SYSTÈME DE M. FAUVELLE

Pour terminer ce chapitre , nous rapporterons ce que H. Arago a dit à l'Institut, dans la séance du 31 août i846, en rendant compte d'un mémoire de H. Fauvelle sur son système de sonde, avec application d'une pompe foulante pour nettoyer le forage , système dont l'essai vient d'être fait sur la place Saint- Dominique , à Perpignan.

Voici le résumé du rapport du savant secrétaire perpétuel de l'Académie des sciences.

« Si, au moyen d'une sonde creuse, on injecte de Teau dans un trou à mesure que Ton descend , Feau, en remontant, entraîne tous les déblais; tel est le problème que s'est proposé M. Fauvelle, et qui a été par lui résolu si heureusement qu'il constitue aujourd'hui un nouveau système de forage. Son appareil se compose d'une sonde creuse, formée de tubes vissés bout à bout; l'extrémité inférieure de la sonde est armée d'un outil perforateur approprié aux terrains qu'il s'agit d'attaquer. Le diamètre de cet outil est plus grand que le diamètre des tubes, afin de réserver autour de ceux-ci un espace annulaire par lequel l'eau et les déblais puis- , sent remonter. L'extrémité supérieure de la môme sonde est en communication avec une pompe foulante, au moyen de tubes articulés qui suivent le mouvement descendant de la sonde sur une longueur de quelques mètres. La sonde est animée d'un mouvement de rotation au moyen de tourne-à-gauche, ou de percussion par un treuil à déclic. La chèvre et le treuil, pour monter, descendre et soutenir la sonde, ne présentent rien de particulier. Lorsqu'on veut faire agir la sonde, on commence toujours par mettre la pompe en mouvement; on injecte jusqu'au fond du trou, et par l'intérieur de la sonde, une colonne d'eau, qui, en remontant dans l'espace annulaire compris entre la sonde et les parois du trou, établit le courant ascensionnel qui doit entraîner les déblais; on fait alors agir la sonde comme une sonde ordinaire, et, à mesure qu'il y a une partie de terre détachée pur Toutil, elle est à l'instant entraînée dans le courant ascensionnel.

tt II résulte de cette marche que les déblais étant constamment enlevés par l'eau, on n'a plus besoin de remonter la sonde pour s'en débarrasser, ce qui donne une grande économie de temps; mais un avantage non moins précieux, c'est que l'outil perforateur n'est 'jamais engorgé par les terres, il agit toujours sans entraves sur le terrain à percer, ce qui diminue de plus des neuf

dixièmes ia difficulté du forage. Si Ton ajoute qu'il est démontré par Texpérience que les éboulements sont nuls dans des teiTains où la sonde ordinaire en détermine toujours; que la sonde agit à cent mètres de profondeur avec autant de facilité qu'à dix mètres, et que cette sonde, par cela même qu'elle est creuse, présente plus de résistance à la torsion qu'une sonde pleine, à volume égal, et autant de résistance à la traction, on aura une idée exacte de ses principaux avantages. En voici du reste un exemple : Un forage commencé à Perpignan, sur la place Saint-Dominique, le 1 •'juillet, était terminé le 23 du même mois, par la rencontre de Teau jaillissante, à une profondeur de 170 mètres. Si de ces 23 jours, de dix heures de travail, on défalque trois dimanches et six journées perdues en travaux d'installation, il restera ^Ajournées, ou 140 heures de travail réel, ce qui représente plus d'un raètre de forage à l'heure.

« Dans le système que nous venons de décrire, on voit que l'injection de l'eau a lieu par l'intérieur de la sonde. L'expérience a fait reconnaître que, lorsqu'il s'agit de remonter des graviers ou des pierres d'uji certain volume, il valait mieux injecter l'eau par le trou et la faire remonter par la sonde. La vitesse la plus grande qu'il est possible d'imprimer à l'eau ou le calibre plus exact de l'intérieur des tubes permettent de remonter tous les corps qui peuvent se trouver au fond du puits, et que la manœuvre ordinaire ne pourrait pas attaquer avec avantage. M. Fauvelle a remonté par ce moyen des cailloux de 6 centimètres de longueur sur 3 centimètres de grosseur. L'idée de faire remonter l'eau par l'intérieur de la sonde offre un moyen facile de forer au-dessous d'une nappe d'eau jaillissante sans avoir besoin de pompe. Il suffira de fermer hermétiquement l'ohfice du puits, de manière à laisser libre le jeu de la sonde, et à ce que Teau jaillissante soit forcée d'aller toujours chercher le bas du tube pour trouver une issue ; elle y entraînera et ramènera au dehors tous les déblais. Si l'on ajoute à tous ces avantages la

possibilité de faire en bois la tige creuse de la sonde et de l'équilibrer de manière à ce qu'elle ne pèse pas plus que Teau dans laquelle elle doit se mouvoir, le problème du sondage à des profondeurs de mille mètres et plus sera résolu.

« Ce résultat est d'autant plus beau qu'à Perpignan même un forage entrepris par un autre industriel avait atteint la même profondeur que celui de M. Fauvelle, mais en onze mois, au lieu de 23 jours. »

Quoique le résultat obtenu à Perpignan soit des plus remarquables, nous pensons que le système de M. Fauvelle, excellent pour la localité où il a fonctionné, ne pourra jamais recevoir une application générale comme la sonde à tige rigide, pleine ou creuse.

Nous rappellerons ici le compte rendu, en 1842, par M. Gaymard, de la sonde de H. Freminville qui, dans le département de risère, avait débuté d'une manière également remarquable et qui est venue s'enfouir dans le terrain tertiaire parisien.

Nous avons expliqué dans un chapitre précédent pourquoi certains sondages absorbaient des quantités d'eau considérables; or, nous nous demandons comment M. Fauvelle pourra, quelque quantité d'eau qu'il refoule dans la tige creuse, amener l'eau du fond chargée des détritus du forage au-dessus du sol, lorsqu'il aura traversé une nappe ascendante non jaillissante, cette nappe devenant, règle générale, absorbante aussitôt qu'on la charge audessus de son niveau ; nous nous demanderons comment il fera lorsqu'il rencontrera des courants souterrains.

Il arrivera, selon nous, dans ces cas, que les détritus chassés de la base du sondage ne pouvant arriver au sol, encombreront le forage, et que l'outil travailleur pourra quelquefois n'être pas retiré.

Nous pourrions trouver dans la nature des terrains à forer bien d'autres objections à l'ingénieux système qui a débuté d'une manière si brillante, mais nous pensons en avoir dit assez pour que l'on attende que des résultats obtenus sur d'autres points aient confirmé la bonté de la méthode dans des circonstances différentes.

L'expérience nous a démonlrë que le mode de travail devait varier presqu'aussi souvent que les formations à traverser.

Nous avons décrit les tiges creuses dont Tapplication remonte à quatre ans, et nous les croyons bonnes dans beaucoup de cas.

En i85i et 185i, deux de mes directeurs de sondages, MM. Nœttinger et Ayràud, ont pour la première fois fait usage de la pompe foulante dans les sondages exécutés à Essonne pour MM. Ferey et Sydenham, et nous l'employons Journellement pour faciliter la descente des tuyaux d'ascension dans de puissantes couches de sable ; mais Tidée de rappliquer à toute la vidange d'un sondage appartient à M. Fauveile, qui Ta heureusement mise en œuvre pour la première fois ; nous attendrons pour juger son procédé qu'il art fonctionné dans les terrains tertiaires du bassin de Paris.

SYSTÈME A SONDE CHEUSE ET CORDE (pi. 21).

Le système chinois proprement dit, repris par MM. Jobard et Selligue il y a quelques années, m'a toujours paru inapplicable dans les terrains variants, parce qu'en sondages il est indispensable, en certains cas, d'agir par rotation, manœuvre impossible avec la corde nue. Dans le système de la sonde française, l'on a compris cet inconvénient, et l'on a mis en mouvement les instruments tantôt par la corde nue, tantôt avec une colonne que l'on destine en même temps à la garantie des terrain^. Je viens de démontrer les difficultés que l'on aurait à réunir à la fois ces deux avantages, et je vais faire connaître les moyens que j'espère employer pour faire du système à la corde une application utile. L'on croira d'abord qu'il y a de l'analogie entre mon système et celui de la sonde française, car, dans l'un comme dans l'autre, la corde est combinée avec une colonne qui communique aux instru- "ïentsun mouvement de rotation. Mais, dans le premier, la colonne est stationnaire dans le sondage en descendant toutefois au fur et à mesure de l'approfondissement opéré par les outils qui

25i GUIDE DU SONDEUR.

fonctionnenl à sa base, tandis que, dans le second, la colonne n'est autre chose qu'une sonde creuse qui se relève et se descend dans le sondage à la manière des tiges ordinaires. J'ai décrit les tiges creuses (pi. i) ; la tôle qui les compose a 0,003 à 0,004 d'épaisseur; elles sont construites à clouture ou àagraffes, d'après le système d'étirage à froid de M. Ledru, ou tournées et brasées par les procédés en usage. Suit une sonde creuse ainsi ajustée et descendue dans le trou de sonde. Ses deux derniers bouts ont 3",50 à 4" de longueur seulement; le bout inférieur porte une frette de 0,J5 de hauteur (pi. 21, fig. i) carrée intérieurement pour recevoir une tige de 0,045 de côté, l'emmanchement A est aussi carré à l'intérieur, c'est-à-dire son mâle seulement, il en est de môme de l'emmanchement C. Une tige de sonde arrondie en y, sur 0,60 (voy, aussi fig. 6), porte une embase E à une distance déterminée de la partie ronde; au-dessous , se trouve un emmanchement de tige ordinaire auquel on suspend le trépan, ou 2 ou 3 tiges, et lo trépan au-dessous selon que la profondeur, ou plutôt le terrain, le demande. Au-dessus de sa partie ronde la tige à embase yXE porte une frette ^, figure i , ou H, figure 6, taraudée, munie de2 oreilles qui s'adaptent dans deux vides ménagés à cet effet sur la frette inférieure B du tuyau. L'on conçoit que le trépan touchant à fond du trou dans la figure i, la frette h est engagée par ses oreilles dans la frette B ; si l'on abaisse la colonne jusqu'à ce que 1& dégagement ait lieu, la tige restant fixe, la colonne pourra être mue sans interruption autour de la partie arrondie X sans entraîner le trépan avec elle. Il en sera de môme, figure 2, lorsque la frette carrée atteindra la partie carrée de la tige, sans cependant aller au-delà; la frette élevée de la quantité A'B' fait maintenant deux autres tiges réunies en OP, par une vis à gauche (figure 5 et figures précédentes OP 0' P, 0" P", 0^ P^) ; la partie OP est arrondie sur une longueur de 30 à 40 cent., prise partie sur l'une des tiges, partie sur l'autre. La tige supérieure s'adapte en G à une corde en fil de fer qu'elle n'entraîne pas lorsqu'elle tourne moyen-

DIFFÉRENTS SYSTÈMES DE SONDAGE. ÎTiS

nant un tourillon, analogue à celui du système chinois; la tige PZ est terminée par une vis à droite qui se visse dans la frette H de la tige motrice ; enfin , les deux tiges ont leurs cavités longitudinales abattues, et les frettes carrées A et C sont en outre disposées de manière à les recevoir sans qu'il soit besoin de les guider dans leur descente ; les S tiges supérieures, ainsi suspendues à la corde enroulée sur un gros tambour, arrivent rapidement au fond de la colonne, de manière à ce que la vis Z se présente à la frette H de la tige motrice; en cet instant, le point de jonction OP ou O'P' est au-dessus de la frette ou de Temmanchement carré A ou A', la tige supérieure, ou tête de sonde, est également dans Temmanchement carré C; il en est de même aussi de la partie arrondie y'\' ; de sorte que, si Ton meut la colonne dans le sens de la visZ, cette dernière se Jixera dans la frette de la tige motrice, tandis que la tige intermédiaire et celle que j'appelle tête de sonde seront restées réunies; la corde est donc par ce moyen liée à la tige motrice à Taide des deux tiges supérieures et des frottais carrées dans lesquelles elles glissent sans y pouvoir tourner.

Cela fait. Ton descend la colonne de manière à ce que la partie arrondie de la tige motrice se trouve suffisamment au-dessus de la frette B", c'est-à-dire qu'il y ait de h", en A" une course égale à la hauteur dont il faut élever la tige motrice ; Ton fixe ensuite la colonne sur un collier muni de galets (fig. 9) et mobile sur un cercle en fer de 0,80 de diamètre, et, après avoir attaché la corde au levier i battre. Ton commence le travail; Ton continue de battre jusqu'à ce que la tige motrice ayant pénétré dans le terrain, sa partie arrondie y' X' revienne toucher la frette carrée B'. Pendant le travail , la corde n'a d'autre but que de soulever l'outil broyeur, tandis que le mouvement de rotation qui lui est nécessaire lui est communiqué par la colonne qui entraîne, au moyen de ses frettes, les tiges réunies en 0 P; mais aussitôt que les choses reviennent à l'état (fig. â), la colonne cesse d'entratner lesdites tiges, et le trépan serait élevé et abaissé

âîti GUIDE DU SONDEUR.

dans une même direction si Ton continuait la percussion ainsi.

Je viens d'expliquer comment la corde descendue seulement lorsque la tige motrice est rendue sur le terrain, s'y liait d une manière invariable. La percussion étant terminée, je vais indiquer le moyen de retirer la tête de sonde et la corde (fig. i). L'on commence par retirer la colonne jusqu'à ce qu'elle vienne toucher la frette à vis A; puis on la laisse redescendre pour dégager les oreilles de ladite frette qui pourraient s'être introduites dans leurs entailles; dans cette position, ainsi que je l'ai dit en premier lieu, la colonne sera mue librement sans entraîner la tige motrice. Si Ton considère la tige PA ou PZ (Qg. 6), elle restera fixe aussi ; mais la tète de sonde, dont le point de jonction OP avec la précédente est libre dans la frette A, se dévissera, puisque son pas de vis est à gauche, c'est-à-dire dans le sens contraire au mouvement de la colonne ; on la relève immédiatement, puis l'on retire la colonne, amenant avec elle la tige motrice.

Descendre une colonne munie d'un instrument, puis une corde à l'intérieur de cett^ colonne pour la mettre en mouvement, est une opération qui paraît fort longue ; mais, pour faire comprendre qu'il n'en est pas ainsi, je m'empresse de dire que la fixation de la corde à l'instrument se fait en une minute, et qu'il en est de même de leur désunion ; qu'en outre, la sonde creuse se remonte par tiges aussi rapidement qu'une sonde ordinaire, et que, pour économiser plus de temps, j'emploie pour ce système des chèvres spéciales de 4 5 mètres de hauteur.

Lorsque l'on veut remplacer le trépan par une tarière ou tout autre instrument , l'on descend la colonne jusque sur l'embase E'"; au même instant, la frette K" est en contact avecremmanchement A'", contre lequel on la serre au moyen d'un bouchon (fig. 8).

La figure 7 représente la frette A" munie de ses entailles, laquelle fait suite à la tige motrice.

Dans la figure 9 on voit deux colliers posés l'un sur l'antre; l'ouverture du premier est du diamètre des emmanchements de

la sonde; celle du collier inférieur est assez grande pour le passage des outils de différents calibres. Celui-ci porte trois galets en foote mobiles dans des crapaudines en fer, et sur lesquels se meut la colonne ; les galets sont maintenus par les rebords de la bande circulaire sur laquelle ils cheminent. Le collier supérieur est lié au second par deux forts boulons verticaux et par deux morlaises à tenons ; le premier se serre contre la sonde par deux boulons dont les écrous poilentune manivelle. Dans une mortaise AB, ferrée aux abords de Touverture, se loge la pièce en acier (fig. 15), sur laquelle pose la colonne sonde pour la descendre ou pour la monter. Le mâle de Temmanchement de chaque tige est, à cet efiet, traversé par deux mortaises, par lesquelles passe ladite pièce; la femelle porte également deux ouvertures rectangulaires, dans lesquelles repasse le levier en acier (fig. 13 et 14) pour dévisser ou revisser chaque tige.

La clef de relevée est simplement une tête de sonde (fig. 10).

La figure 19 indique le petit chemin de fer fixé sur le plancher au moyen de vis à têtes fendues.

Pour le dévissage, il est nécessaire que les colliers restent immobiles; on les maintient par une tringle ^fig. 11) portant un anneau dans lequel on passe un crochet fixé àTun des pieds de la chèvre. Son autre extrémité est tenue au collier de dessous par une plaque et des boulons.

Tel est Taperçu du système par lequel je désire rempliicer celui des tiges rigides, dont le poids, à une profondeur médiocre, est un inconvénient que jusqu'à présent on n'a pas vaincu. L'équilibration d'une partie de ce poids étant, ainsi que je l'ai dit plus haut, une cause de diminution dans l'efifet produit par la chute qui n'est plus celle due à la pesanteur, Ton objectera peut-être que, puisque la mesure de cet effet utile est en raison directe de son poids et de sa vitesse, un trépan seul élevé à 1 mètre de hauteur, par exemple, doit produire un travail égal à celui d'une masse mille, fois plus pesante et d'une vitesse déterminée. Ce qu'amùne

Téquâtion n'est assurément pas ce que donne la pratique, et un exemple suffit pour le démontrer. Prenons-le dans un terrain houiller, composé de couches de grauwacke, de schistes et de calcaire carbonifère. Il arrive que souvent le sondage doit traverser toutes les couches dont on peut étudier la nature et la dureté à leurs affleurements; la coupe du trou de sonde est donc connue à l'avance , et Ton ne se détermine à exécuter les travaux de recherche que dans l'incertitude où Ton est si les couches de houille, dont on connaît aussi les affleurements, conservent, en se prolongeant dans le bassin, une certaine puissance, si elles deviennent plus riches, ou si enfin ellesdisparaissenttoutàfait. Le terrain houiller se traverse généralement par la percussion, sauf quelques couches de schistes argileux tendres, qu'il est économique, à une petite profondeur, de traverser à la tarière, lorsque, surtout, rinclinaison du terrain est forte et donne lieu à des éboulements. Supposons donc que le trépan attaque, au sol , un grès siliceux dur, puis un banc de calcaire compacte vingt mètres plus bas, des couches tout â fait identiques à celles-là (et Ton peut s'en assurer aux affleurements comme je le disais tout àTheure, en étudiant ces roches au marteau) ne se traverseront pas dans le mérae temps à 400 mètres de profondeur, mais bien dans un temps plus grand , proportion gardée, bien entendu, de la durée des voyages des outils nettoyeurs. Cependant, à 100 mètres, le nombre des coups est plus grand qu'au sol, parce que le mode de percussion n'est pas le même , et qu'en outre au sol Ton retire un trépan surmonté d'une seule tige de 5 à 6 mètres de hauteur. Que conclure de cela? Que l'effet produit par le choc d'une sonde sur une roche ne dépend pas précisément de son poids , mais essentiellement de sa vitesse ou de sa hauteur de chute. J'ai traversé à Châtellerault 270 mètres de calcaire jurassique à 150 mètres, j'ai essayé dans ce sondage des trépans de toutes les formes et de tous les poids; j'ai substitué au trépan ordinaire un trépan dont la tige surpassait en poids celle du premier de

250 kilogrammes : je n'en ai pas obtenu plus de résultat en gardant la même hauteur de chute. La forme des taillants et la nature des aciers ont seules amené quelques différences dans les quantités forées de chaque journée.

J'en reyiens donc à cette observation : que le plus grand effet que Ton obtiendra de la percussion sur les roches, est celui qui résultera de la chute élevée et rapidement répétée d'un poids peu considérable. Ce résultat ne pouvant être donné par une sonde lourde continue, plusieurs sondeurs l'ont cherché dans d'autres moyens ; mais je ne sache pas que le succès ait justifié jusqu'à présent leurs recherches.

Les emmanchements de chaque tige faisant renflement, il y a dans la colonne d'eau autant de parachutes que de tiges. La corde en fil de fer qui, dans ce système, soulève l'outil et les tiges travaillantes, est uniforme dans toute sa longueur, et il n'existe aucune cause qui puisse paralyser la vitesse de la chute de l'outil. Un avantage beaucoup plus important encore de ce mode de sondage, c'est de rendre les accidents à peu près impossibles ; ainsi, les ruptures de sonde ou d'outils ne sont pas à craindre, parce que les tiges rigides n'ont que 20 à 25 mètres de longueur et que cette courte dimension permet de leur donner une plus grande force. Les lames du trépan sont en acier fondu séparées du trépan (figure 16, pi. 9), et la tige de cet outil ayant 0,07 de côté et une longueur de 6 mètres, l'emmanchement est trop éloigné pour se rompre par le porte à faux que peut présenter la roche ; d'autre part, la tige creuse étant suspendue, et le travail se faisant dans son intérieur, aucun ébranlement n'existe plus dans le trou de sonde, et les éboulements ou chutes de fragments ne sont plus à craindre ; l'on obtient, en outre, de moins rétrécir son trou de sonde, en plaçant moins de colonnes de garantie ; beaucoup de terrains se soutenant naturellement et ne s' éboulant que par le fouet continu des tiges pendant le travail de percussion. Enfin,^ si l'outil se pince au fond, et que la traction pour le dégager fasse rompre la corde, elle se casse dans

2r>8 GUtDE riu SO'NriKt'Il.

rintéfîèur de tS lîgë creusé, et lorsqu'on femontë celle-ci pour le nettoyage journalier dûtrou de sonde, Ton répare facilement Faccidènt stifveriu.

Avant de prendre un brevet poilf cette atnélioràtioh que je crois Importante pour l'avenir des sondages, j'ai consulté lllft. Afago, de Huraboldt et Cditibes; qui ont approuvé cette méthode. M. de Hiimbôldt rW'ayarit dërriand8 les dessins et descriptions du nouvel appa- {•è'ff, je lés lûî ai ddhnés; et M. dé Burscli, Ôîrecteuf-gênèriil des rfilnès dé Pfussè, ëii me fèfnèrciarit de ceite communication, in a demandé lés rèrisèl^èraents Nécessaires p6ur appliquer en Prusse la force motrice de la vapeur, comme je Tavâis fait au soîîdagè de I)onchéry, dans lès Ardennes, demandé â laquelle' je faie suis emt)réssé dé satisfaite (^oir {iî. 32).

Vil dâiis ce nouveau mode dé soiidàgé utiè confiance assez ^fândé fjbuf ê'tre disposé â entreprendre un sondage dé 1,000 et rfiéttiè 2,00o rhètrés de {irôfondear; et j'aime à croire que É: d'OEyuMtlseh va en faire prochainement l'application, près Jtindëiï, âii grahd sondage ^ui est déjà à la profondeur de 780 mètres.

le né terminerai pas ce chapitre sans répéter que c'est à la colla- Boràtîbh èclaifée ii dévouée de liï. Ayraiid, inspecteur de mes ti'afaux, qiiejé dots ufte grande partie des améliorations que j'ai mises en oeuvré ; f)oui- que les planches dé ce livre soient d'une exactitude parfaite, c'ésî à lliî qiie j'en di confié les dessins ainsi qu'une grande partie de làdéîicripîtion des outils réptésentés dans les planches.

Je désire que l'exemple Jjile je donné ici soit imité' par beaucoup' de chefs d'atelief; et que, lorsqu'ils feront connaître les amêliorâiions siirvériues dans leur industrie, ils signalent A la reconnaissance puMiquïe ceux clé leurs subordonnés àu5iquels ils en devront une paftie j outre que c'est un acte de loyauté, c'esi un éricourageniérit àii zèle et au dévouement.