PROCÉDÉS DE SONDAGE US

l'outil aifit, en exerçant Bur cette colonne une pression qui facilite

son mouvement. Dans les sables mouvants, on peutaasai c Are une colonne en faisant agir en dessoua une tarière à boulet, ou plus simplement encore, un seau à soupape manœuvré avec une coi'do. Un mouvement oscillatoire imprimé à cet outil le rentplit comme une pompe, et le aable, raréfié par cette action, permet la descente de la colonne.

Il ne sufHt pas de forer le sol, il faut se rendre compte anaai bien que possible de la' nature des roches qui sont traversées^ par la sonde. Or, les tarières ne ramènent au jour que des matériaux broyés dont les caractères minéralogiques et géologiques sont le plus souvent très-difUcilea à reconnaitre. On s'est donc préoccupé des moyens de se procurer des échantillons en fragments assez gros et taillés de telle sorte qu'on pût y distinguer non-eeu* lement les roches, mais le sens et le degré d'inclinaison de la stratiUcation.

Pour cola, on substitue au trépan ordinaire, celui qui est indiqué figure 125.

Cet outil, dont l'intérieur estvide.sertft creuser une rigolo circulaire au centre de laquelle reste un témoin cylindrique. Lorsque ce témoin est suflisnmment découpé, on substitue au trépan une espèce de cloche (fig. 126) dont la partie inférieure porte des lames à ressort. Cette cloche, une fois descendue sur le cylindre de roche, l'ar- J rache de sa base et sert à le ramener a jour au moyen des ressorts placés à la g I partie inférieure. ,

Si l'on a soin, pendant l'opération du relevage de la " sonde, de ne pas la laisser tourner, l'échantillon cylindriijue arrivera au jour sans avoir dévié de son orien- Uition ; s'il porto des lignes de stratification , on pourra ^^ facilement constater quelle est la direction et l'incU- ^^9 naison de ces lignes. ^I^r

Nous avons dit qu'on avait quelquefois besoin de forer dans les

niinos dos sonrlap^os inclinés ou horizontaux. Dans ce cas, les outils employés sont ceux que nous venons do décrire ; la manoeuvre de la sonde subit seule des modifications.

Ainsi, pour faire un sondap^e horizontal, on dispose la partie de la sonde cpii sort du trou, sur plusieurs poulies ou galets à gorge qui la soutiennent ; mais, dans cette position, Taction par percussion est pres(|ue annihilée, et Tonne peut forer le solqu*en frappant avec des masses sur la tète de la sonde, surtout, en pénétrant dans la roche par le roda^ire et en exerçant en même temps une pression sur la sonde.

Dans certains cas, on s'est servi, pour soutenir la sonde, d*une l\^G ronde passant à travers un tuyau en fonte, suivant Taxe duquel elle était maintenue à Faide de deux stuffingbox : des chaînes attachées A la tête de sonde et ttmdues par un contre-poids, permettent d'exercer ime pression sur la roche et dfe faire frapper la soude au fond du trou.

Pour cela, on fait passer la chaîne tendue sur une poulie à gorge placée sur la tête de sonde. Il suffit alors de tirer la sondo en avant et de Tabandonner à elle-même pour déterminer le battage sur le fond du trou. La partie soutenue et guidée de la sonde étant ronde, le mouvement de roda^^e est facile à imprimer.

On ne fait Jamais de sondages liorizontaux dans les roches dures ; ce n'est qu(3 dans les roches tendres et surtout dans h houille, le sel gemme, les calcain^s, les argiles, etc., qu'on emploie ce genn* de forage; encore a-t-onsoin do réduire les diamètres des trous forés, au strict nécessaire.

Les forages les plus considérables (pii aient été faits horizontaleminit, n'ont pas dépassé 30 mètres de longueur sur un diamètre de 0"*iO; ordinairement, ils n'excèdent pas 10 ou 15 mètres de longueur siu- un diamètre de 0'"0<]r), leur but étant simplement d'explon»r le sol en avant des tailles.

Les sondages inclinés sont «rune exécution d'autant plus facile ({ue leur inclinaison est plus forte, et qu'ils se rapprochent davantage de la position verticale.

On a fait plusieurs sondages (mi Prusse et en Fitinco à l'aide du procédé chinois dit sa/nliujr t) In curdr. (a* procédé consiste à faire battre un outil dans un trou do sonde au moyen d'une conle année

PERFRCTIONNEHENT DE L'OUTILLAGE 4»

(le nœuds en tôle, pour empêcher l'usure par le frottement contre les parois du trou. L'outil se compose d'une tige longue de j'"60 {lif^. 137), terminée à sa partie supérieure par un anneau, de BiispenRion , et à sa partie inférieure par un écrou destiné â recevoir les trépans. Elle porte en outre deux manchons cannelés destinés i servir de guides dans le trou et prévenir autant que possible, les (Icviations. La figure IST représente à la fois la tige porte-outil et les trépans qui s'y adaptent.

Après avoir désagrégé la roche par la percussion du trépan, on descend une tarière à soupape qui, par le mouvement alternatif qu'on lui imprime, no tarde pas à se remplir des matières désagrégées par l'action des trépans.

Celte méthode de sondage i la corde n'a été employée d'une manière suivie is aucune contrée. Les inconvénients I qu'elle présente, dans le cas de rupture I de la corde, de la chute d'une pirfrre sur I l'outil ; la déviation possible du forage dans un terrain peu homogène, et par conséquent la difficulté de tuber des troua Tige et uéfta*. ginsi forés; enfin l'impossibilité de traver-

ser les sables mouvants et les argiles coulantes, l'empocheront de prendre aucune extension. Elle ne se recommande d'ailleurs que par l'économie de l'outillage, avantage bien faible, lorsqu'il en résuUe une pareille incertitude sur le résultat du travail.

PERFECTIDHHEinTS DE L'OUTILUBE. — SDNDABES A AMNDt DlMtTHt.

L'art du sondage â de grondes profondeurs et sur de grands diamètres a reçu beaucoup d'améliorations dans ces dernières années.

M. Dogotiséo a appliqué la macliine à vapeur à la manœuvre de lu linnde et a pu, par ce moyen, diminuer dans une proportion con-

sidorablo lo temps omployé nu forajjro ; ropération du batUfçe se Tait ainsi (piatrc fois ])Iiis vite, et les opérations du relèvement et de la descente sont accélérées dans la même proportion.

M. d*Œynliausen a employé pour le sondajje des salines des environs de Mindon, en Prusse, un balancier très-ingénieux, destiné à la fois à faire battre et à équilibrer une partie de la sonde. D*un côté, ce balancier supportait la sonde, suspendue au moyen d'une chape à vis; de Tautre, il était équilibré par une cloche ou petit gazomètre en tôle, sous le({uel on faisait monter Teau à une hauteur plus ou moins grande au moycm d'une pompe à air qui faisait le vide à la partie supérieure. Une bielle mise en mouvement par une machine, servait à soulever l'extrémité du balancier de manière à opérer le battage. M. d'Œynhauscn a conduit ainsi le sondage de Mind(în à nno j)rofondeur de plus de 700 mètres.

D'autres perfectionnements, apportés par M. DegouséeetM. Kind, portent sur la lige de la sonde et les divers outils destinés au forage et au tubage. Ces perfectionnements, d'ailleurs assez complexes, sont décrits avec beaucoup de soin dans le traité spécial publié par MM. Degousée et Laurent, travail auipiel nous renvoyons pour tous les développemiMits de l'art du sondeur.

Les perfectionnements apportés h l'outillage par M. Kind, con- .sistent i)nnci paiement dans l'emploi i\ei> rhufrs libres^ appareîk destinés principalement aux sondag(»s profonds et dont le but est toujours de séparer la tige de sonde équilibrée par un appareil sj)écial, de l'outil qui agit seul par percussion.

Le jjremier d(î <'es appareils (pu fut employé, était disposé de tell<* sorte (pie l'outil de percussion mobile et maintenu entre deux llasipies en tôle, avait une coin'S(» possible d'environ 0"30. Les nas(pïes portaient à leur partie sup(Ti(^ure un système de leviers à (Tiichels pouvant saisir l'outil, le remonter A une certaine hauteur, rt h* relâchant subitement, lorsipie la sonde retombait, abandonnée à son poids. On p<Mit (Mnp(M'her la partie supérieure de la lige de niomber trnj> vivement en y fixant de distance en distance des

Le iiiouveiiient des l»'viers à erochels est obt(Miu au moyen d'un jh'iruf'liuh' innitih* autnur de la li;;»^ earri'e de la .sonde. Co disque titMit, (Ml efl'et, Tarticidation communia des d(^ux leviers au moyen

de tringles, ainsi que l'indiquent les figures 128, qui représentent les leviers placés dans l'intérieur des flasques dans les deux

positions, c'est-à-dire lorsque le trépan est saisi par les crochets, et loi^squ'il a été abandonné.

Que l'on suppose l'outil saisi par les leviers et remonté à une certaine hauteur avec la sonde. Lorsque la sonde est soulevée , le disque-parachute est maintenu au bas de sa course et les crochets serrent l'outil. Lorsqu'on abandonne la sonde à son propre poids, l'eau , dont le trou de sonde est remph , obligée de passer dans l'espace annulaire qui reste libre entre la circonférence du disque mobile et le tubage du trou, remonte ce disque à la partie supérieure de sa course, et, dans cette position, les crochets ouverts ont lâché subitement l'outil, dont le poids a été frapper le fond du trou de sonde.

Fig. 128^-^chute libre Tel est le mécanisme ingénieux à l'aide duquel M. Kind a exécuté de nombreux sondages,

dont quelques-uns ont atteint 700 et 800 mètres de profondeur.

On voit que ce mécanisme rend inutile l'emploi de la coulisse d'Œyn-

hausen, et que l'on peut y régler à volonté le poids de l'outil percutant par la longueur de tige laissée au-dessus du

trépan.

M. Kind a augmenté dans beaucoup de cas le

diamètre des trous de sonde, en employant des

trépans à plusieurs lames assemblées par une

même traverse (fig. 129 J; ces trépans sont guidés

par une traverse supérieure perpendiculaire au

porte-lames. L'outil représenté ci-contre, d'abord

employé pour forer des trous d'un mètre , a été

augmenté, successivement de manière à forer

des puits de mines.

Le puits artésien de Passy, commencé par M. Kind en septembre 1855, pour aller recouper *^sonda7e^^à^*g?and à 600 mètres les sables verts de la formation »a°»è're. crétacée inférieure, et amener à la surface le cours d'eau sou-

Ar>H TRAVAUX DR RECHERCHE

terrain qu'ils renferment, par un trou de 1 mèlre de diamètre^ fut le premier foraç^o entrepris à grand diamètre.

L'appareil employé se composait d'un trépan à déclic, du poids d'environ 1,800 kilo^^rammes. Il était de construction analogue â celui qui est représenté figure 129, et portait sept dents en acier fondu, pesant 8 à9 kilogrammes chacune. La percussion de ce trépan (Hait obtenue au movon d'une chute libre dont les crochets étaient manœuvres par un disque supérieur. Les tiges étaient en bois et fer, avec emmanchements à vis et construites de manière a perdf presque tout leur poids dans l'eau.

L(» battage s'effectuait au moyen d'un balancier à ressort, nu en mouvement par une machine à vapeur; on obtenait envira quinze coups par minute. Une autre machine mettait en mouvement deux treuils, l'im pour relever ut redescendre la sonde, l'autre pour descendre et relever le cable portant un cylindre à soupapes qui était employé pour le curage du trou de sonde.

Le succès du puits de Passy, terminé au diamètre de 0*TO, a marqué une ère nouvelle dans l'art du sondeur. On en a eonda. que l'on pouvait forer par la sonde, des puits de 2» S et 4 mètres, c'est-à-dire de véritables puits de mines.

Sur beaucoup de points, on est obligé de forer les puits à travée des dépôts tertiaires et secondaires, dont les roches ^néralement perméables alternent avec des roches imperméables. Dans ce cas, les roches perméables ou fissurées, renferment toujours des ni* veaux d'eau, véritables cours d'eau souterrains, qui, dès que le mineur a sufiisamment affaibli la roche imperméable su|>erposée, soulèvent v\ rompent cette barrière opposée à leur force ascensionnelle (*t prennent un niveau plus ou moins rapproché de la surface (lu sol. Quelquefois, ces eaux se déversent même à la surface ei constituent des sources jaillissantes dites artésiennes. Le chapitre IX du tome 1"' sui' le régime d(»s (*aux souterl-aines, nous a permis d'exposer toutes les conditions de la (circulation de ces eaux.

L(»s appareils de forage ou sondes étai(»nt exchisîvemenl appliqués à la création des puits artésiens. Ces puits, d'abord de faible diamètre, de 0"' 10 à 0" .SO, ont été exécutés depuis vingt ans, sur des diamètres di» phis en plus grands. Le puits de Passy fut coiniiiencé, sur phis de 1 mètre pour être achevé h 0" 70; les deux puits

actuellement entrepris pour la ville de Paris, Tun à La Chapelle, par MM. Degousée et Laurent; Tautre, à la Butte-aux-Cailles, près la gare d'Ivry, par M. Saint- Just Dru, ont été commencés au diamètre de 1"'80.

Les outils et procédés employés pour forer des puits de 1"80 peuvent évidemment être disposés de manière à forer des puits de mine de 3 ou 4 mètres de diamètre. •

L'application de la sonde au fonçage des puits à travers les terrains aquifères présente un avantage précieux : il n'est plus besoin d'épuiser les eaux et de dominer la venue des niveaux par- des pompes assez puissantes pour protéger le travail des mineurs en tenant les eaux à/^/r?/, pendant le travail du fonçage et du cuvelage. On peut, grâce aux appareils de sondage, forer un puits à niveau plein, évitant ainsi les frais et les graves inconvénients de l'épuisement dos eaux, épuisement qui délite les roches incohérentes, et détermine des affouillements et des éboulements tels que le travail peut être compromis.

La construction des grands appareils de forage présentait deux difficultés : i** la forme à donner aux outils qui servent à entailler le sol ; 2" la disposition des appareils pour manœuvrer ces outils, qui deviennent d'autant plus lourds que le diamètre du puits est plus considérable. Les conditions principales de cet outillage ont été perfectionnés par MM. Degousée et Laurent, Saint-Just Dru, Kiml et Chaudron.

Les trépans employés par MM. Kind et Chaudron, ainsi que par M. Dru, sont à lames rapportées, espacées de telle sorte, qu'en imprimant à l'outil un mouvement giratoire, toute la surface du sol éprouve l'action de la percussion.

Le poids des trépans varie d'ailleurs avec le diamètre des trous et suivant la dureté des roches. Il est, en général, de 3 à 6 tonnes.

La condition essentielle est de forer un puits bien verticalement et exactement cylindrique, conditions réalisées par les derniers fonçagesqui viennent d'être heureusement exécutés dans la Moselle.

Dans la concession de Saint- Avold, à l'Hôpital, le premier puits entrepris, le puits d'aérage, a été foncé au diamètre de 2"*56; le second, le puits d'extraction, au diamètre de 4" 10.

Ces deux puits, forés à l'aide de l'outillage Kind, ont été ensuite, cuvelés on fonte par le système Chaudron,

Le forafje a été exécuté sur deux diamètreB successifs pour le petit puits et sur trois diamètres pour le grand. Pour le puits d'aérage, les dimensions des trépans étaient : Lame du premier trépan 1"26 de longueur; avec les dents 1"87. Lame du grand trépan 2°'40 de longueur; avec les dents S^oG.

Pour le puits d* extraction : aux trépans de 1"37 et de 2"56, précédemment employés pour forer les puits d'aérage, on a ajouté mi grand trépan de 4"10.

Ces puits ont été forés en deux et trois années, jusqu'à la profoideur de 160 mètres.

Le point essentiel dans la construction des trépans est la posi» tion et l'ajustage des dents sur la lame. MM. Kind et Chaudron om toujours lixé les dents par des clavettes. Des doubles dents soat

placées a la circonférence; elles sont indispensables pour assurer la régularité du trou.

Dans un modèle récent, M. Kind a voxh diflé la disposition des trépans et placé les dents des trépans élargisseurs sur lames inclinées, de manière à donner i rélargissement la forme d'un tronc dp cône. Cette modification nous parait benreuse, en ce qu'elle assurera la verticalité (lu trou , en ramenant toujours la tige ver» Taxe du puits.

La figure 130 représente la disposition el les détails do construction de ce trépan.

MM. Dogousée et Laurent, pour forer leur puits de La Chapelle, ont modifié complètement la construction du trépan.

S'inspirant des outils employés pour découpci* des échantUlons-témoinSf au fond FiR. i3o.-Trépan Kind. t^'»» trou dc soudc, ils out composé leur trépan do six branches, disposées de manière à broyer le sol suivant une zone annulaire.

Les figures ci-après, 181 et 13:3, représentent ce trépan en (dan et en élévation pour un diamètre de 1"*80, qui est celui de la partie supérieure du puits de La Chapelle.

PEftFECTIONNENENT DE L'OUTILLAtiE 461

Les BIX dents encastrées et clavetées dans le porte-lames ont

U^âô de largeur et sont soutenues par les six branches, de manière

Fig. 131, •- Plan du trépan Oegousée et Laurent (Ptiit* de La ChitpeUs}-

à présenter toute solidité. Leur percussion, avec le n bitucl de rotation, creuse une zone annulaire de 0"45 â 0"50 de largeur ; il reste donc au centre du trou un témoin de O^BO ou 0" 90 de diamètre. Ce témoin, dans les terrains peu coosistauts, s'elTooâiv cl ne forme qu'un cône irrégulier ; dans ce cas, on bouIoDDe sur un diamètre une lame transversale qui triture le tout.

Cette inodiQcation du trépan a nécessité une modification de la tarière ; elle est annulaire et composée d& tarières accolées de 0~35 do diamètre.

Le tiépan ainsi construit pèse 4,000 kilogrammes. Sa construction complexe et coûteuse ne pourrait guère être appliqué^ A des forages de 4 mètres, mais pour le forage du premier trou et pour dus diamètres de l^ûO à 1"80, il présente évidemment des avantages, en garantissant mieux les conditions de verticalité et de régularité.

ïïuns s'astreindre à la forme assez complexe du trépan à six

i6i THAVACX 1)E KECHKRCHE

ItriiiKrlu^s, on jiciit en consti-uirc qui fieraient formés par lu croise meal de <leux lanics perpendiculaireg et qui aurHienl l'avantage d se Icnir bien droits sur le fonds du forage. On pense qu'avec cett

Fie. 131.— Tri'i'iin ili

<-cniditi<iu, un jiourriiil fon-r imini-ilititi-nii'iil nu iliiiuiitro df i tri-s, siins iiviiir rccfiiirs .111 ^ysl^•nl(■ dVliirt:ii*scnienls siiccet iiuivi jiis(|u'à iiiijsont.

La construction de ces trépans doit encore satisfaire aux conditions de manœuvre, dont la principale est de déterminer le mouvement de hallage ou frappage qui désagrège les roches et prépare l'action extractive des tarières à soupapes.

Monter et descendre la sonde, est un mouvement facile qui ne demande que de la précision et de la rapidité dans les manœuvres, mais le mouvement de frappage est plus difficile. Il s'agit de soulever la sonde de 0*"25 à 0"30 et même de 0"50 ; puis de laisser retomber au fond, non pas toute la sonde dont le grand poids et les fouetlenients latéraux détermineraient toutes sortes d'accidents, mais seulement la partie inférieure, c'est-à-dire l'appareil percuteur dont le poids est réglé d'avance, suivant la dureté plus ou moins grandes des roches.

La ehulc libre de l'outil a été obtenue par des appareils trèsdivers ; le plus ancien de tous consistait en une coulisse interposée entre l'outil percuteur et la tige supérieure de la sonde qui était équilibrée. Plus tard , M. Kind imagina le disque-parachute, au moyen du(|uel il obtenait à la despente l'ouverture de deux crochets qui al)andonnaient l'outil percuteur. Tous les appareils qui sont actuellement employés, dérivent du môme principe ; mais la plupart des sondeurs ont adopté une disposition différente pour obtenir l'ouverture des crochets. Une tige libre, attachée à la tige de sonde par un collier, reste au fond du forage, pendant que la tige est remontée, jusqu'au moment où les crochets venant à heurter le collier, s'ouvrent et abandonnent l'outiL

Telle a été la disposition adoptée par MM, Degousée et Laurent, et indi<|uée par les ligures 132 et 133.

Une pièce mobile embrasse la tige au-dessus des crochets et se termine par une fourche dont les deux branches touchent le fond du trou ; cette pièce n'est pas relevée lorsqu'on soulève la sonde d'une quantité moindre que la course possible du collier qui l'attache.

La pjrtie supérieure des crochets soulevée parla sonde, glissera donc dans le collier et rencontrera un heurtoir qui les fera ouvrir ; aussitôt l'outil tombera de tout son poids sur le fond du trou. La sonde abaissée repn^ndra ensuite l'outil par ses crochets et la maiKi'uvre sera répétée de manière à obtenir le battage. La 11g. 133 donne le détail de la disposition do la tige lixe et des crochets de

la chute libre. Les trous étages au-dessus des crochets indiquent que Ton peut faire varier la hauteur de chute en faisant varier la

position (les heurtoirs.

Le puits de La Chapelle a été foré dans des conditions de sûreté et de rapidité qui donnent de Tiinportance à Toutillage qui a si bien réussi. L'installation mécanique nécessaire pour opérer toutes les manœuvres de la sonde n'est pas moins importante que routiUaçf immédiat. Cette installation est représentée par la figure IM, i réchellcd'un centième.

La sonde pour le frappa^e est attaché à un balancier qui reçoii le mouvement alternatif d'une bielle mise en mouvement par une machine à vapeur. Ce balancier porte à son extrémité, auprès deb bielle motrice, une barre d'attache qui la relie à un contrebalancier d'cMjuilibre, de telle sorte qu'on puisse équibrer le poids des tiges, à mesure que l'approfondissement des puits oblige à les allonger.

Un treuil mis en mouvement par la machine à vapeur, permet de faire descendre ou remonter une mouflle cpii porte la clef à l'aide (le laquelle on peut saisir la tige de sonde afin de la monter ou de la descendre, à volonté.

La môme machine est successivement embrayée, ou débrayée de manière à faire mouvoir le levier de battage ou le treuil de descente et relevée.

Les tiges ontuno longueur uniforme de 11 mètres ; on les reçoit à l'aide di^ deux plan(*hers su])érieurs indiqués dans la charpente établie au-dessus du jniits.

Avec nue installation et un outillage de cette nature, le forapf d*un puits est, comnit^les travaux de mines, un travail de patience. Les mamjLMivres de frappag(^ par h? trépan, de curage par la tarière A souj)apes, se répètent constamment, et le forage avance plus ou moins rapidement suivant la nature des roches rencontrées.

Les roches sont, il est vrai, remontées à la surface, après avoir été broyées et concassées en sables, ce ijui peut ôlre copsidéré (Ntnnne un surcroît de travail, (wunparativement au fon^ai^ direct. Mais ce surcroît est ])his (pie comp(*nsé par l'action méthodique des iiiachiiies (jui réduit considcrablement la main d'œuvre; elle est surtout couquînsée pour les puits de mines, par l'exécution da travail à niveau plein, c'est-à-dire sans épuiser les eaux.

PEliFECThlNNEMENT DE L'UtlTJLLAGE 465

Nous avons vu, dans la première partie de cet ouvrage, quel était le régime des eaux souterraines, et quelles quantités pouvaient aflluer dans le tube d'un puits foncé à travers les couches aquifères. Il en résulterait un obstacle souvent infranchissable, si la sonde ne permettait de traverser ces couches sans épuiser les eaux. L'art des mines a trouvé ensuite le moyen de cuveler les puits ainsi forés, c'est-à-dire de les revêtir d'un tubage avec un joint à la base, dans les terrains imperméables ; de telle sorte que ces puits une fois cuvclés reslent secs malgré les torrents qui les environnent.