SVSTÈME ARTÉSIEN ALLEMAND ET ANGLAIS PERFECTIONNÉ

Ici la corde est remplacée par des tiges rigides formant la sonde entière avec laquelle on met en mouvement , par rotation , des tarières analogues à celles des charpentiers, mais de diamètres de 0,07 à 0,50 centimètres; des vrilles ou langues américaines , des tire-bourres, des tuyaux munis de soupapes pour nettoyer, etc. Les tiges , à Fëpoque de leur importation en France, étaient à enfourchement (Gg. i, pi. i'') ; on les a modifiées suivant les fig. 2, 3 et 19. Dans la fig. l'"" les emmanchements mâle et femelle sont à faces planes et rendus adhérents au moyen de deux boulons i écrous; chaque tige est supportée sur les couvercles du trou de sonde par un fer sur-champ (fig. 20), que Ton passe dans l'œil de la tige, laquelle est, par cette ouverture, diminuée de force sans utilité, attendu que Ton a à sa disposition d'autres moyens d arrêt que celui-ci ; dans la fig. 5 les deux parties assemblées de chaque tige sont identiquement les mêmes. Dans la fig. 19 c'est une holte recevant un tenon à faces planes. La fig. 2 est semblable à la fig. 1", excepté que les raccordements mâle et femelle réunis forment un prisme dans lequel sont noyés, d'un côté , la tête du boulon , de l'autre , le bout taraudé de ce boulon ; de cette manière l'on évite l'écrou dont l'eflet , dans le sondage, est de détériorer les parois des tuyaux de garantie, ou de dégrader les parois du trou de sonde. Quelques sondeurs continuent â employer h^s tiges k enfourchements, quoiqu'elles aient, pour les faire rejeter, plusieurs inconvénients , surtout pour le système de forage par

2i4 GUIDE DU SONDEUR.

percussion. Après quelijues mois de service à des profondeurs un peu considérables, les emmanchements prennent du jeu, les trous des boulons s'ovalisent, ceux-ci se coupent et tombent, en laissant la sonde disjointe.

Il est des circonstances où la sonde à enfourchement rend de très grands services, pour la réparation de certains accidents, pour l'agrandissement des trous de sonde dans certains terrains, parce que, avecelle, on peut faire mouvoir ses instruments adroite et à gauche indifféremment; mais ces cas sont si rares et les outils de diverses formes pouvant être construits de manière à s'appliquer à la sonde à emmanchement fileté, j'ai mis déûnitivement de côté les tiges à enfourchement pour n'employer que des tiges à vis.

Je divise mes tiges en six catégories pour les approprier distinctement aux sondages de différentes profondeurs; les phis petites sufQsent le plus souvent à l'industrie des chemins de fer, à l'agriculture et à l'archéologie. Je donne ci-après un tableau comparatif de la grosseur des emmanchements de ces différentes tiges, ainsi que du fer qui les compose.

Grosseur du pas

Hauteur du pas

Hauteur totale

Côté de U

d'ordre.

de vis.

de VIS.

du pas de vis.

tige.

La sonde à tiges rigides, pour une profondeur quelconque, est mue par rotation ou par percussion suivant les terrains à traverser ; quelques sondeursn'adoptentquelepremiermode ; quelleque

soit la dureté des roches, je doute qu*ils y trouvent avantage, et mon incrédulité peut s'expliquer aisément par un exemple fort simple ; les aciers et les fers trempés se polissent et s'usent sur des meules qui ne sont autre chose en général que des roches grésiformes siliceuses, les pièces que Ton présente à la meule s'usent d'autant plus vite que le mouvement de celle-ci est plus rapide, et, réciproquement, la meule qui ne produit pas d'effet sans dépense, s'use aussi dans les mêmes conditions. La dépense qu'elle fait de sa propre matière est souvent en rapportavec celle qu'elle produit sur les pièces qu'on lui oppose. Ce qui se passe dans l'action d'un outil supportant plusieurs milliers de kilogrammes de tiges de fer sur une roche siliceuse, n'est sans doute pas tout à fait identique à ce que j'ai dit de l'action d'une meule sur le métal, parce que cet énorme poids fait que l'instrument strie la roche eten détache des éclats en tour- . nant ; mais si cependant cette roche est à grains très fins , siliceux, réunis par un ciment dur, et il s'en rencontre beaucoup de semblables, elle se détachera sur l'outil en bien petits fragments, et il faudra sans doute bi^ des fois renouveler les mèches de différentes formes pour en achever le percement.

Indépendamment des roches dures siliceuses qui doivent ne se traverser qu'avec beaucoup de temps, par rotation, il est des sables que l'on ne saurait vaincre par ce mode; quoique cela paraisse étrange, je puis affirmer qu'il est des sables secs quartzeux qui ne viennent dans aucune tarière de quelque forme qu'elle soit, dans aucune soupape, qu'elle soit sphérique et rodée à Témeri, plate ou lenticulaire et chargée d'un fort poids; avec tous ces instruments l'on ne pénètre ces sables que de quelques centimètres, et l'instrument ne ramène môme pas tout ce qu'il a pris ; que l'on remplace au contraire la tarière ou le tuyau à soupape par un simple trépan, en jetant quelques boulettes de glaise comme on le faisait précédemment, et en un jour l'on descendera de plusieurs mètres dans les mêmes sables.

Je reste convaincu que le seul moyen d'entamer énergique-

ment la plus grande partie des terrains, c'est la percussion dont je signalerai tout-à-rheure les inconvénients, et les moyens plus ou moins parfaits avec lesquels on y obvie. Auparavant, je vais indiquer les différents modes qui servent à produire la chute des trépans sur les roches ou autres formations.

La plus ancienne et en même temps la plus mauvaise machine dont je me sois servi, se composait (fig. 4, pi. 5) d'un engrenage simple, mû par deux manivelles, dont la roue engrenait avec une crémaillère de 3 à 5 mètres de hauteur, retenue, comme mesure de sûreté, par le câble passant sur une poulie, et portant à son extrémité inférieure un emmanchement auquel s'adaptait la sonde entière terminée par Toutil broyeur, trépan, casse-pierres, etc. Le pignon n'était denté que sur une partie de sa circonférence, •de sorte que, lorsque la sonde étant soulevée au moment où le pignon présentait à la roue sa partie lisse, elle retombait de tout son poids sur la roche. La crémaillère se mouvait rectilignement sur deux galets adaptés sur le derrière de la cage de la machine; mais la roue et le pignon n'en éprouvaient pas moins de nombreux et violents chocs qui, ft chaque instant, amenaient la rupture des dents, et par suite la suspension des travaux pour faire la réparation que la machine désorganisée demandait.

Un autre moyen moins dangereux que le précédent, mais moins énergique, consistait (flg. 2, pi. 5) en un grand levier B De//*, retenu au point B dans une potence A, et posé en D sur un tréteau c; la sonde s'adaptait en e au moyen d'une chappe à chevillette G, et les ouvriers appliquaient leur force enf,/^ etc., sur des bâtons transversaux. Le point d'appui D était déterminé, par expérience, de manière à ce que l'élasticité de la partie D ê fût capable de soulever le poids de la sonde entière, et que les hommes la fissent retomber, en n'ayant à vaincre que l'élasticité dont je viens de parler. Mais il s'en fallait de beaucoup que le choc fût égal à celui dû à la pesanteur proprement dite, la vitesse était loin d'atteindre celle qu'aurait produite en d'autres cas la hauteur de

DIFFÉRENTS SYSTÈMES DE SONDAGE. â£7

chute ; le peu de résultats que j'obtenais dans ce système me la fait rejeter ; j'ai souvent préféré employer la simple tirande (fig. i, pi. 5), avec laquelle j'obtiens un choc dont l'effet utile est dû au poids de la sonde diminué du travail de la partie entraînée BA. Je reviens à ce mode simple pour de petites profondeurs , et lorsque je n'ai pas sur les lieux des machines ordinaires plus commodes.

Dans les trois modes suivants (flg. 5, 6 et 7, pi. 5), l'on emploie le treuil pour battre, c'est-à-dire pour la percussion : a (iig. 5) est le pignon, 66 la grande roue, C son tambour, sur lequel s'enroule et se fixe par un crochet le c&ble de la chèvre, retenant la sonde par son autre extrémité ; à côté de ce cordage, l'on attache aussi UQ bout de corde qui se déroule lorsque le premier s'enroule et enlève la sonde; l'extrémité de cette corde est fixée en D, et est distendue lorsque la sonde est enlevée ; lorsque l'on débraie le pignon, le câble entraîné par la sonde se déroule, taudis que sa corde ou retraite s'enroule de son côté, et évite le dévidement complet du cordage ; la retraite éprouve un choc en vertu duquel elle rappelle le tambour en sens contraire de la chute, et oblige le cordage à s'enrouler seul ; là il y a un point d'arrêt dout ou profite pour embrayer, et ainsi de suite.

Cette manière de battre a l'inconvénient d'être fort lente , et d'user beaucoup de cordages et d'engrenages.

La figure 6 indique un mode analogue au précédent , et dont je me sers encore quelquefois pour des cas où il est nécessaire d'élever irrégulièrement la sonde, lorsque, par exemple, à une profondeur de âO à 50 mètres, l'on élargit le trou de sonde, ou que forant au diamètre ordinaire, on laisse des cornes aux parois ; comme il faut alors élever le trépan ou l'élargisseur de O^'fSO ou 0",60 au-dessus du fond, et que cette hauteur de chute amènerait infailliblement la rupture de Toutil, si l'on abandonnait la sonde à sa pesanteur, on y obvie au moyen du cordage D (fig. 6) qui fait deux ou trois fois le tour du tambour et s'adapte à la queue du levier

io.

de sonnerie ; un homme placé en D retient, en tirant le cordage, enlève la sonde, la laisse retomber de la quantité nécessaire, et la tient même au-dessus du fond quand cela est utile. On use avec ce système de percussion beaucoup de cordages, quand surtout, après chaque choc, la sonde ne porte pas à fond ; Ton peut les remplacer par une chaîne de 0",01 5 à 0",01 8 pour une profondeur de 150 à 200 mètres et au-delà, en disposant le levier de la chèvre de manière à ce que la puissance reste la même ; la chaîne s'use aussi promptement par le frottement qu'elle éprouve sur un tambour en fonte ou sur un tambour en bois, garni de bandes de tôle ; le moyen le plus économique d'utiliser la chaîne, c'est de la faire glisser sur le bois ; l'on dispose à cet effet une partie du tambour, de manière à recevoir deux demi-couronnes en bois d'orme ou autre bois plus dur encore, que l'on remplace lorsqu'elles sont usées.

La sonnerie, ou batterie au déclic (fig. 7, même planche), n'est plus en usage dans mes ateliers, parce qu'elle donne souvent lieu à la rupture des tiges. Le câble, passant dans la poulie de chasse et s'enroulant sur le tambour du treuil, s'attache à une esse dans la boucle de laquelle passe l'anneau de la chappe du déclic ou petit levier efg ; la partie courbe fe^ formant le petit bras, passe dans l'anneau de la tête de sonde ; à l'aide du treuil l'on élève la sonde de la quantité voulue, puis on l'abandonne à son poids et à toutes ses oscillations, en tirant sur la corde h pour faire sortir le crochet c/de l'anneau de la tète de sonde, dans lequel on le replace de nouveau en faisant tourner le treuil en sens contraire, pour laisser descendre le câble et le déclic qui y est attaché.

SONNERIE A LA CAME. (Fig. 8, 9 Ct 10, pi. 5.)

Pour une sonnerie régulière sur des roches dures, une came à 2 ou 5 dents, ou mieux encore une roue à galets faisant abaisser une bascule qui communique son mouvement alternatif à la

sonde, est ce que j'emploie de plus convenable. Comme ce mode de sonnerie sera détaillé plus loin, je me contenterai ici d'indiquer le moyen théorique de tracer la forme que doivent avoir les cames ou le bec de la bascule si Ton emploie une roue à galets.

(Fig. 9.) Soient A c le rayon du cercle décrit par la bascule Kr (Gg.g), destinée à être mise en mouvement non par une roue à galets, comme l'indique la figure, mais par une roue à came (fig. iO), dans lequel cas la bascule en / est munie d'un galet qui roule sous les cames; C! le rayon du cercle G D (flg. 10), où les courbes des cames doivent commencer. Si l'on suppose que le grand cercle roule sur le petit, et toujours dans le même plan, le point de tangence c', ou grand cercle, décrira dans ce mouvement une épicycloïde plane o'N, qui est la courbe cherchée de la came. Pour construire cette courbe, on divise une partie du grand cercle en petits éléments; lesquels s'appliqueront sur le petit cercle en ^^ ^7. j * • 6tc. Les différentes positions du cercle correspondantes au point de tangence ijk, sont RS, R'S', R"S". Pour obtenir le premier point de la courbe, je porte un élément de i en q sur le premier arc de cercle ; pour le second point, je pojle, à partir du second point de tangence jy 2 éléments sur le second arc de cercle ; pour un troisième, 5 éléments de K en N, qui est l'extrémité de la dent, d'après sa distance N au centre D, qu'on s'est donnée d'avance. Si le cercle dans lequel sont comprises les cames doit être plus grand, l'on continue de chercher la courbe comme je viens de l'indiquer. La courbe opposée est quelconque ; de N en N' l'on conserve l'arc de cercle ; l'on pourrait continuer jusqu'en N' la courbe NN, que l'on peut tracer suivant l'arc que décrit le galet de la bascule.

Comme on le voit, fig. 40, les trois cames font une seule pièce avec une couronne en fonte dans laquelle passe l'arbre du tambour en D, et dont la partie A reçoit le tambour lui-même s'il est en bois; si c'est un tambour en fonte que l'on emploie, l'on évite cette partie et l'on fixe les cames contre l'embase du tambour.

Si c'est une roue à galets qui met en mouvement la bascule, celle-ci doit affecter la forme de la même courbe que celle des cames, un épicycloïde plane. Pour construire cette dernière, je suppose que le galet soit réduit à une ligne mathématique ; soit alors c' c (flg. 9) le rayon du cercle sous lequel il se trouve, et kc' le rayon de celui que décrit le point de la bascule qui est tangent au galet lorsque sa bascule est horizontale; enfin le rayon du cercle primitif. Le petit cercle, en roulantsur le grand, occupe les différents points de tangence c\ d, e,/, g, B; pour obtenir le premier point de la courbe Je porte sur le premier cercle tangent en et une distance égale à Télément dc\ pour le second à partir de /, et sur le second deux éléments pour obtenir le point o, et enfin cinq éléments de B en M sur le cinquième cercle pour obtenir le point M ; la longueur de la courbe est exagérée dans la figure ; en pratique on la trace suivant toute l'épaisseur du fer de la bascule, sauf à la couper à la longueur voulue.

SONNERIE AU DÉBRAYAGE. (Fig. il et 12 , pi. 5.)

C'est par ce mode de percussion dans les terrains tendres que j'ai remplacé les cordages dans les systèmes fig. 5 et 6. Soit a et A (fig. 1 1) la roue et le pignon ou treuil, dont c est le tambour ; i son extrémité est une frette folle en fonte DD' (Og. 12), munie d*un tour d'hélice en saillie ËE', et à Tautre bout d*une mortaise /m, traversée par un bouton vissé dans la fonte ; cette frette est percée dans toute sa longueur, pour qu'elle soit légère, de six ouvertures destinées à recevoir les dents d'un manchon de débrayage établi i côté de la frette, et mobile sur deux nervures. Le levier qui le met en mouvement est fixé dans une chappe posée sur les bâtis du treuil.

Dans l'espace que laisse le tour d'hélice EE', dont le but est de faciliter l'enroulement d'une chatne-gatl, est fixée celle-ci au moyen de deux boulons implantés dans le plein de la fonte que laissent entre eux deux vides consécutifs P P ; l'extrémité de la

DIFFÉRENTS SVSTÈMliS DE SONDAGE. «3!

cbdioe-gall s*adapte par un crochet à la tringle de derrière du levier à battre.

Lorsque Ton installe la chaîne pour commencer le travail , on en laisse un demi-tour environ sur la frette , et Ton embraye le mauehonau moyen du levier /G (fig. 1 i), que le chef sondeur manœuvre eo tenant son manche, étant au trou de sonde, au moyen d'une corde qu'il tient par une boucle h. Quand la sonde dit sufllsamment élevée il tire le levier à lui pour débrayer le manchon, la sonde alors tombe en déroulant la chaîne ; pendant la chute, Ton a soin de tenir le manchon débrayé; après le choc on abandonne le levier à un contre^poids qui l'attire à Taide d'une oorde passant sur une poulie, et attachée aussi en G, pour Tembrayer de nouveau.

Lorsque la sonde tombe, elle entraîne la chaîne de toute la quantité dont celle-ci s'est enroulée , plus le demi-tour qu'on en a laissé sur sa frette ; la frette continuerait son mouvement en attirant la chaîne en sens contraire, si un second contre-poids de 35 kilog. ne s'y opposait ; dans l'entaille Im (fig. \% est iogé l'œil d'une courroie double en fort cuir, retenue, par le boulon qui la traverse, à l'état de repos ; cette courroie est aussi enroulée d'un demi-tour sur la frette , et disposée de manière à s'enrouler lorsque la chaîne se déroule, et réciproquement. La courroie a 2 mètres de longueur seulement , est allongée par une corde passant sur une petite poulie, et tendue par un contre-poids de 20 à 25 kilog. Lorsqu'aprës chaque choc la chaîne tend à se dérouler au-delà du demi-tour laissé en réserve et à ébranler son point de fixation à la frette, le contre-poids s'oppose à cet inconvénient, en fcippelant la frette dans le sens contraire.

Ce mode de percussion est applicable principalement dans les couches tendres ou de moyenne dureté, dans des sondages de 100 i iOO métrés pour lesiquels la sonde doit être élevée dans les limites de 0°»,i2à O^.eo ou 1 mètre, et quelquefois 1",50; pour l^s roches dures, où la hauteur de chute est peu considérable et

les chocs aussi nombreux que possible, la roue à came et à galets est préférable; Ton frappe avec celle-ci, à Taide d'une machine à vapeur, 50 à 60 coups par minute.

Mes derniers treuils portent ensemble les deux systèmes : la roue à came et le débrayage, de manière à ce que le conducteur soit toujours maître de modifier son mode de percussion , suivant la natifre des formations à traverser.

L'emploi d'une machine à vapeur n'est avantageux qu'autant que la main-d'œuvre est diminuée pour la percussion et l'enlèvement de la sonde; la transmission du mouvement de la machine à vapeur à la sonde , dans ces deux cas, a lieu par les treuils ordinaires de grandes dimensions ; mais quelque simples que soient les modifications à apporter à ces derniers pour mettre à profit toute l'action de la machine, les dépenses qui en résultent sont assez élevées , et je ne les fais que pour des- sondages importants et de longue durée.

S'il ne s'agissait que du mouvement de percussion , l'ensemble de la machine serait moins compliqué; sans axe de rotation, sans came ou sans débrayage, elle se réduit à un simple cylindre à vapeur (fig. 13, pi. 5) dont la tige du piston en/ est fixée à la tringle en levier de la sonnerie , ou bien à la chaîne de la chèvre, tandis que la sonde est attachée, comme dans les cas précédents, au bec du levier ou à l'autre extrémité de la chaîne ; un robinet à quatre ouvertures introduit de la vapeur sur le piston du cylindre, etlasonde est élevée d'une hauteur qu'on limite à volonté en bouchant le tuyau d'arrivée, au moyen d'une manivelle C D appliquée au robinet; au même instant l'ouverture opposée au robinet se présente au tuyau vertical de sortie, et la sonde retombe de tout son poids sur le terrain; le piston à employer à cet effet doit être plus long que d'ordinaire proportionnellement à son diamètre, afin que la course de la sonde puisse être portée à son maximum sans nécessiter, pour les petites profondeurs, un levier dont le grand bras serait de son côté, au lieu d'être du côté de la puissance.

Ainsi» du sol à 100", la hauteur à laquelle on élève la sonde est de i°*à0»50dans lescouches tendres; souvent, près du sol, cette hauteur, au lieu d'être de 1"*, est de 1",50; il est bon pour la rapidité du mouvement, et pour ne perdre aucun temps en équipements de levier, que la machine soit assez forte pour produire cette hauteur de chute, directement etenviron 50 fois par minute; un cylindre de 5 chevaux donnerait à peu près ce résultat pour une sonde de i 00"; au delà, Ton serait obligé d'avoir recours au levier npr, avec lequel, du reste, on obtiendrait un résultat proportionnellement égal au premier, attendu que le poids moteur augmentant, sa hauteur de chute doit diminuer.

On donne encore delà longueur au cylindre pour éviter les chocs de piston, et pour cela on pratique en aune ouverture qui se trouve à la limite de sa course, et par laquelle s'échappe une partie de la vapeur, en attendant que l'autre remonte par le tuyau de sortie, lorsqu'instantanément le robinet lui en livrera le passage. Je n'indique ce système comme applicable avec économie que dans quelques cas exceptionntls ; il est clair que si j'utilise la vapeur pour mon compte, je ne me borne pas à l'appliquer au mouvement de percussion de la sonde, mais de manière à me passer de manœuvres pour le relèvement en même temps que pour battre; tandis qu'unsimple cylindre qui, pendant la percussion, ne nécessite qu'un homme au robinet et un second au manche de la sonde, ne supprime pas les manœuvres nécessaires pour enlever et descendre la sonde. Le cas d'application du cylindre se présente lorsque les travaux ont lieu dans une usine, qui peut de temps à autre disposer d'une faible partie de la vapeur qu'elle emploie, et lorsqu'en outre le sondage ne doit pas être de longue durée ; si le propriétaire a admis le mode de traité à la journée, il trouvera toute économie à installer ipeu de frais les pièces dont il est question, puisque le nombre de coups de sonde donnés dans celui-ci et dans le train ordinaire, sont entre eux comme 50 ou 60 sont à 45 ou à 20.

Si le propriétaire met à ma disposition une partie du moteur de

son usine, et qu'il installe à ses frais la transmission du mouvement de la sonde, je lui tiens compte de Téconomie de main-d*œuvre qui en résulte ; mais je ne puis faire pour mon compte les frais de ladite transmission, parce que le plus souvent les différentes pièces du mécanisme ne peuvent être utilisées ailleurs, et deviennent pour moi de la ferraille.

Lorsque les sondages sont très profofnds, le poids des tiges s'oppose A ce que la sonde puisse agir par percussion, et il n'y a cependant pas d'autre moyen de percer les roches dures : la sonde alors court le risque de se briser fréquemment. En outre, pour agir par percussion, la sonde élevée de 0",08 àO",IO, et abandonnée dans sa chute, éprouve un mouvement de trépidation entre chaque choc, qui la fouette violemment contre les parois du sondage ; ce mouvement de trépidation, répété douze à quinze mille fois en une joumôe et pendant plusieurs mois, amène la détérioration des tuyaux de retenue, et si le sondage n'est pas tube, ovalise le trou dans les parties tendres en donnant lieu à des éboulements dont les fragments font parfois coin sur l'outil, de telle manière que la sonde se brise par les efforts nécessaires à son retrait.

M. d'OEynbausen, conseiller des mines en Prusse, a remédié i oes inconvénients, en articulant la sonde en une certaine partie de sa longueur, à l'aide d'une coulisse dans laquelle passe toute la partie supérieure sans coopérer à l'effet produit, et n'ayant d'autre fonction utile que le relèvement de la partie inférieure ; la première partie est équilibrée par l'élasticité d'un levier analogue à celui de la fig. 2, pi. 5, que j'ai remplacé par un levier-romaine, avec lequel je dégage aussi le poids moteur de toute la partie fouettante de la sonde, placée sur la coulisse qui devient sans mou* vement oscillatoire ; mais un inconvénient que je signalerai tout à l'heure m'a porté à chercher un autre système.