CHAPITRE VIII

Les opérations préalables à faire sur le terrain pour déterminer remplacement d'un sondage, ou pour reconnaître si ce point choisi à Tavance se trouve dans des conditions rationnelles, sont peu compliquées, mais elles sont de la plus grande importance, et il y a peu de sondages qui puissent être entrepris avec sécurité sans que Uon soit obligé d'observer avec soin sa position par rapport aux lieux environnants. Je dis que, sou vent, les opérations du sondeur pour cet objet se réduisent à fort peu de chose, parce qu'avant lui, la topographie et la géologie des contrées qu'il se dispose à explorer ont été faites. Dans les départements de Seineet-Marne, de Seine-et-Oise par exemple, il n'a d'autre note à prendre que la hauteur du point donné, relativement à des niveaux conventionnels, tels que ceux des rivières et de la mer. Il a rarement besoin de mesurer l'allure des couches de cette contrée, parce que la description des terrains tertiaires qui les composent a été détaillée dans de bonnes cartes. Il en est de même dans les départements de l'Aisne, des Ârdennes, du Nord, de la Haute-Saône, etc.; néanmoins, dans ces derniers, il sera fréquemment dans la nécessité de se livrer à des observations minutieuses, parce que ses recherches ne s'y borneront pas à obtenir des eaux souterraines, mais auront souvent encore pour but la découverte de mines.

Les pi , 24 et 25 donnent les coupes géologiques des deux vallées

de la Seioe et de la Marne, dressées d'après les sondages que j'y ai exécutés. Une ligne noire indique le niveau de la mer, des lignes brisées, les étiages des deux rivières, et des lignes ponctuées les hauteurs auxquelles les eaux se sont élevées.

Les propriétaires avoisinant les points où des résultats ont été obtenus n'ont, pour être fixés, qu'à faire un nivellement comparatif entre le point où ils veulent forer et celui qui se rapproche le plus de leur localité.

Lorsque les propriétaires veulent s'éclairer auprès des ingénieurs qui s'occupent de sondages, sur la possibilité d'obtenir des eaux souterraines s'élevant A une hauteur voulue, ils doivent toujours faire accompagner les renseignements qu'ils donnent sur leurs propriétés d'une indication de leur hauteur au-dessus des niveaux connus. Les cartes topographiques du Dépdt de la guerre donnent différentes cotes utiles ; mais elles ne donnent pas les cotes de détail suffisantes pour qu'il nous soit inutile de faire des nivellements partiels.

Les cotes de hauteur ne sont pas indispensables seulement pour la recherche des eaux ascendantes ; ce sont elles aussi qui nous guident dans la recherche des mines. En effet, lorsque la topographie d'un pays est achevée, et que, sur des courbes de niveau équidistantes, les affleurements des roches qui le composent géologiquement sont indiqués, Ton a de suite une idée de la puissance des formations, en tel ou tel lieu, par l'examen de la direction et de l'inclinaison qu'elles affectent aux affleurements.

C'est i l'aide de ces renseignements que, pour rechercher un gisement minéral, l'on établit les travaux aussi près que possible des couches ou des formations qui le renferment, en l'éloignant cependant assez de l'affleurement pour qu'il ait pu prendre un peu de développement.

FrtVELLEMRNTS.

Les propriétaires qui veulent faire faire des recherches doivent,

je le répète, indiquer aussi exactement que possible la hauteur du point à explorer par rapport à des plans conventionnels. Souvent, ils trouveront ces utiles renseignements dans les descriptions scientifiques de leurs localités ; dans le cas contraire, ils pourront ou les obtenir eux-mêmes ou le faire faire par d'autres personnes. Les instruments topographiques sont : le niveau d'eau, le niveau i bulle d'air, les niveaux à réflexion et le baromètre soit à air libre, soit à gaz comprimé.

Niveau d'eau.

Tout le monde sait aujourd'hui faire un nivellement simple avec le niveau d'eau, tube horizontal terminé par deux fioles qui lui sont perpendiculaires et dans lesquelles l'eau se met en équilibre; cet instrument est mobile sur un pied à trois branches analogue à, celui de différents instruments de topographie, tels que boussole, graphomètre, etc. Les hauteurs de niveau se déterminent par un plan passant par l'œil et les surfaces du liquide en repos, dans les deux fioles, que l'on a soin de tenir propres. Ce plan conduit ainsi, suivant le rayon visuel, rencontre le centre d'une mire, mobile à volonté sur une règle double graduée, en un point qui est ce que l'on appelle de niveau avec la surface du liquide.

La hauteur d'un point au-dessus de tel autre qui en est peu éloigné, s'évalue par une seule station, c'est-à-dire par deux coups de niveau. Lorsque les distances dépassent 30 mètres, l'on doit faire plusieurs stations, si l'on tient à ne pas commettre d'erreur sensible dans l'estimation de la hauteur cherchée. Dans le premier cas, l'on obtient la différence de hauteur entre les deux points considérés, en retranchant l'un de l'autre les deux nombres indiqués par la mire ; dans le nivellement à plusieurs stations, l'on fait la somme des coups d'avant, et celle des coups d'arrière, leur différence donne la relation cherchée entre le point de départ et celui sur lequel on s'est dirigé. Si le nivellement est très long, on évitera de tenir compte de la courbure de la terre en faisant

les coupes de niveau d'arrière et d'avant à des distances égales.

Avant de se servir d'un niveau d'eau, il faut le remplir et le vider une couple de fois, afin d'éviter les erreurs que peut amener la présence de quelques bulles d'air dans la branche horizontale. Pour changer de position avec commodité, les fioles doivent être munies de bouchons de liège attachés i leur collet; l'on peut n'en boucher qu'une; le plus souvent, cela suffit pour empêcher l'eau de sortir par celle opposée. Arrivé à la station, l'on débouche la fiole avec précaution ; si l'air est calme, on laisse les orifices tout i fait ouverts; s'il fait beaucoup de vent, et que l'on veuille absolument terminer une opération, que, du reste. Ton devrait autant que possible ajourner à meilleur temps, l'on bouchera celle des fioles que l'on touche pour manœuvrer l'instrument, mais de manière, bien entendu, à laisser agir sur le liquide la pression atmosphérique. Le vent n'a plus alors d'action sur la surface du liquide et l'on peut opérer. Au lieu de la fermeture des fioles, l'on peut, si l'on a des aides, garantir l'instrument par un mouchoir, un vêtement, etc.

NiTflau à boUe d'air.

Le niveau à bulle d*air est composé d'un tube en verre de 1 5 à 40 centimètres de longueur, que l'on remplit d'eau ou d'esprit de vin, de manière à y laisser circuler une bulle d'air qui, lorsque le tube est horizontal, occupe le milieu de sa longueur bien indiqué par deux traits ou par une ouverture, ménagée à l'enveloppe de cuivre dont il est protégé. Ce tube, ainsi établi, est fixé sur une plaque de cuivre dressée en dessous et de manière à ce que l'axe du tube soit parfaitement parallèle à cette surface exacte ; l'instrument, & cet état de simplicité, est communément employé dans les arts pour la mise de niveau de différentes surfaces; on l'emploie en mécanique pour l'établissement des axes de transmission de mouvement et d'autres pièces importantes; les fabricants de

4U GUIDE DU SONi)SUK.

billards s'en servent pour dresser les tables de jeu, etc. Enfin il est d'une grande utilité pour les nivellements sur le terrain, mais alors la règle de cuivre, dont il est question précédemment, est assujettie sur une autre surface que Ton élève ou abaisse, air moyen de vis de rappel, pour fixer la bulle d*air dajns la position de Tho* rizontalité. Latéralement au tube, se meut dans un plan vertical, une lunette d'observation autour d'un axe fixé sur le tube.

L'avantage de cet instrument sur le précédent eonslste en une exactitude beaucoup plus grande, et en ce que la lunette d'approcbe permet que les distances des stations soient beaucoup plus éloignées.

Niveau & réflexion de M. Burel, moâitté par U. LebUnc, GommsiidaDi du gi^nio.

Le Comité du génie et la Société d'encouragement ont décerné en 1829 des prix à Tinventeur de ce niveau ; après avoir subi diverses modifications, il a été décrit dans le Mémorial de l'oIBoier du génie, en 1844. Les avantages qu'on a reconnus à cet instrument sont dus :

1® À la simplicité de son exécution et de sa rectification ;

2® A la longueur de sa ligne de mire ;

y A la célérité de sa manœuvre, qui peut se faire même à la main et sans qu'il soit placé sur un pied ;

4^ A son petit volume, propriété précieuse dans les reconnaissances.

neioriptiop de Tinatriimept.

Ce niveau est construit d'après ces principes: l^que Ym\\ A(fig.l , pi. $5) voit son image A', réfléchie dans un miroir vertioalB» i une aussi grande distance derrière ce miroir qu'il on «st éloigné lui-même par devant ; â^ que la lign« A A', qui joint le œntre d% l'œil et le centre de l'image, est horiiontale.

L'instrument consiste en un petit pendule C (flg. 1 et S) portant

un miroir B, qui se tient naturellement vertical en tournant autour de l'axe horisontal D, formé d*un simple ruban. Un chapeau E (flg. 2) recouvre Tinstrument, s*adapte au tube F et Tabrite du vent; ce tube offire une portière KK par laquelle on regarde le miroir ; elle se ferme en tournant un second tube G. Un bouchon H ferme le tube F par en bas.

Pour niveler, on retire le bouchon H, on ouvre la portière KK, et, en regardant dans le miroir, on amène Timage de la prunelle sur son bord, de manière à la mettre en coïncidence avec Tobjet vers lequel on mire.

Pour les nivellements rigoureux, on opère en posant Tinstrument sur un pied. Les résultats ainsi obtenus ont été compris, pour Fexactitude, entre ceux donnés par un niveau à bulle d'air et ceux donnés par le niveau d'eau. (Expériences faites à Lyon par ordre de H. le lieutenant-général Rohault de Fleury; qui, le premier, avait eu Tidée d'appliquer aux niveaux le principe de la réflexion.)

Pour les nivellements approximatifs, il suffit de tenir le tube à la main.

Les premiers niveaux avaient une double suspension ; on a reconnu qu'une seule suffisait. Us portaient au milieu du miroir une ligne horizontale ; cette ligne a été reconnue embarrassante, surtout dans les nivellements à la main ; elle assujettissait à y maintenir rimage de Toeil, opération assez difRcile ;.bien des personnes Toubliaient, miraient seulement sur cette horizontale et n'obtenaient qu'une ligne de mire inclinée.

M. Burel a approuvé toutes ces modifications.

Le miroir B (flg. i et 3) a été étamé moitié sur une face, moitié sur l'autre. Il résulte de cette disposition que l'instrument est a retournement, et que, s'il est bien réglé, l'on doit obtenir le même pointé, en visant avec Tune ou l'autre des faces du rai-

roir ; cette disposition rend très facile la rectification de Tinstru* ment, et permet de vérifier à chaque instant s'il est bien réglé.

S'il ne rétait pas, on le rectifierait en tournant, en avant ou en arrière, la vis L, qui appuie sur le miroir et en change Tinclinaison.

Ce mode de rectification suppose les deux faces du miroir pa-* rallèles. On sait que le fabricant obtient facilement ce parallélisme, qui est vérifié avant de livrer Tinstrument, et ne peut plus se déranger. C'est à M. de la Yatoublère, ingénieur civil, qu'on doit le principe de cette rectification.

Mesure et tracé des pentes.

Pour rendre cet instrument susceptible de mesurer et de tracer des pentes. Ton introduit la tige J (fig. 1), munie de son poids I, dans le trou H du pendule C ; celui-ci se tient alors dans une position inclinée, et Ton est obligé, pour observer et laisser libres les oscillations, de tenir aussi incliné le tube F, qui contient tout l'appareil . Si donc il est sur un pied, il faut que ce pied soit muni d'un genou en bois T (fig. 4), qui s'adapte au tube F ; ou d'un genou en cuivre T' (fig. 5), qui s'adapte au bouchon H.

Pour tracer ou mesurer des pentes avec l'instrument, il suffit de diviser la tige J (fig. 1) en parties égales convenablement espacées« Elles correspondent aux tangentes des pentes données par la ligne de visé. Quand on est arrivé, en tirant la tige, jusqu'à la pente de 20^ ou 36 %, par exemple. Ton obtient les autres pentes jusqu'à 70 '^/o en tirant le cylindre plein 1, qui rentre dans le tube J jusqu'à la marque qu'il porte, et se servant alors du second numérotage du tube J, les divisions se lisent à l'extrémité du tube M', qu'on adapte à volonté au pendule. Il faut avoir soin de le visser du côté de la vis L, et d'entrer le tube J dans le tube M' du même côté. Les pentes montantes s'observent donc toujours sur la face du miroir correspondant à la vis L, les pentes descendantes sur la face opposée ; de façon que lorsqu'on a observé une pente mon-

INSTRUMENTS DE PRÉCISION. Ml

tante, si l'on veut en observer une descendante, il faut dévisser M', amener la face opposée du miroir sur le devant, et revisser M' par le côté L. On n'a rien de cela à faire dans le niveau de la figure 3. La division en parties égales du tube j\ est fondée sur la démonstration d'un théorème de statique, dû à M. le capitaine du génie Goulier. Soient D (fig. 6), Taxe de suspension du pendule, P son poids concentré à son centre de gravité 0; la ligne DO est parallèle au miroir. Soient P' le poids de la tige J et de la masse I qui la termine, concentrées à leur centre de gravité 0', M, le trou dans lequel glisse la tige J : puisqu'il s'agit de mouvement autour de Taxe D, on peut, pour le raisonnement, remplacer le poids P par un autre P"S appliqué en M, et déterminé par la relation P"X DM = P xDO. Le système théorique du niveau de pente étant ainsi réduit au poids P", appliqué en M, et à la tige J, mobile dans le trou de M, son centre de gravité sera toujours sur la tige J, en un point / tel que P"x M/= P'x/0'. Df se dirigera suivant la verticale, et l'angle PD/=y sera l'angle du miroir avec cette verticale. L'équation P" X M/=P' X/0' peut se transformer en celle-ci : P"+F /0-+M/ M0; tang. y M/ tang. y

P' = M/ ""M/"^^' R "^ÏF*^^"^ R