SONDAGES A GRANDS DIAMÈTRES

La nature des terrains qu'un sondage doit traverser sur un9 grande profondeur, nécessite une ouverture que Ton doit pous-* ser quelquefois jusqu'à O^.^O et 0",50. Les trous de sonda employés comme puits d'aérages, dans Texploitiition des minesi oot le plus souvent le diamètre de0",25 à O^^SQ ; mais ce diamè-' tre est, dans des cas exceptionnels , porté à 0'*',40 et plus. Un sondage à exécuter sur une pareille échelle demande d'abord des tiges tout & la fois solides et légères, car si l'on proportionnait une tige eu fer & I4 grandeur du diamètre, de telle sorte que, dans les deux cas , la résistance fût la même, calcul fait du rapport qui existe entre le levier représenté par le rayon d^s instruipents, et la demi-longueur du manche de manœuvre, ces tiges deviendraient d'un poids pour lequel il faudrait de suite établir un moteur, h crois que les tiges en bois dont j'ai parlé précédemment peuvent remplacer utilepient les lourdes tiges en question, sur lesquelles elles ont l'avantage d'une extrême légèreté, d'un poids presque nul ; en outre, elles sont sans élasticité, ec qui leur permet de ne pas dégrader, par le frottement, les parois du trou de sonde.

Ces larges trous peuvent se faire à l'aide d'instruments ordi« naires, trépans, tarières, etc. ; mais si, au diamètre de 0",93, de 0,18 même, l'on est obligé de marcher, dans de certaines roches,

soi GUlDl; DD SONDEUR.

à deux trépans, c'est-à-dire de faire un premier trou de 0*,20 à 0,30 de profondeur, que Ton élargit ensuite, Ton conçoit que, dans les mêmes roches, un trépan de 0",50 battrait pendant un temps très long sans avancer d'une quantité appréciable, que ce trépan soit du reste à lame simple ou à plusieurs lames. Broyer un cylindre de roche de 100 mètres de hauteur sur 0",5O de diamètre, devient donc une fausse opération, si Tonales moyens de détacher la roche par gros fragments. La difficulté se réduit, dans ce dernier cas, à pratiquer un passage annulaire qui contourne un cylindre de roche, lequel cylindre est cassé par le fond par un instrument fort simple.

Fig. i, pi. 11. L'outil qui fait Tofflce de trépan simple est composé d'un tuyau en tôle de 0",005, qui sert à consolider une fourche ABC de 1 mètre de hauteur, dont les extrémités DD sont munies détaillants rapportés ; l'un d'eux, rf (fig. 2), est dirigé suivant le rayon du trou, l'autre lui est un peu incliné, de manière à ce que les stries qu'ils forment tous deux soient frappées en croix. L'on donne à la fourche toute la solidité qu'exige sa largeur en A, et la longueur d^ ses branches. Le trépan conserve, comme on le voit, un témoin de terrain, du diamètre a!a^ qui, en un temps donné, acquiert une certaine hauteur, O^jSO je suppose ; mais, comme les débris finissent par gêner les taillants. Ton est obligé, avant de reprendre un trépan fraîchement affilté, de les enlever avec l'instrument (fig. 5 et 6) , dont je parlerai tout à l'heure.

Fig* 3 et 4. Dans certaines roches, l'on peut employer la rotation pour produire le même résultat ; un tuyau de forte tôle adapté à un enfourchement solide, ou à un cylindre qui le remplisse exactement (si Ton craint la rupture des branches de la fourche, que l'on peut du reste éviter en lui donnant de la largeur) est fixé à une frette ahc aciérée et dentelée à sa base; les dents sont dirigées suivant les rayons de la circonférence, quelquefois elles sont dispersées par groupes affectant différentes di-

rections. J'ai donné pour la figure un diamètre moyen à cet instrument, parce qu'il est en usage dans quelques ateliers de sondage. J'ai indiqué en même temps une plaque M , dont on fera bien de le munir pour recevoir les débris provenant des parois du trou de sonde pendant qu'il est en mouvement.

Fig. 5. Pour retirer les débris laissés par le trépan (fig. 1 et 2), Von emploie (fig. 5) deux tubes concentriques A B C D, efg A, fixés à une même fourche abc avec des boulons. Ils sont unis l'un à Tautre à leurs bases par des pièces plates à rebords, et inclinées pour servir de pelles ou de râteaux et faire monter les débris audessus des clapets. Ces pièces représentent alors la mèche des outils ordinaires de nettoyage ; les clapets, au nombre de 4 (fig. 6), j'jjjj sont mobiles au moyen de charnières dont les branches verticales sont fixées dans le tuyau enveloppant ; elles buttent sur des tasseaux kk, et la branche horizontale de la charnière est large, pour que le clapet y soit bien adhérent. ( Dans la fig. 5, Ton n'a dessiné que la charnière, en oubliant l'épaisseur du clapet ) .

Les débris s'introduisent donc, comme on le voit, dans l'espace annulaire des tubes, tandis que le témoin de terrain entre dans le cylindre intérieur. Après quelques tours de sonde Ton remonte rinstrument.

Fig. 3, pi. 20. Après plusieurs descentes de trépans et de cureur, il s'agit d'enlever en entier le témoin lorsqu'il a une hauteur suffisante. A cet effet, je suppose un tuyau solidement fixé à une f rette /m n o P (fig. 4) , dans l'ouverture de laquelle passe une tige AB (fig. 3), terminée par un fort tampon B ; cette tige est conduite par une seconde frette <?/, mais dont on pourrait se passer, puisque le tampon occupe tout le diamètre du tuyau. Les frettes sont percées d'une rainure dans laquelle s'introduit la nervure CD, ainsi que cela a lieu dans notre tarière à soupape (fig. 12 et 12 bis, pi. 11) ; le dessus de la première frette est muni aussi d'un petit point d'arrêt contre lequel butte la nervure quand elle est au-dessus de

l^orifioe. Au-dessous du tampon est une tige jK, ajustée à queue d'aronde dans deux plaques latérales XY, X Y (flg. 3 bis), et terminée suivant une surface inolinée qui la foit glisser dans une entaille/^ «, flg. 5, pratiquée dans une frette coupée obliquement et évasée à Tintérieur, de manière à produire un élément aiguE; la tige tranchante JK est maintenue au-dessus de Tentaille par la pression d'une vis aoiérée et pointue, A, à tête fendue et dont réerou G fait traverse dans le tuyau ; au-dessus du point où la vis est implantée dans la tige, oelle-ei est cannelée pour détruire Teffet de la vis aussitôt, qu*aveo le tampon B, on la fait descendre d*une petite quantité.

Lorsque Ton descend Tinstrument, la petite vis arrête la tige dans la position indiquée par la figure. Le tampon B est en oontaot avec le dessous de la frette ef, et la nervure au-dessus de la frette supérieure butte contre Tarrèt P (flg. 4), afin que si rinstrument porte sur quelques points saillants des parois du trou de donde, on puisse le tourner par sa tige A, en forçant sur Tarrét dont il s'agit. Lorsque la base du tuyau est arrivée au pied du témoin, Ton tourne la tige pour introduire sa nervure dans les deux frottes mortaisées , et la laisser descendre jusqu'à ce que le tampon s'arrête sur la tête/ de la tige, puis on frappe quelques coups semblables à des coups de trépan, mais en élevant la sonde d'une très petite quantité. Le témoin étant pressé en E (flg. 3 ou 5) contre Télément tranchant de la frette oblique, et étant, d'un autre côté, poussé par l'angle K' de la tige, il se rompt sans beaucoup d'eflbrts et glisse sur le plan incliné EC, où il reste ; plus la hauteur verticale de K' en E sera grande, moins la résistance du témoin à la rupture sera petite, puisque cette distance mesure le levier de la puissance du choc.

Cet instrument, ainsi que ceux qui précédent, sont applicables seulement dans des terrains compactes; s'il s'agit de traverser à de grands diamètres des terrains irréguliers, par exemple, des marnes et des calcaires disséminés sans ordre dans leur masse.

^n emploi serait infructueux et on lui substituerait le système d'outils ordinaires.

RECONNAISSANCE DE L'iNCLINAISON ET DE LA DIRECTION DES COUCHES.

Dans beaucoup de localités, les couches du terrain houiller âont connues par leurs affleurements ; leur allure souterraine se déduit de leur disposition au sol, et si Ton ne connaît pas, en un point donné du bassin, la puissance de ces couches, Ton peut du moins établir i ce sujet des hypothèses rationnelles. Sou^ vent aussi le terrain houiller est recouvert, soit par des allu viens, soit par des formations régulières plus récentes, et son existence n'est indiquée que par des affleurements de médiocre étendue et éloignés ; le sondage par lequel Ton va à sa recherche, ne le rencontre donc qu'à une profondeur indéterminée. Pour reconnaître sa puissance , son inclinaison et sa direction , Ton prooède de la manière suivante.

Un moyen géométrique se présente d'abord ; il consiste à atteindre par trois sondages, non situés en ligne droite, une même roche du terrain houiller, et à déduire du plan qui passe par ces trois points, rinclinaison et la direction cherchée ; ceci trouvé, on pourra calculer la véritable puissance du terrain houiller, mesurée perpendiculairement à ses lignes de stratification; ce moyen est infaillible, mais il devient un non sens, lorsque les dépôts de terrains postérieurs à la formation dont il s'agit sont puissants. L'on peut obtenir la solution du problème à l'aide d'un seul sondage.

Le moyen employé dans les terrains houillers du nord consiste à retirer un témoin de schiste dur, à l'aide d'un emporte- .pièce (fig. 1, pi. 30), composé d'une masse cylindrique A, dans laquelle on ajuste à queue d'aronde quatre lames aciérées b, b, b, b, laissant entr'elles un espace du diamètre c d, qui reçoit le témoin enlevé. L'on tourne la sonde aussi rapidement que possible en l'abaissant fort peu à la fois, et après un travail d*une journée ,

Ton parvient à retirer un bel échantillon de terrain, un cylindre de schistes par exemple, dont le pendage des feuillets indique quelquefois Tinclinaison générale du terrain; mais, comme ce témoin se détache du pied à un moment que Ton ne peut apprécier, il en résulte que Texpérience est imparfaite en ce que la direction des couches reste encore inconnue. Pour qu^elle soit complète, il est indispensable que le témoin reste intact sur pied et quUlsoit retiré par un instrument dont la position est connue au sol et qui fonctionne par percussion seulement; cet instrument est celui (fig. 3) dont j'ai parlé plus haut ; il exige, pour être solide, un diamètre minimun de 4 3 à 1 5 centimètres. Le témoin ayant été' formé par une frette aciérée à dents très rapprochées, analogue à celle delafig. 3, pi. li, je vais indiquer maintenant comment sa position est déterminée dans Toutil.

Soit la ligne nord D X 0 (fig. 6, pi. 10), passant par Taxe du trou de sonde et menée de l'extérieur à Tintérieur de l'atelier, pour éviter l'influence du fer des outils sur Taiguille de la boussole. Sur cette ligne, en un point quelconque X, l'on élève une verticale X S, au moyen d'un fil aplomb exact, et terminé par une pointe qui se pique justement en X ; l'autre extrémité S de la verticale étant marquée sur le montant de la chèvre ou sur. une traverse qui le remplace, l'enjoint le point S au point X, par un fil de fer sans inégalités et on le tend fortement. Supposons qu'au moment où l'on frappe sur la sonde pour détacher le témoin, son emmanchement soit en K ; sans tourner la sonde, l'on fixe sur cet emmanchement une alidade, de manière à ce que la pointe de sa flèche touche le fil aplomb, puis Ton remonte la sonde comme d'ordinaire, c'est-àdire en la tournant à droite ou à gauche, s'il en est besoin ; lorsque l'emmanchement de la tige suivante arrive à la portée de la griffe, l'on ramène l'alidade ahdV sur le fil vertical, et l'on en fixe une seconde dans le même plan sur l'emmanchement précité ; cela fait, l'on dévisse la tige remontée, l'on en défait l'alidade pour l'adapter à la troisième tige, et ainsi de suite ; l'emmanchement de

Toutil emporte-pièce remontera au-dessus du sol, muni aussi de son alidade dont on comparera la direction avec celle des feuillets qui composent le témoin ; quant à Tinclinaison de ceux-là , on la trouvera exactement dans Tangle qu'ils font avec les arêtes du témoin cylindrique.

Tel est le moyen qui me paraît le plus propre à connaître l'allure des couches par l'examen d'un échantillon retiré du trou de sonde; mais je crois que celui qui est indiqué par les figures 7 et 8, pi. 20, est au moins aussi bon, et a l'avantage d'être beaucoup moins long et moins compliqué. Ainsi que je le disais plus haut, la disposition des feuillets schisteux n'est pas un indice sûr de l'allure générale des couches ; cet effet est dû à des causes étrangères au sujet qui nous occupe pour le moment ; celte connaissance de l'allure des couches ne peut être obtenue réellement que par l'observation plusieurs fois répétée d'une strate de grès ou de calcaire, superposé soit aux schistes, soit aux lits de houille.

Je suppose donc que la présence du terrain houiller soit suffisamment démontrée par les échantillons ramenés par les instruments de sondage, et que Ton ait à traverser des couches de grès ou de calcaire durs, alternant avec des lits de schistes tendres ou de houille ; toutes les fois que cette superposition se rencontrera, l'on en profitera pour attaquer au plus petit diamètre possible, A centimètres si cela se peut, la couche de grès ab (fig. 7) par exemple. On guidera le trépan de 4 centimètres par une lame qui se tiendra exactement au centre du trou ; l'on fera avec ce trépan 60 à 80 centimètres dans la roche dure, puis l'on enlèvera avec la tarière et avec un trépan dont on aura coupé la lame très obliquement et qui portera un teton cylindrique de A centimètres de diamètre, les débris de schistes qui recouvrent la roche dont on mettra ainsi la surface tout à fait à nu. Cela fait, l'on descendra un trépan à taillant horizontal (fig. 8), portant aussi un teton du diamètre du petit avant -trou. Il est évident que si l'inclinaison de la roche est grande, la ligne horizontale du taillant du trépan l'indiquera de

suite, car une de ses extrémités, portant sur le haut A"^ du plan incliné, descendra au moindre effort s'asseoir sur Thorizontale A' A" située dans ce plan, qu'il quittera difficilement si Ton ne soulève pas la sonde; la direction de la roche sera donc aussi déterminée; quant à son inclinaison, elle est donnée par un triangle rectangle gh!'f dont Tun des côtés de l'angle droit est gk!\ rayon du trou de sonde, Tautre k% la quantité dont le trépan a descendu du point le plus haut A''' & sa position en A'' ; pour une inclinaison sensible, cette hauteur A''/ est très facilement appréciable; mais dans tous les cas il vaut mieux faire un second voyage de l'outil (fig. 7), afin de descendre de/ en R, et calculer d'après la hauteur double RS.

L'on conçoit qu'il ne faut pas se borner à une seule expérience semblable à celle que je viens de décrire, mais la répéter au contraire plusieurs fois, et lorsque la superposition d'une couche tendre sur une roche dure se présentera.

Fig. 9, pi. 20. Lorsqu'on rencontre une couche de houille. Ton en retire des fragments nombreux, après avoir poussé le forage à quelques mètres plusbas» au moyen de l'instrument analogue à un arrache-tuyau à lames horizontales, droites et dentelées à leurs extrémités; la masse cylindrique dans laquelle ces lames sont adaptées porte un tenon auquel on suspend un seau dans lequel la houille tombe. Si la couche est épaisse l'on peut encore, avec cet instrument, vérifier l'inclinaison et la direction du terrain par des mouvements semblables à ceux dont j'ai parlé précédemment.

En parlant de l'outil emporte-pièce (fig. 1, pi. 20), j'aurais dû mentionner son voisin (fig. 2), qui sert aussi à enlever un témoin lorsqu'il a été formé, soit par l'outil (fig. i ), soit par un trépan fendu, ou enfin par la frette dentelée (fig. 5, pi. li). Il est semblable à un arrache- tuyau, excepté que ses crochets ff agissent à l'intérieur du vide g h, ménagé dans sa masse pour l'introduction du témoin. Il a le même inconvénient que celui de l'outil fig. 1, c'est-à-dire de ramener un échantillon dont on ignore la situa-

tion primitive, et par conséquent la direction des feuillets; Tinclinaison seule est eonnue , et , par suite , l'épaisseur des couches proprement dite, ce qui est déjà une grande donnée.

Lorsque les terrains houillers sont connus d'après leurs affleurements, les sondages qui les traversent sur une grande épaisseur peuvent n'être que d'un très petit diamètre ; il convient au contraire de leur en donner un plus grand lorsqu'il y a lieu de procéder aux recherches dont il vient d'être question , par les procédés indiqués, figures 3, 6, 7, 8 et 9, pi. iO, ainsi que figure 3, pi. 11.

OUTILS RACGROCHEURS.

Les ruptures des tiges et des instruments qu'elles mettent en action, celles qui surviennent aux machines, et qui sont le résultat des trop grands efforts qu'on leur fait supporter, sont les écueils du sondeur ; aussi ne doit-il rien négligerpour les éviter, etprendre toutes les précautions nécessaires pour réparer promptement les accidents qui lui arrivent, et qui sont bien souvent indépendants de son zèle et de son attention. Le sondeur doit commencer par passer en revue tous les instruments qui composent son matériel, examiner les tiges dans toute leur longueur, lorsqu'il les descend pour la première fois dans le trou de sonde, mettre de côté les emmanchements trop gais, et faire fretter celles des bottes qui menaceraient, ne serait-ce que d'une manière insensible, de se rompre. Lorsqu'il descend pour la première fois un trépan nouveau, il doit s'assurer de sa rectitude avec la tige qui le surmonte ; cela est facile lorsque le sondage est ouvert au fond d'une excavation profonde; lorsqu'il n'y a pas de fouille, il vérifie cette rectitude en couchant sur le sol la tige et le trépan emmanchés ; cette précaution est importante en ce que le trépan rencontre, en fonctionnant, assez de porte-à-faux, sans qu'il lui faille, pour rompre dans l'emmanchement, du gauche avec la tige. Les vis ou les rivets des tarières Ji soupape sont souvent usés, ou la tôle de leurs tuyaux est amin-

cie et écaillée, lorsque ces instruments ont servi pendant longtemps sans réparation. Le sondeur ne doit pas attendre la détérioration complète d'un outil pour le changer on le réparer, mais il doit le faire aussitôt qu'il a le plus léger doute sur sa solidité.

Aucune tige, aucun instrument, aucun tuyau de garantie ne doit descendre dans le trou de sonde sans que les dimensions n'aient été scrupuleusement notées; je donne ci-après la forme du tableau qui doit être tenu par le sondeur , des différentes mesures d'une sonde en fer.

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