LES DIFFÉRENTS SYSTÈMES DE FORAGE DD SOL

Nous venons de décrire le mode « de forage le plus usité, ainsi que les instruments qui servent, dans ce système, à attaquer le sol. Mais la méthode que nous venons de décrire n'est pas la seule. Il existe plusieurs autres

LES PUITS ARTESIENS.

procédés pour creuser la terre en vue de rétablissement d'un puits artésien. Nous croyons nécessaire, avant d'aller plus loin, de faire connaître et de comparer entre eux ces différents procédés.

Les principaux systèmes de forage qui ont été expérimentés de nos jours, sont, indépendamment du procédé habituel, que nous venons de décrire :

t° Le système chinois , ou sondage à la corde, qui consiste, comme nous l'avons vu, à faire agir par percussion un poids suspendu au bout d'une corde, et qui produit l'effet mécanique du mouton;

2° Le système prussien, dans lequel des tiges en bois ferré sont unies aux tiges en fer, et où Ton fait usage d'un débrayage tout particulier;

3° Le système de sondage creux, dans lequel une série de tiges creuses à vis, servent de guide à la corde qui soutient l'instrument percuteur ;

4° Le système Fauvette, qui consiste à ajouter à la sonde creuse une pompe foulante, pour opérer, au moyen d'un courant d'eau, le retrait des débris.

Nous allons examiner sommairement ces diverses méthodes, en mettant en lumière leurs avantages ou leurs inconvénients.

Système chinois, ou sondage à la corde. — Lorsqu'on connut en Europe, la relation du père Imbert, d'après laquelle les Chinois creuseraient des puits de 500 à 600 mètres, avec l'unique secours d'un poids en fer suspendu à une corde, bien des personnes furent frappées de la simplicité d'un tel procédé, et se mirent en devoir de l'appliquer dans notre pays. Un assez grand nombre d'essais furent entrepris ; mais ils réussirent peu, et si l'on obtint quelques succès, c'est parce que l'on sut borner l'application de ce système à une nature particulière de terrains. Ce qui ressort, en effet, des essais qui ont été faits' du sondage à la corde, c'est qu'il ne saurait être généralisé, sous peine d'aboutir

maintes fois à l'insuccès. Si les habitants du Céleste Empire atteignent ainsi des profondeurs de 500 et 600 mètres, c'est que les terrains de la région des puits de sel, en Chine, se prêtent merveilleusement à ce genre de sondage. Prétendre l'appliquer* à toutes les formations géologiques, serait ne tenir aucun compte des leçons de l'expérience, et s'exposer à des déboires certains, en supposant même qu'aucun accident ne vînt entraver la marche du travail, et nécessiter l'intervention de la sonde rigide pour réparer le mal.

En 1834, un forage de 45 mètres fut exécuté à Roche-la-Molière, dans le bassin houiller de Saint-Etienne, par le système chinois. M. Grûner, ingénieur des mines, formula ainsi qu'il suit, son jugement sur ce système :

« i° Les avantages du sondage à la corde sont incontestables pour les terrains que l'on peut traverser au ciseau , et pour les trous ayant au moins 46 ou 50 mètres de profondeur.

2* Le sondage avec des tiges est préférable lorsqu'il s'agit d'une profondeur de 20 à 30 mètres seulement (parce que le fonçage est plus rapide).

. « 3° L'engin ordinaire peut très-bien être employé pour le sondage à la corde.

h 4° Au moyen d'une tige suspendue à la corde p&r un anneau tournant et munie d'un ciseau simple, on peut forer un trou parfaitement cylindrique.»

Un des avantages du sondage à la corde, réside dans l'économie d'outillage qu'il permet de réaliser. Mais cette économie est souvent illusoire, car s'il se produit des accidents, si le câble se rompt, ou si l'outil perforateur reste engagé dans le trou, par suite d'un ébouîement, de deux choses l'une : ou bien il faut abandonner lé forage commencé, faute de pouvoir réparer ltaccident, et alors c'est une perte considérable de temps et d'argent ; ou bien il faut avoir en réserve une sonde rigide, des outils raccrocheurs, en un mot tout le matériel de sondage ordinaire, et alors l'économie qu'on avait en vue disparaît complètement.

L'inconvénient principal du sondage à la corde, c'est de ne permettre que l'emploi des instruments rôdeurs. Or, il est une foule de circonstances dans lesquelles il faut pouvoir faire usage des instruments agissant par percussion. C'est précisément parce qu'il permet de faire usage à volonté, et selon les circonstances , des instruments rôdeurs ou percuteurs, que le système de forage que nous avons décrit est le plus en usage dans tous les pays.

Le sondage à la corde peut être, en résumé, employé, dans certains cas, avec succès. C'est aux sondeurs qu'il appartient de juger dans quelles circonstances il est susceptible d'être appliqué utilement.

Système prussien. — Le système prussien a pour but de pallier certains inconvénients inhérents à l'emploi de la sonde rigide, dans les forages de grande profondeur.

L'un des plus graves est celui-ci : à mesure que la profondeur du forage augmente, la longueur, et par conséquent le poids de la sonde, augmentent aussi; de sorte qu'il arrive un moment où l'emploi du système percuteur devient extrêmement difficile. On ne peut cependant percer autrement les roches dures, et la sonde est ainsi exposée à se briser fréquemment. En outre, chaque fois qu'elle retombe, elle éprouve, sur toute sa longueur, un mouvement de trépidation qui la fait fouetter violemment contre les parois du sondage. Répété plusieurs milliers de fois par jour, durant l'espace de plusieurs mois, ce mouvement de fouet a nécessairement pour conséquence d'endommager les tuyaux de retenue, ou, si le trou n'est pas tubé, de produire des écoulements qui peuvent retenir l'outil et amener la rupture de la sonde, par suite des efforts tentés pour la retirer.

Il est évident que si l'on parvenait à rendre l'outil perforateur absolument indépendant du reste de la sonde, l'inconvénient que nous venons de signaler disparaîtrait.

M. d'OEynhausen, conseiller des mines en

Prusse, a résolu le. problème par l'invention d'une coulisse qui porte son nom et qui fait le fond du système prussien.

Cette disposition consiste (fig. 358) en une

Fîg. 358. — - Soiide h coulisse d'OEynhausen.

tige de fer carrée, C, de 3 à 4 centimètres de côté, qui s'emmanche à vis avecles tiges supérieuresB, etqui peut prendre un mouvement de va-et-vient dans une coulisse a, où elle est retenue par deux guides c,d, qui viennent butter alternativementàchaqueextrémité. La longueur de la coulisse a est précisémen t égale à celle de la course de la sonde, ou à la hauteur de chute del'instrument. Ceci posé, voici

LES PUITS

comment se fait la manœuvre de la sonde. ,

Prenons pour point de départ le moment où elle est descendue à fond. Dans cette situation,le haut delà coulisse repose sur les deux guides c, c?, de la tige B, et ce sont ces guides qui supportent toute la partie inférieure de la sonde. Relevons maintenant le système entier. Rien de changé dans les positions respectives des pièces : elles ont remonté d'une certaine quantité, voilà tout. A présent, laissons retomber la partie supérieure de la sonde, que se produit-il? La tige b glisse dans la coulisse «, et les deux guides descendent en occuper le fond» Alors la coulisse, n'étant plus retenue par en haut, tombe à son tour, avec l'outil perforateur qu'elle supporte, et son extrémité supérieure vient reposer sur les deux guides : c'est la position première. Ce jeu se continue indéfiniment.

On voit que, dans ce système, la chute de l'outil perforateur se produit indépendamment de celle de toute la partie supérieure de la sonde, celle-ci n'ayant d'autre fonction que de relever la partie inférieure.

L'ensemble des tiges forme un poids considérable, auquel on fait équilibre par un contre-poids suspendu à l'extrémité d'un balancier, À. Cette disposition est indiquée dans lo figure.

Dans le but de rendre la sonde aussi légère que possible, on fait en bois ferré toutes les tiges situées au-dessus de la coulisse, et l'on réserve le fer, à l'exclusion de toute autre matière, pour la confection de celles qui se trouvent comprises entre la coulisse et l'instrument perforateur, ces dernières au nombre de six ou huit, tout au plus.

Le système prussien a rendu de grands services dans les sondages profonds; aussi l'applique-t-on fréquemment en France et ailleurs, au moins dans ce qu'il a d'essentiel: la coulisse d'OEynhausen.

Système à sonde creuse et à corde, — Ce système, imaginé par MM, Degousée et Laurent, est fondé sur l'emploi d'une corde t. iv.

descendant à l'intérieur d'une colonne, qui imprime aux instruments un mouvement de rotation.

Une série de tiges creuses enveloppent la

Fig. 359. — Degonsée.

corde, et se meuvent dans le forage, comme les tiges ordinaires.

Ce système, disons-le, a trouvé peu de faveur. Comme l'explication de la manœuvre des instruments qu'il nécessite, nous entraînerait dans des détails fort arides, nous nous en abstiendrons, et nous nous bornerons à faire connaître les avantages de cette méthode, selon ses inventeurs, MM. Degousée et Laurent.

En premier lieu, la tige creuse étant suspendue et le travail s'accomplissant dans son intérieur, les parois du trou de sonde sont à l'abri des coups de fouet^ et les éboulements deviennent très-rares. En outre, la multiplicité des colonnes de garantie ayant pour conséquence de réduire notablement le diame'tre du sondage, ainsi que nous le verrons plus loin, l'application de ce système permet de

conserver lé trou de sonde aussi large que possible, attendu qu'il exigé moins de colonnes de garantie. En effet, nombre de terrains n'ont pas besoin d'être soutenus, et ils ne s'éboulent, la plupart du temps, que par le fait des tiges battant les parois du sondage pendant le va-et-vient de l'outil percuteur. Troisièmement, la sonde ne comportant pas plus de 20 ou 25 mètres de tiges rigides, dans les forages d'une grande profondeur, les chances d'accidents sont extrêmement réduites, parce que la faible longueur des tiges permet de leur donner beaucoup d'épaisseur et par conséquent de rendre les ruptures de sondes tout à fait exceptionnelles. Enfin, si l'on brise la corde en vo.ulant dégager un outil pincé au fond du trou, il suffit, pour réparer l'accident, de remonter la sonde avec la tige creuse, dans l'intérieur de laquelle on trouve la corde cassée.

La méthode de forage que nous venons de décrire, avait été imaginée par MM» Degousée et Laurent, comme perfectionnement d'une autre méthode qui avait fait beaucoup de bruit, et qui était de l'invention d'un ingénieur de mérite, M. Freminville. Ici l'on avait voulu maintenir les parois du sondage à mesure que la profondeur augmentait. A cet effet, l'outil restait constamment attaché à la base d'une colonne de garantie, qui descendait avec lui.

Les tentatives faites pour mettre à exécution ce procédé étant restées sans succès, on dut y renoncer, et c'est à cette occasion que MM. Degousée et Laurent imaginèrent la méthode qice nous venons de décrire*

La méthode des sondages creux de MM. Degousée et Laurent avait été approuvée par Arago, Humboldt et M. Combes. Les inventeurs en eussent généralisé l'emploi, si l'apparition du trépan à chute libre ou déclic , ne fût venue réaliser un progrès décisif, et détruire d'une façon plus complète les inconvénients de la sonde rigide à de grandes profondeurs.

Système Fauvelle. — Cesystème fut beaucoup préconisé par Arago, qui en exposa le principe et les avantages devant l'Académie des sciences, dans la séance du 31 août 1846. Un premier essai fait peu de temps auparavant;, sur la place Saint-Dominique, à Perpignan, avait été couronné d'un succès magnifique. Le forage, commencé le 1er juillet et poussé jusqu'à la rencontre d'une nappe jaillissante, située à 170 mètres de profondeur, était terminé le 23 du même mois. Déduction faite de trois dimanches et de six jours consacrés aux travaux d'installation, ce sondage n'avait demandé que J 4 journées de 10 heures chacune, soit 140 heures de travail, ce qui représenterait à peu près lm,20 de forage par heure. Ce résultat était d'autant plus remarquable qu'un autre forage, également entrepris à Perpignan, et continué jusqu'à la même profondeur, par les procédés ordinaires, avait exigé onze mois de' travail.

L'emploi de l'eau, injectée dans une sonde creuse par une pompe foulante, pour ramener à la surface du sol tous les détrititb produits par l'instrument perforateur, pour opérer, en un mot, la vidange complète du trou de sonde, voilà ce qui constitue l'originalité et le caractère distinctif du système Fauvelle.

L'appareil se compose d'une sonde creuse, formée de tuyaux vissés bout à bout, et terminée par l'outil rôdeur ou percuteur, suivant les cas. Le diamètre de cet outil est plus grand que celui de la sonde, afin qu'il reste, entre les tubes et les parois du trou de sonde, un espace annulaire par lequel puissent remonter l'eau et les débris qu'elle entraîne. L'extrémité supérieure de la sonde communique avec une pompe foulante par quelques mètres de tubes articulés qui suivent la sonde dans tous ses mouvements :

« Lorsqu'on veut faire agir la sonde, dit Arago, 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

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remontant dans l'espace annulaire compris entre îa sonde et les parois du trou , établit le courant ascensionnel qui doit entraîner les déblais; on fait nlors agir la sonde comme une sonde ordinaire, et, à mesure qu'il y a une partie détachée par l'outil, elle est à l'instant entraînée dans un courant ascensionnel. »

Il résulte de cette manière de procéder, qu'il devient inutile de remonter îa sonde pour nettoyer le trou, puisque la vidange se fait automatiquement à l'aide de l'eau injectée dans le forage ; donc, économie très-notable de temps. Autre avantage important : la base de l'outil perforateur étant constamment dégagée de tous les débris qu'on laisse s'accumuler d'ordinaire pendant un certain temps, les difficultés du travail se trouvent réduites dans une énorme proportion. En outre, il y a peu d'éboulements à craindre, la sonde agit avec la même efficacité aux profondeurs les plus diverses, et, par cela même qu'elle est creuse, elle résiste mieux à la torsion qu'une sonde massive, à volume égal, sa résistance à la traction étant aussi considérable.

Toutes ces considérations militent fortement en faveur du système de M. Fauvelle. Cependant les praticiens ont exprimé contre ce procédé des critiques qui n sont pas sans valeur.

Qu'arrivera-t-il, a-t-on dit à l'inventeur, lorsque vous rencontrerez, dans le cours de votre sondage , un ou plusieurs courants d'eau ? Il est évident que, dans ce cas, les déblais seront déviés de la base du forage par la force du courant, qu'ils ne pourront être entraînés jusqu'à la surface du sol, qu'ils s'amasseront dans le trou de sonde et qu'ils paralyseront tous les mouvements de l'outil.

Qu'arrivera-t-il, lui a-t-on dit encore, si vous avez à traverser une nappe ascendante, non iaillissante ? L'eau que vous injecterez dans le forage sera absorbée par cette nappe, et les détritus ne parviendront pas en haut dù puits. De plus, l'eau injectée dans le trou de sonde devant être animée d'une notable vitesse, pour remonter les débris jusqu'au sol,

il faut absolument donner à toutes les parties de l'appareil de vastes porportions, dès que le sondage atteint seulement 25 ou 26 centimètres de diamètre : de là des dépenses fort élevées.

Ces objections étaient fondées, on en eut bientôt la preuve. M. Fauvelle, ayant commencé un sondage à Paris, près de la gare de Saint-Ouen, ne put le pousser au delà de la première nappe d'eau, située à 20 mètres de profondeur. Et pourtant il avait obtenu, et il obtint plus tard encore, de nombreuses réussites dans le bassin de Perpignan. C'est que les terrains de cette localité, éminemment sableux, se prêtaient parfaitement à Femploi de cette espèce de lavage continu,, tandis que dans d'autres terrains plus profonds, et qui changeaient de composition, cette méthode ne devenait plus applicable.

En faut-il davantage pour démontrer que les modes de sondage doivent varier suivant les formations qu'on exploite, et que tel système, habilement combiné pour donner les meilleurs résultats dans des terrains d'une nature particulière, est condamné à échouer dans des terrains d'une autre texture ?

Reprenons notre description de l'établissement d'un puits artésien.