers le haut, afin que la douille soit renversée vers le bas, et ne se transforme pas en un entonnoir susceptible de s'encrasser. La ^-profondeur de la douille est un peu plus grande que la longuem* de ia vis, pour que les embases puissent être serrées l'une contre l'autre.

Vassemblage à enfourchement (fig. 53, 54, 55) a sur le précédent l'avantage de permettre des rotations dans les deux sens, sans qu'on ait à craindre, dans les manœuvres qui exigent la rotation inverse, de dévisser la tige en un point intermédiaire de la profondeur. Mais, en revanche, il nécessite pour la réunion des deux parties, l'emploi de boulons mobiles qui sont d'une manœuvre minutieuse et peuvent tomber dans le trou de sonde, en créant les plus graves obstacles.

Dans l'un et l'autre cas, l'assemblage présente un cran a et un renflement plus grand que le calibre courant. Nous avons vu l'usage que. l'on fait de ce cran pour supporter la tige sur la clef de l'etenue (n® 81).

89 — Guides et Parachutes. — La tige est maintenue dans

du trou de sonde par un certain nombre

d'organes qu'on appelle guides. Ce sont

^ des cages à claire-voie (fig. 56) un peu

ru^ moins larges que le trou. Au lieu d'être

assujetties à la tige, elles sont libres d'y glisser pendant le battage. Seulement des VJL^ embases limitent leur course, pour qu'elles Il n'arrivent pas à s'accumuler les unes sur

les autres. La distance de ces arrêts est supérieuixî à la levée usitée pour le battage.

l'axe

Fig. 36. Guide.

— On adapte en outre à chaque rallonge ^un parachute^ sorte de chapeau en cuir (fig. 57), dont la concavité est tournée vers le bas. Si la tige vient à se briser, la chute rapide du tronçon inférieur dans le sein de l'eau se trouve ralentie par les parachutes, qui y prennent un point d'appui. Les conséquences de l'accident seront ainsi amorties.

Fig. 57.

Parachute.

' Pour éviter que les parachutes ne viennent également exercer cette action pendant le battage, de manièit; à en paralyser les effets, on leur laisse, comme aux guides, une certaine liberté d'excursion le long de la tige. L'inconvénient se trouve par là supprimé pendant cette fonction normale de la tige, tandis qu'au moment d'une chute accidentelle prolongée, le parachute, ayant bientôt rejoint dans son mouvement relatif l'embase qui limite vers le haut sa course, se trouve, à partir de ce moment, forcé d'accompagner la tige, et fait dès lors son office de ralentissement.

JOIKT \ CHLXE LIBRE

91 — Objet du joint à chute libre, — Autrefois on se contentait, pour assembler le trépan à la tige, de visser dans la douille de la dernière rallonge la vis qui surmonte cet outil. Mais il résultait de là des inconvénients très graves, avec lesquels il n'eût jamais été possible d'aborder couramment lefe grandes profondeurs que Ton atteint aujourd'hui.

En premier lieu, l'intensité de la frappe devenait éminemment variable depuis l'origine du sondage jusqu'à sa terminaison ; puisque le corps choquant se composait d'une partie constante, le trépan, et d'une autre, proportionnelle à la hauteur. On avait, à la vérité, la ressource de modifier la levée en raison inverse du poids ; mais cette compensation restait insuffisante pour le bon fonctionnement des appareils.

En outre, au moment où l'ensemble touche le fond, la vitesse se trouve, avec ce procédé, anéantie dans toutes les parties à la fois. L'énorme force vive qui s'y trouve accumulée ne peut cependant disparaître que par une production de travail. On en retrouve, à la vérité, une certaine quantité dans la désorganisation de la roche ; c'est la partie utile. Mais, en outre, la forme éminemment défavorable du corps choquant, qui est ici, pour ainsi dire, linéaire, tend à dépenser le reste du travail disponible, de manière à voiler la tige, en y déterminant des courbures latérales. Cette violente vibration

peut même aller jusqu'à produire la rupture. Dans tous les cas, en fouettant ainsi la paroi, elle tend à la désagréger rapidement.

On a cherché à supprimer ce double inconvénient, en maintenant une certaine indépendance entre la tige et le trépan, de telle sorte qu'au moment où celui-ci touche le fond, son poids seul intervient pour produire un choc, car lui seul se trouve brusquement arrêté dans sa course. En raison de son indépendance, la tige continue au contraire librement son parcours, sur une certaine longueur que Ton emploie à amortir progressivement, par des résistances convenables, sa force vive. On arrive de cette manière à Tarrôter doucement, avant qu'elle n'aille ellemême choquer contre le fond^ ou contre le trépan, devenu immobile. Cela fait, la tige remonte, ressaisit le trépan et le relève.

Un assez grand nombre de dispositifs, pour la plupart extrêmement ingénieux , ont été proposés dans ce but. Je me contenterai de décrire trois des principaux (').

92 — Coulisse cTŒynhaussen. — Je citerai d'abord le plus ancien de tous, la coulisse d'Œvnhaussen, encore usitée en raison de sa grande simplicité (fig. 58, 59).

Cet organe est composé de deux parties, qui s'adaptent respectivement à la dernière rallonge et au trépan. La portion supérieure présente la forme d'une coulisse rectiligne, et l'autre se termine par un coulisseau engagé dans cette rainure. Pendant le mouvement descendant, le bouton repose naturellement sur le point le plus bas de la coulisse. Mais Fig. 58 et 59.

,*. *ii»j 11» Coulisse d'OSynhausson

quand le trépan s arrête contre le fond, celle-ci (coupe ci élévation).

(') Je me bornei*ai à une simple mention pour les appareils Gharles^François, Dehulster, Ermeling, Esche, Fabian, Gaiilt, lluchet, Kind, Si^mondi, Van Dijk, Zobel.

102 RFXHRRCHKS DE MINES.

continue sa descente. Le coulisseau, devenu immobile dans l'espace, la parcourt en quelque sorte de bas en haut d'un mouvement relatif. Pendant ce temps, plusieurs moyens distincts peuvent être mis en œuvre pour arrêter la tige, avant que le sommet de la coulisse ne vienne lui-môme choquer sur le coulisseau.

— Un premier mode consiste à disposer un arrêt fixe, sous lequel vient buter la queue du levier de battage (fig. 47) qui est en train de remonter pendant que la tige descend. C'est, à la vérité, encore un choc, mais il n'a plus les inconvénients de celui que l'on a voulu éviter. En effet, en arrêtant par la partie supérieure la tige qui se trouve lancée vers le bas, on tendrait plutôt à en rectifier les sinuosités, s'il en existait déjà, qu'à la faire flamber, comme lorsque son extrémité inférieure se trouve fixée la première.

Néanmoins ce procédé est encore brutal. On a cherché à diminuer sa dureté, tout en conservant sa simplicité, par l'interposition d'un ressort de choc. Mais le véritable moyen d'adoucir l'arrêt des tiges consiste dans l'emploi de contrepoids, qui n'agissent que d'une manière progressive.

94 — Ici même, deux systèmes différents peuvent être mis en œuvre. Dans un premier mode, on installe le contrepoids à demeui*e sur la queue du balancier. Sa valeur est du reste tellement choisie, que son moment par rapport à l'axe de rotation soit inférieur à celui de l'ensemble de la tige et du trépan, afin de permettre le battage; mais, en même temps, ce moment est supérieur à celui do la tige seule. Dès lors, quand le trépan a touché le fond, et que son action sur le balancier se trouve abolie, celui-ci ralentit son mouvement à partir de cet instant, et, pour peu que la rainure soit assez longue et le contrepoids suffisant, il s'arrêtera avant que le sommet de la coulisse ait rejoint le coulisseau.

Mais on préfère à juste titre à ce dispositif un second mode dans lequel le contrepoids, au lieu de faire corps avec le balancier, repose simplement sur deux appuis fixes, à un tel niveau qu'il se trouve saisi sous sa face inférieure par la queue du levier, au moment même où le trépan vient de toucher le fond. De cette manière, pour

réaliser une même intensité de choc, c'est-à-dire une même vitesse finale du trépan, l'on n'a plus,- dans l'évaluation de la force vive, à prendre comme second facteur que les masses de la tige et du trépan seuls, sans leur adjoindre celle du contrepoids, qui est encore immobile à cet instant. La destruction de cette force vive, devenue moindre, pourra donc être opérée avec une coulisse moins longue et un contrepoids allégé.

Indépendamment de l'avantage de cette simplification, le rendement en effet utile se trouvera amélioré. En effet, pour un même travail utile, c'est-à-dire un même choc du trépan, on a maintenant une moindre force vive totale, et par suite un moindre travail à fournir par le moteur pour vaincre la pesanteur pendant la levée, afin que la gravité, en restituant un travail égal pendant la chute, arrive à créer cette force vive.

95 — Pour formuler le rendement de ces divers dispositifs, désignons par P le poids du trépan, P' celui des tiges, p leur bras de levier, c'est-à-dire la longueur du balancier de battage, Q le contrepoids et q sa distance à l'axe de rotation. Au point de vue de l'évaluation des forces vives, nous pouvons, parla pensée, substituer

au poids réel Q un contrepoids fictif Q ^ qui serait placé sur le

levier de battage à la môme distancep que les tiges, mais de l'autre côté de l'axe de ce balancier. En effet, la vitesse se trouvant par là réduite dails le rapport de p à 9, et par suite son carré dan^ celui de p* à ç\ la force vive de la nouvelle masse installée de cette manière restera la même. Dans ces conditions , tous les poids se trouveront à la même distance de l'axe (car, pour simplifier, nous faisons abstraction du levier lui-même, et nous réduisons le contrepoids à son centre). Il suffira donc, pour avoir le rapport des travaux développés par la pesanteur, c'est-à-dire celui des forces vives créées par elle, d'envisager les rapports des forces elles-mêmes.

Or le trépan P est seul à travailler utilement. Pour l'animer de sa vitesse de chute, il a fallu, avec le premier système, la communiquer en outre à la tige et au contrepoids, c est-à-dire à l'ensemble

iU RECHERCHES DE MINES.

p -f- P' -f- Q jL. Le rendement pourra donc avec ce dispositif être P

représenté par la fraction :

Avec le second mode, au contraire, on n'a mis en mouvement, au moment où le trépan touche le fond, que les tiges, en même temps que lui, mais non le contre-poids. Le rendement devient donc :

et il est, comme nous l'avons déjà remarqué, plus favorable.

L'aggravation de dépense occasionnée par le premier dispositif sera marquée par le rapport de ces deux fractions, à savoir :

Pour rendre ce mode le moins défavorable possible, si l'on se résout à l'appliquer pour éviter le choc du levier sous le contrepoids, il conviendra de diminuer autant que possible la fraction

en disposant pour cela de Q et de q. Remarquons à cet égard que le moment Qq du contrepoids réel est déterminé, jusqu'à un certain point du moins, par la condition d'être supérieur à celui P'p de la tige. On peut, d'après cela, le représenter par a P'p, en désignant par a un nombre supérieur à l'unité. On se donnera d'ailleurs arbitrairement la valeur de ce coefficient, en vue de raccourcir ou d'allonger plus ou moins la coulisse, en rendant plus ou moins pré-

PROCÉDÉ DU SOND\GK. iOa

pondérante Taction du contrepoids. La fraction devient , par lu.

et Ton voit que, pour la réduire le plus possible, il y aura avantage à augmenter le conli'epoids en diminuant le contre-balancier.

96 — Joint Lippmann. — M. Lippmann emploie un dispositif, dans lequel le joint se comporte en quelque sorte comme une main qui lâcherait à un certain moment le trépan en le laissant retomber, pour aller ensuite le ressaisir au fond du trou, le relever au même niveau et l'y lâcher de nouveau. Le mouvement de ce grappin, commandé par la rotation de la machine à vapeur, est d'ailleurs continu et identique à celui d'un piston manœuvré par une manivelle par l'intermédiaire d'une bielle, avec cette seule différence que la tige de ce piston, qui est ici la tige mâmede la sonde, devient démesurément longue.

Cette circonstance présente l'avantage de compenser exactement en théorie les divers travaux effectués par la pesanteur sur les tiges. On n'a plus besoin que de fournir, à chaque tour, le travail nécessaire pour relever le trépan ; mais cette dépense elle-même se retrouve dans l'effet utile de la chute libre. En outre, on remplace ainsi par un mouvement très doux tous les chocs accessoires inhérents aux combinaisons de l'appareil précédent.

Une partie fixe reposé sur le fond du trou. On l'appelle le poids mort. J'indiquerai dans un instant comment il a été descendu et comment on le remontera au jour. Sur ses montants (flg. 60, 61) se trouvent deux arrêts A, que l'on rend parfois mobiles à volonté en vue de régler la levée du trépan. Entre ces montants joue une pièce rectangulaire fixée à l'extrémité de la tige et portant les organes suivants. D'abord deux pattes recourbées B, susceptibles de jouer chacune sur son axe. Leur écartement est maintenu à la partie supérieure par des ressorts C, très faibles d'ailleurs. Elles serrent donc par leur partie inférieure le champignon 1) qui sur-

100' RKGHEnCHRS DE MINES;

monte la tige du trépan, et constituent le grappin dont j'ai parlé, qui s'élève avec l'outil. Pour le faire ouvrir, de manière à lâcher ce champignon, il suffît de forcer les pai-ties supérieures ii se rapprocher. C'est ce que produisent les secteurs E qui, en butant contre A, sonlobligés de se replier en dedans, en inclinant les pattes B, et faisant légèrement céder les l'essorls de suspension F eii même temps que ceux d'écartement C. Quand le système i-odescend, toutes les pièces se remettent en place en rai' son de rélaslicilé des ressorts, et lorsque les pattes It se posent sur la convexité du champignon i sa conîcité les enlr'ouvi-c facilement pour lui permettre de se glisser entre elles. Elles se l'approchent ensuite en dessous par l'influence des ressorts d'écartemcnt C, et le trépan se trouve saisi pour un nouvel cnlevage.

Quand on descend le système du dehors , le poids mort repose par sa traverse ,. „.,.,... ^. „. ,. sur la partie supérieure de la

FlK. eO e'. ni. Joint i chiilP lihrp Lippinaiiii ' '^

(iiéviuoiis aniéi-iFurc rt iitfrsjci. plècc rectangulaire qui lei--

mine la tige. Ce n'est qu'au moment ou il louche le fond, que cette pièce, en continuant son mouvement, quitte la traverse, et peut jouer dans cet espace libre pour etTectuer son fonctionnement. On a soin d'interposer deux cames 'G,

PROCfiDfi DU SONDAGR. pour empêcher quP 1rs pattf^s ne viennent à s'ouvrir, sous rinduencc d'une rirconsfancc quelconque, en lâchant le trépan, qui pourrait cisailler la traverse infmeure du poids mort et tomber jusqu'au fond en détruisant tout. Quand il s'agit de ressortir tout l'ensemMc. on n'a plus à craindre ce danger, car on laisse reposer le trépan par ses oreilles sur rette traverse inférieure du poids mort, pour le ramener au jour, et il ne risque plus, comme à la descente, d'accrocher les parois, de manière à laisser le poids mort prendre de l'avance et y retomber ensuite brutalement.

97 — Joint Dru. — Paimi plusieurs dispositifs de joint libre ('), M. Dru en a introduit un qu'il appelle coulisse à pres-iion d'eau Ilig. 62). Son principe essentiel consiste dans l'emploi d'un cylindre foncé par le bas. ouvert à sa partie supérieure, et composé de deux travées de diamètre un peu différent, dont la plus large est placée au-dessous de l'auti'e. Un piston obturateur porte le trépan à l'extrémité de sa lige, qui traverse le fond du cylindre. Quand celui-ci est à bas, l'obturateur en occupe la partie supérieure. La machine enlevant vivement la sonde , l'eau éprouve trop de dlffîciilté à s'échapper entre le piston et le petit cylindre, qui est d'un diamètre presque égal, pour que le piston puisse y prendre un mouvement relatif bien rapide. Aussi le tn>pan se trouve-t-il enlevé du même coup. Mais quand l'obturateur finit par arriver à la travée la plus large, le jeu se trouve alors assez grand pour

r lef npparvilR el oulils de londage eipOHé» par Lion Dru, iSK. p. W.

que le piston ne renrnnlre plus la même résistance, et le Irépan tombe en chute libre.

§5 OIJTILf* B'ATTAQL'E ET BE CVRAVE

•8 — Attaque. — Nous avons distingué comme moyens d'attaque le battage et le rodage (N° 82). Dans le battage, on emploie deux sortes d'ouUls : contondants ou tranchants.

Les premiers sont appelés caise-pierre ou bonnet carré ffig. 63);

ils constituent une sorte do massue, employée pour briser les matières particulièrement dures.

Les instruments tranchants portent le nom générique de trépans. Le tranchant est phis ou moins aigu suivant que la roche est plus

OU moins tendre. Lorsqu'il s'est émoussé, on le iwharge d'acier, et l'on a soin de repasser l'instruinent dans un calibre, pour être sdr qu'il a gardé exactement la lai:geurdu liou.

Le trépan simple est une sorte de ciseau (fig. C4). Le trépan à téton (fig. (55, 6(j) est muni d'une amorce centrale pour faciliter l'attaque. Le trépan à oreilles (fig. 67, 68) présente des ailes courbes disposées latéralement, et destinées à aléser le trou en assurant sa forme de révolution. Ce type est peu usité , h cause de la complication de ses réparations.

Quand le diamètre augmente sensiblement, il devient impossible d'employer un instrument venu d'un seul moi-ceau a la forge. On se sert alors du trépan com-

Flg. 71. Trépan tuurcliu.

posé (fig. 69, 70). H est forme d'une carcasse, à laquelle on assemble avec des boulons un certain nombre de (répans élémentaires, faciles à démonter pour les réparations. Pour les puits de mine, le diamètre devient tellement considérable que, si l'on conservait la forme plane du trépan, le centre de la section se trouverait haché , tandis que la circonférence serait peu attaquée, en raison de la divergence des rayons. On emploie pour ce <',as la forinu en double Y (fig. 71) qui entrecroise les eutuilles daiis lu'

tfO HECUERCHES DE MIAES.

l'égion pcripliérique, et y donne une meilleure lépartition du travail de désorganisation. Dans de pareilles conditions, le poids de l'instrument peut s'élever jusqu'à 20 et 25 tonnes.

99 — Parmi les outils qui agissent par rotation, je citerai le trépan rubané (fig. 72). On conserve à cet instrument le nom de trépan, parce que, dans des sables légèrement agglutinés, on lui communique encore quelques mouvements verticaux combinés avec une i-olation lente.

La cuiller, ou larière à glaise

('fig. 75), fonctionne par les terrains argileux.

fig. U et 7S.

[[itan Kl éiévalion).

igo hélicoïdal dans

PROCEDE un SONDiGK.

Valésoir (lig. 74, 75) sert, non plus pnur ruvancemeiil du trou, mais pour en parer la surrace. C'est uiio sorte de fuseau, qui a pour iiiéiidiennes des lames tranchantes, et auquel on communique un mouvement de rotation.

lOO — Curage. — En ce qui concerne les outils de curage, il faut dire d'abord que les cuillers, dotil nous venons de parler, servent déjà à ramener des carotleg de glaise.

Mais, en général, le curage se fait avec la cloche à soupape. On pi-ofite do ce que les matières sont délayées dans l'eau, pour les faire entrer dans la duché en la sonnant de haut en bas. Poulies faibles diamètres, on se sert de cloches à boulet (fig. 76, 77, 78). Pour le fonçage des puits de mines, on emploie (les clapets en forme de calotte sphéii-

que(fîg. 79, 80),guidésparunetigevei^ B.

licalc, et associés en nombre sufiisaiit pour qu'ils puissent remplir la section, sans atteindre par eux-mêmes de trop grandes dimensions. Comme d'ailleurs un aussi grand appareil ne pourrait se renverser pour vider la cloche, on pratique sur )a paroi cylindrique des portes à coulisse, qui s'enlèvent suivant les génératrices pour permetti-e l'écoulement des matières.

On évite en pailie, dans ce cas, l'em- Coupe smvaiilAB.

ploi des cureurs spéciaux en opérant de la manière suivante, et faisant l'avancement en deux fois. Un trépan, de

diamètre réduit, sert à forer sur une certaine longueur un avaîUtrou par les procédés ordinaires. On l'élargit ensuite a l'aide d'un trépan composé, qui n'a plus a désagréger que la couronne annu-

lairc, et auquel est suspendue une cloche d'un diamètre presque égal à celui de Tavant-trou. Ciet entonnoir reçoit les débris du battage au large, et les ramène au jour quand on remonte le trépan.

go

TUBiiCSE

toi — Colonnes de tubes. — Il ne suffit pas de forer le trou de sonde, il faut encore en assurer la conservation ; tantôt pour une laps de temps indéfini, comme pour les puits artésiens; tantôt, au contraire, en se limitant à la durée de la recherche. Certaines roches peuvent se tenir seules sans revêtement; mais d'autres terrains se fatigueraient à la longue, et quelques-uns même ne peuvent pas attendre, sans s'ébouler en masse, ou, tout au moins, laisser détacher des minéraux non adhérents, comme les silex de la craie ou les rognons de fer carbonate du terrain houiller. Quelques matières sont, en outre, susceptibles de foisonner et de remplir le trou de sonde, ou du moins d'en oblitérer la forme.

Pour tous ces motifs, on se trouve très souvent obligé d'intioduire un revêtement artificiel qu'on appelle le tubage. Il est même bon, pour peu que l'on puisse prévoir de tels inconvénients, de ne pas attendre leur accomplissement, mais de les prévenir sans hésitation.

Le tubage présente, il est vrai, l'inconvénient de faire perdre une partie de la section. Sous ce rapport, on ne gagnerait rien à ne tuber que les portions ébouleuses, en laissant les autres sans revêtement, caria largeur des objets qui peuvent passer dans le trou de sonde est, bien entendu, fixée par le point le plus étroit. L'économie seule peut militer en faveur de cette combinaison.

f 02 — On distingue les tubes temporaires et les tubes définitifs. Les première sont naturellement plus sommaires. On a même réussi, dans certains cas, à maintenir des sables pendant un temps suffisant, en bourrant le trou d'argile pilonnée, de manière a refou*

1er un peu le sable, en remplissant en outre les parties éboulées. On en est quitte pour forer de nouveau le trou avec la tarière à glaise, qui laisse sur les parois un revêtement d'argile.

La seule matière employée couramment pour les tubages, est aujourd'hui la tôle de fer, que Ton choisit très- douce, pour ne pas risquer de se déchirer sous les efforts développés dans les manœuvres. Son épaisseur varie depuis quelques millimètres, dans les petits sondages, jusqu'à deux centimètres, pour les grands puits artésiens. Dans ce cas, on compose le revêtement de deux tôles superposées, de 1 centimètre chacune, et l'on place à 180* de distance leurs génératrices d'assemblage. On fait de même chevaucher l'un sur l'autre, suivant la longueur, les cercles de rivure des viroles successives. La longueur de ces dernières atteint 2 ou 3 mètres.

On a essayé également la fonte, mais ce n'est guère que pour les puits de mines, car elle fait perdre beaucoup sur la section, et nous aurons à revenir plus tard sur ce sujet (n* 278), en nous bornant, en ce moment, aux trous de sonde ordinaires. Le fer-blanc, le fer galvanisé n'ont pas réussi. Le cuivre est trop cher. Le bois, malgré l'inconvénient de l'épaisseur qui devient excessive, convient très bien pour les puits artésiens. Cette substance, qui pourrit si vite par les alternatives d'humidité et de sécheresse, se conserve au contraire fort bien dans l'eau vive, surtout en ce qui concerne le chêne, l'orme, le hêtre, et, tout particulièrement, l'aune. On peut citer à cet égard le plus ancien des puits artésiens de France, celui du couvent des Chartreux de Lillers (Pas-de-Calais), qui, foré sous le règne de Louis le Gros, en 11 26, fonctionne encore aujourd'hui sans qu'on ait eu à renouveler son tubage.

f 03 — Enfoncement d'une colonne. — Les tubes ayant été préparés et amenés à pied d'œuvre, il s'agit de les assembler et d'enfoncer la colonne. Ces deux opérations marchent simultanément. On ajoute une nouvelle virole sur la tête de la dernière, qui fait saillie au dehors; puis on enfonce le tout, d'une quantité égale à la longueur de cette virole, et ainsi de suite. Examinons donc successivement ce qui est relatif à l'assemblage et à l'enfoncement.

Pour assembler les tubes, on a d'avance ménagé à l'une des extré-

iU RECnERCKES DE MINES,

mités de chacun d'eux un manchon d'assemblage, avec évidemeni intérieur, dans lequel s'emboilera l'extrémité du tulK suivant. On les réunit ensuite au moyen de rivets posés à froid, et très effacés pour ne pas déchii'er le terrain ni s'opposer au passage des outils. Pour faire la rivure dans les tubes de grand diamètre, on descend un plancher volant fixé avec des crampons h l'extérieur du tube ; un ouvrier s'y installe, pendant qu'on lui répond (lu dehors.

Pour les petits calibres , après avoir mis en regard les trous pratiqués à l'avance dans les deux tdles, on descend avec une ficelle un rivet dans le tuyau, on passe de l'extérieur à travers le trou un crochet, à l'aide duquel on retire au dehors la ficelle, de manière à engager la tige du rivet dans le trou. Quand toutes les ouvertures sont ainsi garnies de leurs rivets, on introduit dans le tube un appareil formé de deux portions de cylindre écartées par un coin (fig. 81), Fig. 81. com de nuire. ^g manière à remplir le vide en com-

primant toutes les télés de rivets contre la paroi. Cet ensemble sert alors d'enclume pour river par l'extérieur toutes les liges, après quoi l'on desserre le coin et l'on retire l'appareil.

On peut aussi, quand l'épaisseur le permet, visser les viroles l'une dans l'autre.

104 — Pour l'enfoncement, nous devons distinguer deux cas, suivant qu'on est obligé de soutenir la colonne, pour l'empôchcr de céder trop rapidement à son poids, ou qu'il faut, au contraire, la forcer de pénétrer maigre les résistances.

Dans le premier cas, nous envisagerons encore à part les petits el les gi-ands diamètres. Pour un tuyau étroit, on coiffe son sommet d'un manchon à joint de baïonnette (fig. 82), qu'on lui assemble

d'une manière provisoire. Une barre passée dans le joint (fig. 83), le réunit aux chaînes du chevalement, à l'aide desquelles on soutient tout le système. On le serre alors dans une forte mâchoire (fig. 84), placée en guise de clef de retenue, afin de permettre de détacher le manchon, et d'assembler une nouvelle virole. Celle-ci étant de nou-

Fig. 82. Manchon à joint de halonnetie.

Fig. 83. Suspension du tubage.

Fig. 8i.

Frein de retenue.

veau coiffée avec le manchon, on mollit sur les freins, de manière à laisser filer le tubage.

Pour les grands diamètres, on dispose un nombre sufSsant de semblables mâchoires de serrage, auxquelles on adjoint un appareil de sensibilité destiné à avertir, pour guider le desserrage, du moment décisif où l'on approchera de la mise en liberté de cet énorme poids. Ce dernier atteint parfois, en effet, plusieurs centaines de tonnes, et l'on ne doit sous aucun prétexte lui laisser acquérir une vitesse sensible. Le système se trouve à cet effet suspendu sur des tiges, communiquant avec des manivelles par des répétitions de vis sans fin, qui réduisent dans un rapport très considérable l'effort transmis. 11 devient alors possible de lui opposer la force des hommes agissant sur ce treuil, toujours avec le secours des serre-freins, et de guider ainsi ces derniers au commandement pour leur desserrage, d'après la sensation de Teffort auquel on résiste sur les manivelles.

tOB — Si, au contraire, le sol s*oppose à l'enfoncement, on appliquera un effort addilioimel sur la tète de la colonne, préalablement coiffée d'un tampon de bois afin de prévenir sa détérioration. On

116 RECBERCllES DE HCfES.

pcul pour cela procéder par choc ou par pression. Or la chute d'un mouton est de nature à déterminer des déformations désastreuses , car le corps choqué se trouve ici placé par sa forme, à la fois creuse, mince et allongée, dans les plus mauvaises conditions, quant à la répartition des travaux moléculaires. De plus, les vibrations se communiquent au terrain , qu'elles ébranlent. Elles détachent des grains de sable qui se coincent entre la paroi et le tube, dont elles augmentent encore le frottement. On doit donc préférer l'emploi d'une pression continue.

A cet effet (fîg. 85, 86) on passe dans le chapeau de bois des vis, dont le point d'appui est pris sous un plateau qui supporte la charpente du chevalement, et mi^mc des massifs additionnels de maçonnerie si cela devient nécessaire.

106 — Réenfoncement d'une colonne. — On a souvent besoin de procéder, au bout d'un certain temps, au réenfoncement du tubage , quand la suite du sondage révèle une nouvelle passée cbouleuse, au delà du point où il avait été arrêté.

On peut, à la vérité, l'éviter, en coulant dans l'intérieur du premier tube une seconde colonne, d'une hauteur suffisante pour la nouvelle partie dangereuse, sans môme revêtir la travée intermédiaire qui n'en a pas besoin. Ce moyen reste, dans tous les cas, comme une dernière ressource, si le premier tubage refuse absolument de descendre. Mais, comme il est très fdcheux de rétrécir ainsi le diamètre, on ne s'y résigne que difficilement. Pour ce motif, certains sondeurs n'hésitent pas ii tuber sans discontinuité jusqu'à la surface, des parties qui ne le nécessiteraient pas parelle-mûmes, au-dessus de la

PROCÉDÉ DU SONDAGK. H7

portion ébouleusc, afin de se trouver mieus h portée d'agir ultérîeuremeDl sur la colonne, s'il de\iGnt nécessaire de la pousser en avant.

tO"? — Les moyens employés pour effectuer le réenfoncement sont identiques à ceux qui viennent d'être décrits pour la première descente, après toutefois que l'on a pu détruire au-dessous de la colonne une couronne de rocher égale à son épaisseur. Il reste donc à faire connaître le procédé qui permet d'y parvenir.

On se sert pour cela de Vëlargisseur (ûg. 87), instrument capable de se replier sur lui-même pour descendre dans le tube, et de se développer ensuite sur un diamètre plus grand , une fois qu'il a dépassé la base de la colonne, pour attaquer la roche en remontant, an moyen de gouges. A cet effet, indépendamment des deux lames de ciseaux vissées Jt l'extrémité de la tige, on descend, au bout d'une cordelette, un système formé de trois pièces : 1° un anneau embrassant les ciseaux pour les obliger k se rapprocher lorsqu'on l'abaisse, en leur permettant au contraire de s'écarter quand on le remontera, s'ils y sont d'ailleurs sollicités; 2° une navette adaptée au-dessous de cet anneau, de manière à pouvoir se glisser entre les deux lames, les forçant de s'écarter quand on la tirera vers le haut, et leur permettant de se refermer lorsqu'on l'abaissera; 3* une masse suspendue à la cordelette, à une petite distance au-dessus des ri,;, gr.

montants de l'anneaii. Éurgiuour.

Le tout est descendu, après que l'on a serré l'anneau. Pour déployer l'élargisseur, quand il est arrivé au-dessous du tube, il suffit de tirer sur la cordelette. Pour le refermer, au moment où l'on veut le ressortir, on sonne avec cette corde, de manière à laisser tomber le mouton sur la tète des montants.

f OS — Arrachage d'une colonne. — On peut également avoir i procéder à la dépose des tubes, s'ils sont ovalisés par la pression, percés par l'oxydation, ou déchirés par les instruments, si l'on veut élargir le trou de sonde, ou l'abandonner définitivement, en retirant, s'il est possible, le tube, pour utiliser sa valeur comme vieux fer.

On emploie à cet effet pour saisir en dessous la colonne le a-ockel élar- Si j gisteur ffig. 88), susceptible de se

;' I j réti'écir ou de s'épanouir comme

' ■ l'appareil précédent;

-Q ou encore l'arracke-

W tuyaux appelé aussi

navette {ûg.S% C'est une sorte de fuseau adapté à l'extrémité de la tige. 11 n'atteint pas tout à fait le diamètre du tube.

Un cylindre, ouvert par SCS deux extrémités, a été enfilé sur sa tige, avant qu'on la vïssilt à la /"""Vs

sonde. On l'a rem- (. 9 ) pli de sable ou de '^•^^^^ FiB. 89. gravier, et attaché à p,^, ^„t 91.

N»i«tie. une cordelette que Coupc-iujâui

^ (plan 9t élév*)

l'on desvend avec tout le système sans la raidir. Quand la navette est parvenue près de Iq base de la colonne, on tire sur la corde. Le cylindre s'enlève, et le gravier s'écoule tout autour du fuseau. En soulevant la tige, on le coince de toutes parts, et son arc-boutement rend le glissement impossible. 11 suflît alors d'effectuer de bas en haut des abatages, ou d'exercer avec le moteur une traction continue suffisante pour remonter le tube adhérent à la sonde.

PR0GËD£ du sondage. il9

109 — Si l'on ne réussit pas à sortir d'un soûl coup toute la colonne, il reste la ressource de la découper en plusieurs tronçons, dont chacun offrira moins de résistance. On les enlèvera ensuite successivement, en commençant par la partie supérieure.

On emploie pour cela le coupe-tuyaux (fig. 90 et 91), dont les burins font saillie en se piquant dans le métal, quand on tourne dans un certain sens, tandis que, par la rotation inverse, on les fait rentrer dans leur logement afin de retirer l'appareil.

ACCIBENTS

110 — L'ensemble des opérations précédentes constitue la marche normale d'un sondage. Mais il s'en faut de beaucoup qu'un forage un peu prolongé se développe d'une manière absolument régulière, et sans aucun dérangement. Les accidents y sont fréquents, et l'art du sondeur doit faire face à toutes les difficultés qui se présentent. Elles peuvent du reste varier indéfiniment, et nous devrons nous borner ici à indiquer celles qui se présentent le plus fréquemment.

C'est, en premier lieu, la déviation du trou de sonde. Bien des causes peuvent la provoquer, parmi lesquelles, l'inclinaison du pendage des couches, de la schistosité, des failles rencontrées. Dès que l'on s'aperçoit de cette irrégularité, il faut, sans retard, bourrer toute la partie dérangée, à l'aide de silex pilonnés avec le cassepierre, de manière à constituer une sorte de roche artificielle, à travers laquelle on reprend ensuite le forage avec beaucoup de soin.

La remontée par le bas de sables coulants constitue une sorte de source indéfinie que l'on ne parviendrait jamais à épuiser, et dont le débit risquerait en outre d'affaiblir et de disloquer les parois. 11 faut alors enfoncer un tube au-dessous de la partie coulante, pour en isoler le sondage.

Le coincement d^un outil dans le trou demande que l*on varie les efforts, en employant des rotations, de petits ébranlements et, quand on croit le moment venu, de grands abatages de bas en haut avec la coulisse d'Œynhaussen. On prendra soigneusement ses précautions pour que ces secousses ne puissent déterminer une rupture de tiges, qui aggraverait consi- A dérablement la situation. On ne doit rien donner

11 au hasard. Il faut raisonner chaque mouvement

avec la plus grande patience.

fit — La rupture de la tige constitue l'un des accidents les plus graves. Elle a retardé de deux années M. Mulot dans le forage du puits de Grenelle. Une rupture de trépan a même amené Tabandon du sondage de la Mouillelonge (Saôneet-Loire) après six mois d'efforts , lorsqu'on était déjà arrivé à 920 mètres, et que des empreintes houillères indiquaient l'approche du but de la recherche.

Le premier soin doit être d'apprécier, d'après l'inspection du tronçon que l'on a ressorti, la longueur de la rallonge brisée dans le trou de sonde. Si la rupture a eu lieu près de l'assem- /y\ blage inférieur, on passera au-

Bj dessous de ce dernier la cara-

cale (fîg. 92 et 95) , sorte de virgule horizontale , que l'on tourne autour de la rallonge intacte, de manière à ce qu'elle se trouve insérée dans le fond de la spirale. Quand on retire celle-ci, elle saisit l'emmanchement, sans lui permettre de passer au travers, et elle enlève le tout.

JJ

Fig. 92 Gt 93.

Caracole

(plan et élévation).

Fip. 94.

Cloche à écrou.

PROCP.de do S0>'DAGE. 131

Si, au contraire, la ruptun; a eu lieu près de l'emmanchemeiit supérieur, on ne pourrait plus agir de même, attendu que ce long tronçon, d'une verticalité mal assurée, irait se piquer dans la paroi. On descend alors la clodie à écrou (fig. 94) , formant une sorte d'entonnoir renversé, avec lequel on cherche à coiffer la tige brisée. Cette cloche est filetée intérieurement. Le fdet de vis est aciéré et bien coupant, de manière à faire prise dans le fer doux de la tige , quand on tourne l'instrument sous une forte pression. L'union des deux corps une fois opérée, on enlève avec précaution tout l'ensemble.

L'éboulement est toujours un retard fâcheux, et de plus il détériore les parois. Mais il prend encore plus de gravité, s'il survient pendant que la sonde est engagée dans le trou, car il entrave absolument sa sortie. Il faut, dans ce cas, démonter la tige progressivement, en dévissant l'une après l'autre les rallonges au moyen de rotations inverses. On. les saisit pour cela avec ['accrocheur à pinceê (fig. 95). Ses grilfes, dans leur état naturel, restent écartées en raison de leur élasticité, ce qui permet de chercher la tige et de l'insinuer entre elles. Quand on pense l'avoir rencontrée, on fait descendre pour la saisir l'anneau de serrage, ainsi qu'il a été expliqué h l'occasion de l'élareisseur (n' 107). Au fur et à ^ ^

o \ < ^ f,g ^ Jccrochcur

mesure que l'on a retiré une rallonge, on vide àpincei.

la hauteur correspondante avec la cuiller. En outre, dès qu'on le peut, on descend un lube, pour prévenir de nouveaux éhoulements.

IIS — La perte d'un objet métallique dans le trou est un des accidents les plus fréquents, et qui, parfois insignifiants, peuvent également entraîner les plus graves conséquences.

II se peut que l'on connaisse d'avance l'objet, pour l'avoir vu

tomber. Dans le cas contraire, on n'est averti de sa présence que par l'état du trépan , quand on le sort. Pour savoir alors en présence de quel obstacle on se trouve, on descend un tampon de terre glaise pétrie avec du cbanvre el de l'huiie, alin de prendre en creux le moule du fond. Si l'empreinte n'est qu'approximative, on peut en compléter les indications, car le directeur d'un sondage doit avoir par devers tut le dessin exact et les dimensions précises de toutes les pièces qu'il emploie, afin de pouvoir s'y référer en cas de perte, et éclairer d'autant la situation (').

Quand l'objet est resté libre, on réussit quelquefois à le retirer en bourrant de l'argile dans le fond, pour qu'il s'y incruste, et remontant une carotte avec la cuiller.

S'il n'est que faiblement adhérent, on pourra agir de même, après l'avoir remis en liberté à l'aide du râteau, sorte de fourche à pointes multiples que l'on fait pivoter sur son axe, de manière à labourer circulaircment le fond.

Si la consistance du corps s'y prête, on y fait pénétrer le tire-bourre (fig. 96). Cependant cet outil tend h disparaître, car on peut craindre de le voir s'ouvrir sous la pression et refuser ensuite luimême de remonter.

Quand la forme de l'objet le permet, on cherche à le saisir avec l'accrocheur à pinces (fig. 95).

Si enfin l'on désespère de le retirer, on entreprend de le détruire sur place, soit avec des outils appropriés , soit avec des acides, quand la roche n'esl pas elle-même trop susceptible d'en ressentir Fiff. 96. l'action corrosivc. On descend pour cela au fond

Tira-bourrc. j^ ^^.^^ ^^^ petite bonbonHc d'acide concentré, et

on l'y écrase d'un coup de trépan.

On a également employé pour cela la dynamite, en la faisant sauter par l'électricité, afin de fragmenter l'objet par cette action

(*) Lippmsnn, Ptlit traité du londage. p. 11.

irrésistible (^). Ajoutons, à cette occasion, que l'emploi de cet explosif tend à s'introduire, même dans le travail normal, pour faciliter Faction du trépan sur des roches trop dures.

Enfin, quand on a épuisé sans succès toutes les ressources, il reste à faire une dernière tentative, en cherchant à refouler Tobjet nuisible dans l'épaisseur de la paroi, de manière à laisser libre la section du trou pour le passage des outils.