DANS LES ALPES DU TYROL

Le percement des Alpes tyroliennes. — Faits préliminaires.

Le percement du mont Cenis avait excité en France le plus vif intérêt. La hardiesse d'une telle entreprise, la nouveauté des moyens mis en action j les péripéties diverses que le travail eut à franchir et qui firent douter longtemps de son succès, avaient occupé pendant dix ans l'attention des ingénieurs et des savants. Le percement du mont Saint-Gothard éveilla moins de curiosité. Le succès du premier tunnel des Alpes semblait assurer d'avance la réussite du second. On ne prévoyait pas, en effet, les difficultés inouïes que le percement allait rencontrer au cœur de la montagne ; de sorte que l'on attendait avec quelque indifférence la terminaison de l'entreprise. Quand vint le troisième percement du rempart granitique alpestre, c'est-à-dire le grand tunnel de l'Arlberg, qui traverse les Alpes de l'Autriche et celles du Tyrol, la dose d'attention que la France peut accorder à une entreprise d'arts mécaniques, était épuisée; de sorte que le percement de l'Arlberg passa à peu près inaperçu parmi nous. Bien des personnes pourraient même être surprises encore à prendre le mol Ariberg>, pour un nom d'homme, comme faisait le siuge de la Fable, à l'égard du Pirée(l ).

Cependant le tunnel de l'Arlberg est après celui du mont Saint- Gothard (qui mesure près de 15 kilomètres), et celui du mont Cenis (qui en mesure plus de 12), le plus long de tous les tunnels de l'Europe actuelle, car sa longueur est de 10,240 mètres. Tandis que le percement du mont Cenis avait exigé quatorze années, et celui du Saint-Gothard huit, le tunnel autrichien a été percé en trois ans : cinq mois plus tôt que les conventions ne

{\)Arlberg signifie montagne de l'Arl, de deux mots allemands, dont le dernier signifie montagne. . II. 4S

l'avaient prévu. Le progrès dans les sciences et les arts mécaniques, n'est donc pas un vain mot, puisque les notions et l'expérience acquises par des travaux antérieurs, "profitent immédiatement aux entreprises analogues, et hâtent leur accomplissement dans des proportions extraordinaires.

Le tunnel autrichien de l'Arlberg est important à considérer à un autre point de vue. Dans le percement de ce souterrain, on a inauguré un système nouveau de machine perforatrice, ou plutôt on amis en présence, en balance pour ainsi dire, le. système de perforation par Vair comprimé et un système dans lequel ce n'est plus Vair comprimé, mais Veau comprimée, qui sert d'agent mécanique pour le forage des trous de mine. En même temps, l'outil, au lieu d'agir par percussion, comme opéraient les fleurets d'acier du mont Cenis et du mont Saint-Gothard, opère par rotation, par creusement . Il travaille comme une vrille, au lieu de fonctionner comme une flèche.

Enfin, dernière considération qui, pour notre pays, est d'un ordre supérieur, le tunnel de l'Arlberg est destiné à seconder les intérêts français. Il pourra atténuer les pertes qu'a occasionnées à notre commerce national l'ouverture du tunnel du mont Saint-Gothard. Il déjouera en partie les combinaisons politiques et économiques qui ont présidé à l'exécution de la voie ferrée du mont Saint-Gothard. Il met, en effet, en communication, par une voie plus rapprochée de la France, l'Orient avec l'Occident, la vallée du Rhin avec celle du Danube. Situé à peu de distance du mont Cenis, il desservira des régions qui, sans son existence, auraient eu recours à la voie ferrée du Saint-Gothard. Il facilitera, par exemple, les relations de la France avec les contrées agricoles de l'Autriche-Hongrie.

La carte qui se trouve en regard de cette page, fait comprendre la situation précise du troisième tunnel sub-alpin. On voit que le tunnel de l'Arlberg s'ouvre non loin de la frontière du Tyrol, dans la province du Yorarlberg (Autriche). Il part du village de Saint-Antoine, dans la vallée de la Rosana, affluent de l'Inn, et aboutit à Langen, dans la vallée de l'Alfenz, affluent de l'Ill, qui se jette dans le Rhin avant l'arrivée de ce fleuve au lac de Constance.

La province autrichienne du Yorarlberg est séparée du reste de l'Autriche par de hautes montagnes. Une seule route à voitures la reliait, il y a peu d'années, au reste des possessions autrichiennes, en franchissant le col de l'Arlberg, à 1 ,750 mètres environ, au-dessus du niveau de la mer.

Le gouvernement autrichien désirait depuis longtemps s'affranchir de la nécessité où se trouvaient les deux parties de l'Empire, d'emprunter les chemins de fer allemands et italiens, pour communiquer entre elles. L'Autriche ne pouvait, en effet, communiquer avec la partie de la province du Yorarlberg

voisine de la Suisse, qu'en suivant les lignes ferrées de la Bavière. C'est pour cela qu'en 1870, pendant la guerre franco-allemande, les chemins de fer de la Bavière étant absorbés par les grands transports de troupes, la province de Vorarlberg fut au moment de manquer de blé et de sel. Ajoutez, en ce qui concerne les relations économiques de l'Autriche avec l'Occident, que l'Autriche était sous la dépendance de l'Allemagne, qui arrêtait à la douane, quand cela lui plaisait, l'exportation austro-hongroise à destination des Étate occidentaux, sous prétexte de peste bovine.

Les chemins de fer autrichiens ne pouvaient même communiquer avec le

FlO. 116. — CAKTB UES VOIES d'aCCÈS au TUfsNEL DE l'aRI BERG

territoire suisse et la frontière de France, qu'en passant par Munich et les chemins de fer bavarois.

Le seul moyen de faire tomber toutes ces entraves aux relations économiques des États autrichiens avec les contrées voisines, c'était de creuser un tunnel au-dessous de l'Arlberg. On n'aurait jamais songé à cette entreprise sans le succès des deux premiers percements des Alpes. Mais il était évident qu'avec l'expérience acquise et l'outillage mécanique qui venait d'être créé pour le percement des longs souterrains sans aucun puits, percer un tunnel à la base de l'Arlberg était une œuvre, non seulement possible mais facile.

L'Arlberg est une alpe, comme on dit en Suisse et en Allemagne, haute de 2,027 mètres, qui limite le bassin hydrographique de la vallée du Bhin,

dans le canton des Grisons, et la vallée de la rivière d'Inn, un des aflluentsdu Danube.

Pour utiliser le tunnel projeté sous TArlberg, il fallait créer une nouvelle

FiG. in. — l'arliseiig

route ferrée, longue de 137 Idlomètres, reliant directement le chemin de fer d'insbrùck à Vienne, avec une ligne ferrée qui était déjà en exploitation, et qui, partant du lac de Constance, remonte la vallée du Rhin jusqu à Feldkirch, et arrive, par la vallée de nu, à Bludenz, situé cà24kilomètresà]'ouest del'Arlberg.

LE TUNNEL DE L AllLBERG

Dès l'année 1872, une enquête avait été ouverte parle ministère autrichien sur le choix du meilleur tracé de la nouvelle ligne projetée depuis Insbriïck jusqu'à Bludenz, et sur l'étude du tunnel le plus convenable à percer sous les sommités de l'Arlberg.

Pour ce seul tunnel, quatre projets différents avaient été présentés, qui variaient de longueur depuis 5,518 mètres jusqu'à 12,400 mètres environ. Un cinquième projet, étudié par MM. Riggenbach etZschockhe, proposait de remonter les pentes de l'Arlberg par un chemin de fer à crémaillère, comme celui du Righi.

Après l'étude et la comparaison attentives de ces divers projets, l'État autrichien adopta, pour l'Arlberg, un tunnel de 10,000 mètres de longueur.

Le ministère des travaux publics fit publier les plans et profils proposés, ainsi que les études géologiques qu'il avait fait entreprendre, et, en 1879, la Société des ingénieurs^ et architectes de Vienne s'occupa activement de l'examen de ces différents projets.

Le 8 mai 1880, les chambres autrichiennes votèrent une loi qui chargeait l'État de la construction de la ligne ; et, huit jours après, le ministère des travaux publics confiait son exécution à la Direction impériale des chemins de fer de l'Etat.'

La longueur totale du grand tunnel est de 10,240 mètres. Ce tunnel est tracé en ligne droite et l'épaisseur du terrain au-dessus de son sommet est de 800 mètres seulement.

L'entrée Ouest du tunnel, à Langen, près de Stûben, au pied de l'Arlberg, est à la hauteur de 1,214 mètres au-dessus de la mer. L'intérieur du souterrain monte, par une rampe de 15 0/00 sur 6,140 mètres de longueur, arrive au point culminant du tunnel, à 1,310"", puis redescend, avec une pente de 2 0/00 seulement, sur une longueur de 4,100 mètres, jusqu'à l'autre embouchure, à la station de Saint-Antoine, à l'ouverture Est, située à 1,302" audessus du niveau de la mer.

Quant à la nature des couches traversées, l'ensemble de la montagne se compose de schistes cristallins micacés, contenant un peu de quartz. Du côté Est, la roche est plus dure que du côté Ouest. Sa dureté se rapproche de celle des gneiss ; mais elle est généralement inférieure à la dureté des roches que l'on rencontra dans le grand tunnel du Saint-Gothard.

Dans le côté Ouest, où prédomine le mica, la roche est moins tenace ; mais elle est plus crevassée ; ce qui facilite les infiltrations et nécessite des boisages. On se trouva donc, pour cette dernière galerie, dans une situation analogue à celle que l'on avait rencontrée au mont Saint-Gothard, où la galerie de Gœschenen traversait le massif granitique, très peu perméable.

du Fùsterhorn, tandis que la partie sud traversait les roches cristallines délitées d'Airolo, où les infiltrations d'eau devinrent, comme nous l'avons raconté, un véritable fléau.

Pour les installations hydrauliques, le gouvernement autrichien ne commit pas les erreurs que l'on a reprochées si justement à la Compagnie du Saint- Gothard, et qui furent si fatales à l'entreprise de Louis Favre pour l'exécution du tunnel. De longues études, entreprises à l'avance par l'administration autrichienne, et les jaugeages qu'elle avait fait éxécuter, pendant l'hiver et le printemps suivant, donnèrent des renseignements très exacts sur le volume minimum d'eau qui serait disponible pour les divers torrents dont on voulait appliquer la force motrice à la perforation mécanique et à l'aération du tunnel; toutes choses qui avaient été négligées par la Compagnie du chemin de fer du Saint-Gothard.

Voici comment on organisa les forces hydrauliques.

Du côté de l'est, on établit une conduite d'eau, de 0"90 de diamètre et de 500 mètres de longueur. Cette conduite, en tôle d'acier Bessemer, variait de 8 à 11 millimètres d'épaisseur. La puissance de cette chute d'eau, qui débite, en moyenne. 1000 litres par seconde, peut donner une force ininima de 930 chevaux-vapeur, pouvant s'élever, dans l'été, à 1500 chevaux,

Au lieu de confier l'exécution des travaux à un entrepreneur général, le Gouvernement autrichien préféra se charger lui-même de toutes les constructions et installations mécaniques, et en rester propriétaire. Le tout fut établi avec le plus grand soin, on pourrait même dire avec un certain luxe. N'ayant aucune amende à encourir pour les retards, comme -il avait été stipulé pour le tunnel du Saint-Gothard, tous ces travaux purent être faits à l'avance et avec un certain loisir. Les moyens de ventilation, entre autres, furent établis à grands frais, et de la manière la plus large.

Toutes ces installations furent prêtées gratuitement aux divers entrepreneurs des sections de la voie, qui se trouvèrent, en conséquence, dans une position bien plus favorable que ne l'avait été Louis Favre au mont Saint- Gothard. On sait qu'obligé de combiner et d'exécuter lui-même toutes les installations, et trompé de la manière la plus funeste pour ses intérêts, par les nombres absolument erronés qui lui venaient de la Direction de la Compagnie et de son ingénieur en chef, Louis Favre n'avait trouvé, dans la saison froide, que le tiers, et même, quelques années, moins du quart, de la force hydraulique sur laquelle il avait dû compter, en faisant ses conditions et ses devis.

Quelle comparaison, d'ailleurs, pourrait-on établir entre un tunnel de près ^le 1 5 kilomètres de longueur, ouvert dans une montagne où les infiltrations ont

dépassé 230 litres par seconde, et un tunnel de 10,240 mètres, où les infiltrations ont été peu abondantes ; entre un tunnel passant à près de 2000 mètres sous le sommet des Alpes et un autre qui ne passe qu'à 800 mètres sous ce sommet? Le coiit et les difficultés provenant de la longueur ne croissent

FiG. 119. — ENVIRONS DE SAI.NT-ANTOINE

pas comme cette longueur, mais comme le carré des longueurs, et même plus rapidement. Les dangers, les retards, les maladies des ouvriers, inséparables des hautes températures du souterrain, qui, jointes à l'insuffisance de la force hydraulique, relardèrent de près d'une année l'achèvement du tunnel du Saint-Gothard, riendecelane s'estprésentéàl'Arlberg. Aucune comparaison de coiit et de vitesse ne peut donc être établie entre ces deux tunnels, qui ne fasse ressortir les mérites de l'entreprise Louis Favre au Saint-Gothard. n. 46

Les travaux du chemin de fer de l'Arlberg.

La ligne du chemin de fer de l'Arlberg, longue de 137 kilomètres, s'embranche à Insbrùck, aune cote de 582 mètres au-dessus du niveau de la mer. Elle se prolonge à l'Ouest, à travers la vallée de l'inn, et sur son flanc droit, jusqu'à Landeck, à la hauteur de 777 mètres. Là commence la ligne d'accès orientale du grand tunnel.

Cette première section d'Insbriick à Landeck, longue de 73 kilomètres, a le caractère d'une ligne de vallée, et n'a pas présenté dans son exécution de difficultés spéciales. Sa pente maxima n'atteint pas 10 0/00. Les travaux, partagés en dix lots, commencèrent en novembre 1881.

A partir de Landeck jusque près du tunnel, la rampe monte, avec une pente moyenne de 25 0/00, qui ne se réduit à 19 0/00 que dans la partie culminante près du tunnel, dans la vallée de la Rosana, et aboutit à l'embouchure orientale du tunnel près de Saint-Antoine, à la cote de 1,302 mètres.

Cette section, longue de 28 kilomètres, a le caractère d'une ligne de montagne. Son rayon minimum est de 250 mètres. Par places, le tracé, qui s'élève à flanc de vallée, jusqu'à 80 mètres au-dessus du fond de la vallée, a exigé des travaux d'art considérables, entre autres un viaduc enfer, d'environ 200 mètres de long, sur la vallée de la Trisana. 11 y a aussi plusieurs petits tunnels. Le viaduc qui franchit la Trisana, affluent de la Rosana, a deux piliers en maçonnerie et trois travées de 40, 115 el 40 mètres de portée. Les piliers, qui ont plus de 50 mètres de haut, sont fondés sur le sol en roche, et bâtis en pierres brutes, extraites du voisinage, avec mortier hydraulique. Ils ont un espace vide à l'intérieur. Dans les assises inférieures, la maçonaerie supporte une pression de 9 kilogrammes par centimètre carré. Ce genre de maçonnerie brute a été employé de la manière la plus étendue sur les travaux de l'Arlberg, en particulier aux voûtes de ponts ne dépassant pas 60 mètres de portée, ainsi que dans les tunnels où on ne doit se servir de pierres détaille qu'exceptionnellement, quand la pression doit être très forte.

Le tunnel de l'Arlberg est entièrement rectiligne. Il commence à Saint- Antoine, par une rampe de 2 0/00, sur 4100, mètres. Son point culminant esta la cote de 1310 mètres; puis il descend, avec une pente de 15 0/00, sur 6,170 mètres, du niveau jusqu'à la station de Langen, au portail occidental

FlG. 120. — LANDECK

à la cote 1,215 mètres au-dessus de la mer. C'est ce que montre la carte annexée à la page suivante (fig. 121).

Le point le plus élevé de la montagne sur la ligne du tunnel, est à une altitude d'environ 2,100 mètres, soit environ 800 mètres au-dessus du tunnel. La rampe d'accès occidentale, à l'Ouest du tunnel, de Langen à Bludenz,

aboutit, en cedernier point, àla cote 559. Sa longueurest de 25 kilomètres, et présente des pentes de 29 à 30 0/00, ce qui a été admis comme acceptable, vu que le trafic le plus considérable aura lieu dans la direction de l'est à l'ouest.

La ligne s'élève, en quelques points, dans cette section, à une hauteur de 130 mètres contre les flancs de la montagne; et par suite, les difficultés dans la construction ont été excessives. Il a fallu créer plusieurs grands viaducs, deux courts tunnels, ainsi que divers travaux de défense contre des éboulis et des avanlanches.

Les travaux des deux rampes d'accès ont été achevés vers la fin de 1884. Cette section, de même que celle d'Insbriick-Landeck, est construite pour une seule voie ; mais le tunnel de l'Arlberg est à deux voles.

Étudions ce tunnel, qui doit nous occuper exclusivement.

De juin à novembre 1880, les galeries du

futur tunnel furent percées à la main, c'est-à-dire à la barre de mine, pendant que l'administration des chemins de fer de l'État faisait les premières installations pour le percement mécanique, afin de pouvoir commen-

cer ce percement le plus vite possible. L'emploi de la vapeur étant extrêmement onéreux, en pays de montagne, c'est aux forces hydrauliques que l'on eut recours pour actionnerles machines perforatrices, et pour lancer, dans le tunnel en voie d'exécution, l'air respirable, destiné aux mineurs.

Au côté Est, à Saint-Antoine, la force d'eau est empruntée à la Rosana.

KlG. 123. — LA.NGEN (coté OUEST DE L'ARLBEliO)

Il existait deux conduites. Celle établie en premier lieu pour les installations provisoires, prenait l'eau à environ un kilomètre en amont de l'embouchure du tunnel; elle avait une chute de 17, "5, et produisait, suivant la saison, une puissance de 150 à 240 chevaux-vapeur. La seconde avait sa prise à 4, 5 kilomètres, et à environ 1 40 mètres au-dessus du chantier. Aux deux points

extrêmes, des digues avaient été établies au travers de la Rosana. De là, des conduites en bois, de 0°',8 carré de section, et 2 0/00 de pente, conduisaient les eaux en aval. La deuxième conduite avait 4,25 kilomètres de longueur et aboutissait à un bassin maçonné, d'où partait un tuyau de 0",90 de diamètre et de 510 mètres de longaeur, conduisant l'eau aux moteurs. Ce tuyau était en tôle d'acier Bessemer, d'une épaisseur de 7 à H millimètres. Il rendait, suivant la saison et le volume d'eau disponible, et avec une chute de 132 mètres, une puissance de 930 à 1700 chevaux-vapeur.

Comme le courant de l'eau est sujet à des variations, surtout en hiver, on avait établi, sur le parcours de cette longue conduite en bois, des cabanes de gardiens, qui, par télégraphe et par téléphone, communiquaient avec l'atelier, et exerçaient sur le cours d'eau une surveillance active.

Au portail occidental, près de Langen, les circonstances furent moins favorables. Il y avait un tuyau en tôle, de 0°',50 de diamètre, qui, à deux endroits différents, recevait l'eau de l'Alfenz, avec des chutes de 35 et de 180 mètres, et produisait une force de 250 à 500 chevaux-vapeur. On recueillit aussi plusieurs autres affluents dans ce même tuyau.

La plus haute prise d'eau se trouvait près du hameau de Stùben. Là était un bassin en maçonnerie, contenant 1,200 mètres cubes, destiné à recueillir périodiquement l'eau de la montagne. Dans son parcours, le canal, qui suivait la grande route, était presque partout à découvert. Il n'avait pas été possible "d'établir des conduites en bois, vu la configuration très défavorable des flancs de la vallée.

Un second canal prenait l'eau de l'Alfenz, à environ 50 mètres au-dessus du portail du tunnel, et la conduisait, avec une chute de 90 mètres, à des chantiers situés à 40 mètres plus bas que le tunnel, et à 500 mètres de distance, dans la direction de Klosterlec. Le canal fournissait, au minimum, une force de 150 chevaux- vapeur.

Nous avons dit que, dans l'exécution du tunnel du mont Saint-Gothard, Louis Favre, rompant avec les usages et avec les traditions admises jusqu'alors pour la construction des grands tunnels, particulièrement avec la pratique suivie au mont Cenis, avait décidé que la galerie d'avancement se ferait par le sommet, tandis qu'au mont Cenis elle avait été faite à la base du percement. Ce système de perforation par le sommet a donné lieu à des discussions et à des débats très intéressants entre les ingénieurs des différents pays qui se sont occupés de l'exécution des grands tunnels. Les ingénieurs du chemin du fer de l'Arlberg n'ont pas adopté la méthode suivie par Louis Favre; ils en sont revenus à l'attaque par la galerie de base.

On a donc ouvert la galerie d'avancement à la base, et on l'a fait suivre par une galerie de faîte, mise en communication avec la galerie de base, au moyen de cheminées verticales, qui servaient à l'écoulement des déblais.

Cette organisation des chantiers, qui n'est possible que quand on dispose d'une puissante aération, se recommandait par les raisons suivantes. Dans la galerie de base, les voies occupent dès le commencement leur position définitive. Il n'est plus nécessaire de les remanier ; on se borne, au fur et à mesure de l'avancement des travaux, à faire les raccordements nécessaires, et la voie, comme position et comme niveau, reste absolument fixe. Gela permet d'attaquer le tunnel sur plusieurs points à la fois, et de suivre très rapidement et le plus près possible du front d'attaque, l'achèvement de la maçonnerie. On évite tous les inconvénients que l'on a rencontrés au mont Saint-Gothard pour le raccordement des voies placées dans les chantiers inférieurs avec les voies de la galerie d'avancement au sommet, ainsi que l'établissement d'ascenseurs et tous les procédés artificiels qui ont entravé et rendu si difficiles les travaux du Saint-Gothard. On obtient sans peine l'écoulement rapide des eaux. Enfin, autre avantage très appréciable dans les roches brisées et susceptibles d'exercer une pression, on peut procéder le plus rapidement possible à l'achèvement du tunnel.

Le tunnel de l'Arlberg mesure 2", 75 de largeur, sur 2"", 50 de hauteur. Au fur et à mesure de l'avancement, on posait une voie ferrée, de O'^JO de largeur, qui servait, pendant toute la durée des travaux, au transport des déblais et matériaux de construction.

Du côté Est, à Saint-Antoine, on ouvrait un puits vertical, tous les 24 mètres. Du côté Ouest, à Langen, un puits semblable était ouvert tous les 66 mètres. Ces puits rendaient possible le percement de la galerie supérieure, dont le forage était fait à la main ; on suppléait à la lenteur du travail à la main par le grand nombre d'attaques.

Pour éviter le transport des déblais jusqu'au puits, on perçait un trou, tous les deux mètres, et on faisait tomber les terres dans des wagonnets stationnant dans la galerie inférieure.

Dans le traité passé avec les entrepreneurs, l'administration autrichienne avait imposé comme vitesse normale, 3"", 30 par jour d'avancement de cette galerie. Une prime de 1 ,700 francs était accordée par jour d'avance sur le délai convenu. Cette prime se changeait en amende, si l'entrepreneur était en retard.

Les deux galeries (inférieure et supérieure) une fois ouvertes, on travailla sur un anneau variant de 6 à 8 mètres de longueur, suivant la consistance du terrain.

Les travaux du déblaiement duraient vingt jours environ, par anneau.

La maçonnerie s'exécutait avec une très grande rapidité : elle ne demandait que quinze jours par anneau.

C'est du côté oriental, à Saint- Antoine, que les travaux marchèrent le moins vite. Ce retard doit être attribué aux difficultés exceptionnelles résultant du mauvais état de la roche. Une explosion détruisit la galerie d'avancement, sur une longueur de 10 mètres ; une autre détermina la formation d'une faille^ de 7 mètres de hauteur.

Aucun de ces accidents ne se produisit du côlé Ouest. Là, on put percer des trous de mine d'une longueur tout à fait inusitée, car ils atteignaient quelquefois 1",90.

On employait, en moyenne, 19 kilogrammes de dynamite par mètre d'avancement de galerie pour la galerie inférieure ; et 1 1 kilogrammes pour la galerie supérieure, qui était de section moindre et quel'on exécutait à la main.

Tous les travaux du tunnel étaient concédés à la tâche. Les mineurs fournissaient la dynamite, et les entrepreneurs les bois. Une équipe de douze hommes était nécessaire pour déblayer les terres provenant de l'excavation d'un anneau.

La figure 1 24 (page 369) représente les chantiers du côté occidental, àLangen.

La ventilation s'effectuait, à l'Arlberg, avec une véritable perfection. Le système qui fut suivi différait, d'ailleurs, de celui qui avait été employé au mont Cenis et au Saint-Gothard. Nous le rapporterons avec quelques détails, d'autant plus qu'il s'agissait d'assurer un air frais et respirable à plus de mille travailleurs, séjournant dans une atmosphère viciée par les gaz provenant de l'explosion de la dynamite, par la respiration des personnes, par les lampes, et dans un milieu dont la température se serait élevée à plus de 30° sans le renouvellement exact et rapide de l'air vicié.

Sans doute les moyens do ventilation n'avaient pas été négligés au tunnel du mont Saint-Gothard. Après l'explosion d'une mine, la conduite qui distribuait l'air aux machines perforatrices, était largement mise à profit. Pour cela, on ouvrait, pendant un certain temps, un tuyau branché sur cette conduite. 11 arrivait pourtant que l'air comprimé manquait quelquefois, pendant l'hiver, par exemple, par suite de la diminution de la force hydraulique. Alors il fallait se contenter, pour ventiler, de la petite quantité d'air comprimé dont on disposait.

Il faut remarquer, d'ailleurs, que la ventilation n'exige pas une pression de plusieurs atmosphères. Le travail de la compression de l'air à plusieurs atmosphères se serait trouvé dépensé en pure perte au tunnel du Saint- Gothard, s'il n'avait été utilisé pour actionner les machines perforatrices.

C'est pour éviter ces divers inconvénients que l'État avait établi, à l'Arlberg, deux conduites distinctes d'air comprimé : l'une, à forte pression, servait à la perforation; l'autre, à faible pression, ne contribuait qu'à la ventilation.

La conduite destinée à l'aération, d'un diamètre de 0",40 pour la têteEst,el de 0'°,50 pour la tête Ouest, était poussée jusqu'à 150 ou 200 mètres du fond de la galerie, et distribuait l'air pur sur les différents chantiers de travail , au moyen de tubes de plus petit diamètre.

L'air vicié était aspiré par un ventilateur à force centrifuge, placé en dehors du tunnel. La sortie de l'air vicié était, d'ailleurs, facilitée par le mode de percement de la galerie d'avancement. Les puits qui faisaient communiquer la galerie inférieure de plate - forme avec la galerie supérieure, constituaient une sorte de cheminée d'appel , qui attirait l'air vers le haut du tunnel, vers la partie percée.

Arrivons aux machines perforatrices.

Nous avons dit que deux systèmes différents ont été mis en œuvre, et, pour ainsi dire, en état de comparaison effective et pratique, à chacune des deux extrémités du tunnel. Au côté Est, on a fait usage du système Colladon, c'est-à-dire des machines perforatrices à air comprimé, en se servant de la machine Ferroux; au côté Ouest, on a employé le procédé de Xeau comprimée^ et les outils à rotation. Avant d'arriver à ce dernier système, qui constitue la seule invention intéressante que l'on ait réalisée à l'Arlberg, nous décrirons en peu de mots l'installation, du côté Est, des machines à air comprimé du modèle Ferroux.

L'appareil mécanique servant à la compression de l'air, se composait de quatre compresseurs, du même système que ceux de M. Colladon au Saint-

FlG. 123. — U.N MINBUR DE L ARLBERG

Gothard, avec des pistons de 40 centimètres de diamètre et 65 centimètres de course, faisant 45 tours par minute.

Chaque paire de compresseurs était actionnée par une turbine Girard, verticale, avec une chute d'eau de 17°, 5. Le diamètre de ces turbines était de 3", 60. Elles avaient 288 aubes, et faisaient 45 tours par minute. Les quatre compresseurs fournissaient, par minute, en tout, 4 mètres cubes d'air, à une tension de 5 atmosphères. Ils avaient été construits dans une fabrique de machines, à Prague.

Les appareils définitifs pour la perforation, établis du même côté, utilisaient la grande chute de 150 mètres, et se composaient de six compresseurs d'air, dont chacun était actionné par un moteur à colonne d'eau. Ils étaient groupés par paire; chacun ayant un diamètre de 700 millimètres et une course de 1 mètre.

Les machines perforatrices employées ci la partie Est, ainsi que leurs affûts, étaient copiées sur celles du tunnel du Saint-Gothard : c'étaient les machines Ferroux, comme nous l'avons dit, et elles étaient conduites par M. Ferroux lui-même. Comme au Saint-Gothard, on posait six machines sur un affût.

Au côté Ouest le procédé de perforation fut, avons-nous dit, tout différent. Au lieu de machines à air comprimé, on fit usage de machines à eaii comprimée,^\ les burins perforateurs, au lieu d'opérer par choc ou percussion, agissaient par rotation ou creusement. Mais pour faire bien comprendre ce nouveau système, et pour lui accorder la place qu'il mérite, à titre d'innovation mécanique dans les travaux des chemins de fer, nous consacrerons un chapitre spécial à son étude.

La machine perforatrice à eau comprimée et à creasemeiit rotatoire ; son origine.— Travaux et expériences de Georges Leschot, de Genève. — La perforatrice à diamant de George Leschot ; son importance. — AppHcations diverses qu'elle a reçues dans l'art des mines et dans la perforation des tunnels. — Comment la machine Brandt, qui a servi à l'excavation de la partie Ouest du tunnel de l'Arlberg, n'est autre chose que la machine Leschot, dans laquelle les pointes d'acier remplacent les éclats de diamant. — Description de la machine de Brandt. — Quantité de travail produit par cette machine, au tunnel de l'Arlberg.

Les journalistes et écrivains scientifiques allemands ont beaucoup vanté, en l'attribuantà un ingénieur de leur nation, la macAme perforatrice à rotation. Or, cette machine a été imaginée, exécutée et mise en œuvre, par un modeste et habile horloger de Genève, Georges Leschot; et elle a servi, en Amérique el en Europe, à l'exécution d'une foule de travaux de forage, que nous énumérerons plus loin. L'horloger Leschot avait découvert le principe de cette machine et en avait combiné toutes les pièces. On ne peut môme pas dire que l'ingénieur allemand Brandt ait modifié la perforatrice Leschot en remplaçant les pointes de diamant par des pointes d'acier trempé, car Leschot avait fait également usage de pointes d'acier dans sa remarquable machine; de sorte que le plagiat allemand est absolu.

Georges Leschot, mort k Genève, le 4 février 1884, était le fils d'un mécanicien génevois, célèbre pour avoir construit, avec Droz, deNeuchàtel, les célèbres automates, le Dessinateur., la Joueuse de clavecin, etc., qui furent admirés par Vaucanson ; et pour avoir fabriqué les premiers oiseaux chantant et imitant les mouvements naturels. Entré, dès sa jeunesse, dans les travaux de l'horlogerie, qui fait la richesse principale de l'industrie génevoise, Georges Leschot s'est rendu célèbre, dans cette branche de l'industrie, en créant la fabrication mécanique générale des mouvements de montre, qui a, depuis, si bien prospéré à Genève.

Au commencement de notre siècle, le plus grand problème de la fabrication des montres était de trouver des procédés mécaniques pour la fabrication

courante de toutes les parties intérieures des montres, en se servant d'outils d'une extrême perfection, avec lesquels on pùt fabriquer des blancs et des mouvements, identiques dans toutes leurs parties mobiles ou immobiles ; afin qu'il fût possible de les interchanger entre toutes les montres d'un même calibre. Ce grand problème d'horlogerie avait été tenté déjà par quelques inventeurs; mais tous avaient échoué, non sans de grands sacrifices de temps et d'argent.

En 1839, deux fabricants génevois connus par la perfection de leurs produits, MM. Vacheron et Constantin, se hasardèrent de nouveau à entreprendre le mode d'exécution uniforme de toutes les pièces des mouvements de montre, qui se fabriquaient alors par parties brisées^ dans quelques villages de la Suisse. Liés d'amitié avec Georges Leschot, ils demandèrent et obtinrent son concours pour cette délicate entreprise.

Telle était la netteté de conception et la grande habileté pratique de Georges Leschot, que les nombreux et délicats outils que nécessitait ce nouveau mode de fabrication, furent créés par lui en moins de deux années, et que les résultats en furent jugés assez satisfaisants pour passer immédiatement à la fabrication courante.

Pour bien apprécier les difficultés de ce nouveau système, il faut considérer que le commerce demande des montres de formes et de grandeurs diverses, et que les outils doivent se prêter à de très nombreuses variétés de calibres.

Déplus, les parties mobiles des montres sont de formes si délicates- et quelques-unes de dimensions si minimes, que, pour qu'on puisse les interchanger, il faut qu'elles sortent de l'outil presque mathématiquement identiques. Enfin, comme les outils s'usent, il faut remédier k cette usure, et quelquefois avoir des machines de réserve, destinées à reproduire des outils de fabrication identiques aux anciens.

Depuis l'année 1840 jusqu'à 1882, Georges Leschot se consacra à cette fabrication, sans cesser de perfectionner plusieurs parties de cet immense outillage. La fabrication mécanique des montres, entreprise et menée à bonne fin par MM. Vacheron et Constantin, guidés par le génie inventif de Georges Leschot, a fait dans l'horlogerie de précision une véritable révolution, aujourd'hui bien reconnue.

Tout en s'occupant des travaux d'horlogerie, Georges Leschot était attentif à toutes les questions de mécanique. C'est en raison de cette tendance de son esprit, qu'il fut conduit à inventer une nouvelle machine perforatrice, applicable au percement des roches très dures, soit pour forer les trous de mine destinés à l'excavation des tunnels, soit pour creuser des puits artésiens ou des puits de pétrole.

En 1833, le célèbre peintre génevois, Abraham Constantin, avait montré à Georges Leschot une plaque de porphyre rouge, provenant de l'ancienne

percer, entamer, une roche que l'acier trempé lui-même ne peut rayer? Georges Leschot conclut de l'examen attentif de cette plaque de porphyre, que le diamant seul avait pu opérer ces stries entre les mains des ouvriers d'Égypte; et que, par conséquent, le diamant avait été, chez ces anciens peuples, l'agent d'usure mécanique qui avait servi à opérer des travaux, en apparence impossibles.

Mais si le diamant avait servi autrefois à percer le granit porphyrique, pourquoi ne s'en servirait-on pas aujourd'hui pour user les roches qui résistent à l'acier trempé? Sans doute, le diamant serait trop cher pour en faire des burins applicables au travail de l'usure des roches dans les mines et carrières, mais il existe une variété de diamant, les diamants dits 7ioirs, ou amorphes, assez semblables à des fragments de coke, et que l'on connaissait depuis 1857 sous le nom de diamants 7ioirs^ ou carbonados du Brésil. Ces diamants, impropres à l'ornementation, ont une dureté supérieure à celle des diamants de luxe, et leur prix était alors très bas: ils ne coûtaient, en 1860, que quatre à cinq francs le carat de 206 milligrammes, prix des gros fragments.

A la fin de 1861, un fils de Georges Leschot, Rodolphe Leschot, sorti, en 1859, de l'École centrale des arts et manufactures de Paris, était ingénieur, placé sous lesordresde MM. Vitali, Picard etC'", entrepreneurs de clieminsdefer en Italie. Ces entrepreneurs avaient à percer un souterrain dans une roche dure, mélangée de grès et d'un peu d'argile, appelée macigno, on pierre de Florence. Rodolphe Leschot, qui connaissait les idées de son père sur la possibilité de percer des roches dures par des burins de diamant noir, lui écrivit, au mois de février 1862, pour le consulter sur les moyens de perforer des trous de mines par ce procédé. Ce fut à la suite de cette demande que Georges Leschot imagina et fit exécuter, dans le premier semestre de 1862, la première machine perforatrice à diamant, telle qu'elle a été généralement employée depuis lors, dans ses parties essentielles. On pouvait, à son aide, perforer les roches dures, en y découpant des trous de mines parfaitement réguliers et cylindriques, dont le diamètre peut varier à volonté depuis 2 centimètres, jusqu'à 20, ou plus, et dont la profondeur peut être poussée à plusieurs centaines de mètres, quand le forage s'opère verticalement.

L'outil perforateur inventé par Georges Leschot, se compose d'un cylindre creux en acier, épais de quelques millimètres, fixé à l'extrémité d'une tige rigide, qui peut recevoir, par un engrenage, un mouvement rapide de rotation autour de son axe, tandis que l'outil est poussé contre la roche à excaver, par une pression de quelques centaines de kilogrammes.

L'extrémité antérieure de ce cylindre est armée de menus fragments de

diamants noirs, fortement sertis clans l'acier, et formant une couronne, dont les saillies débordent un peu en dehors et en dedans du cylindre creux, de manière à donner de la liberté à l'outil et à le dégager de la rainure circulaire excavée.

Nous, n'avons pas besoin de dire que, pour opérer l'usure d'une roche granitique au moyen du diamant, il faut avoir recours à une énorme puissance de pression. Il faut que le diamant qui tourne dans la substance du granit, soit, en même temps, poussé par une force considérable. Dès l'année 1862 Georges Leschot avait trouvé, par expérience, que la pression la plus favorable pour ce mode de perforation, avec des couronnes armées de 8 à 10 pointes de diamant, doit être, en moyenne, de 3,000 à 4,000 kilogrammes par centimètre carré.

C'est à la pression d'une vis, ou d'une colonne d'eau d'une hauteur suffisante, que Georges Leschot et ses concessionnaires ont eu recours pour pousser le burin; en même temps que ce même outil recevait, ainsi que nous l'avons dit, un mouvement de rotation sur son axe, grâce à un engrenage approprié.

Un courant d'eau, sous la pression convenable, pénètre dans le creux de l'outil, chasse, par l'extérieur, les débris de la roche triturée, et empêche, en même temps, l'outil de s'échauffer.

Il va sans dire que dans des roches de dureté moyenne, les fragments de diamant peuvent être remplacés par des pointes en acier trempé. Cette possibilité, évidente à priori^ n'avait pas échappé à l'inventeur.

Dans cette opération de percement, il reste, au centre du trou excavé, un noyau cylindrique solide, aussi régulier que s'il eût été fait au tour, et dont il est facile de se débarrasser en le cassant en fragments.

Trop absorbé par ses occupations, dans la maison d'horlogerie, Georges Leschot communiqua ses idées à un constructeur genevois distingué. Ch. Séchehaye, élève dePistor, de Berlin, et de Gambey, de Paris, en le chargeant d'exécuter, d'après les principes que nous venons d'indiquer, une machine pour un essai provisoire.

Le 10 mars 1862, Georges Leschot et Ch. Séchechaye construsirent une première machine perforatrice, qui, perfectionnée à la suite d'un premier essai, reçut sa forme définitive, et fut essayée à Genève, le 8 juin. Dans l'espace d'une heure vingt-cinq minutes, Georges Leschot perfora, dans le granit un trou de 5 centimètres de diamètre et de 37 centimètres de profondeur.

Alasuiledecerésultatfavorable, Georges Leschot prit, enFrance, le 19 juillet 1862, un premier brevet d'invention.

Après avoir pris des brevets en plusieurs pays d'Europe et aux États-Unis, Georges Leschot laissa à son fils Rodolphe, secondé par Ch. Séchehaye,

380 LES iNOUVELLES CONQUÊTES DE LA SCIENCE

le soin de poursuivre les essais. Ces deux derniers se rendirent à Paris, oii ils firent construire un mécanisme plus solide et plus complet, pour faire des expériences publiques, qui furent continuées depuis juillet jusqu'à fin décembre 1862. Un très grand nombre d'ingénieurs de divers pays, assistèrent à ces expériences, dont les résultats furent jugés très remarquables.

Dans le calcaire on put avancer de 2 mètres par heure, et dans le granit de 15 à 20 millimètres par minute, ou de plus d'un mètre par heure, avec une puissance motrice qui ne dépassait pas celle d'un ou de deux hommes.

Pendant l'Exposition universelle de 1867, M. Alfred Riche, — que son nom semblait prédestiner à traiter du diamant, — fit, à la Sorbonne, une conférence sur le diamant, au point de vue de son application industrielle ; et il mit sous les yeux des auditeurs les machines perforatrices à diamant^ de Georges Leschot.

Dans VA?mée scientifique de 1867, nous avons mentionné comme il suit, la leçon de M. Riche :

« Dans une conférence à la Sorbonne, M. Riche a donné des détails intéressants sur un nouvel emploi du diamant et sur les services que l'industrie est appelée à en retirer. Il s'agit de son application à la perforation des roches les plus dures, dans le percement des galeries et des tunnels. Les outils en acier trempé usités jusqu'à ce jour, sont, en effet, insuffisants pour ce travail, et il est indispensable de les remplacer par des engins garnis d'une substance plus dure, doués, par conséquent, d'une plus grande rapidité de travail.

« C'est M. Georges [>eschot qui a eu le'premier l'idée d'employer le diamant à cet usage, lia fait construire une machine très simple, mais d'une remarquable puissance. Elle se compose d'un tube de fer, terminé par une bague d'acier, dans laquelle sont enchâssés des diamants noirs, faisant saillie, les uns en avant de l'extrémité antérieure, les autres au dedans et au dehors. Pour se servir de cet appareil, on imprime au tube, grâce à une force suffisante, un mouvement de rotation, en exerçant une pression contre la-roche. La pierre est usée circulairement, et un anneau de rocher est réduit en poussière. Quant au noyau solide qui remplit le tube peu à peu et qui adhère au rocher par un point, il suffit d'un coup de marteau pour le détacher. D'autre part, un courant d'eau qui circule dans le tube, enlève les débris du forage, à mesure qu'ils se produisent, et ajoute ainsi à l'activité de l'instrument.

« L'appareil de M. Georges Leschot a fonctionné avec succès pourle forage du tunnel de Tarare, sur le chemin de fer du Bourbonnais ; il est employé actuellement au percement du tunnel de Port-Vendres. Mû par un moteur hydraulique, il marche avec une vitesse d'un mètre par heure, dans les rochers les plus résistants. L'usure du diamant est très faible, et, lorsqu'il est hors de service, on peut encore l'utiliser pour la taille des pierres fines, après qu'il a été réduit en poudre (1). »

(1) Année scientifique et indusirietle de Louis Figuier, 12^' anuée, p. 448.

LE TUN.NEI, DE L'ARLnERfx 381

La machine perforatrice à rotation de Georges Leschot est donc essentiellement composée d'un cylindre creux, dont la tète est armée de fragments d'une substance plus tenace que la roche que l'on veut excaver. Le creusement s'opère par un mouvement rotatif rapide du cylindre autour de son axe, tandis que l'outil perforateur est poussé, par une pression intense, contre la roche en percement. Pendant l'action, un courant d'eau pénètre, sous pression, dans la cavité intérieure du cylindre, et ressort au dehors de sa circonférence, en nettoyant la couronne des débris de la roche pulvérisée, et empêchant le réchauffement des pointes, ou burins.

On reconnaîtra facilement, d'après cela, que la machine perforatrice à rotation et à pointes d'acier, dont on a fait usage de 1880 à 1883, du côté Ouest du tunnel de l'Arlberg, après l'avoir également employée, en 1878, au tunnel du Pfaffensprung, un des nombreux tunnels en hélice des abords du Saint-Gothard, n'est, en réalité, qu'une variante de la machine Leschot. On s'est contenté de remplacer les pointes de diamant par des sadlies d'acier trempé, et l'on a donné aux pièces un volume plus grand que dans les essais faits à Paris en 1862.

La poussée contre la roche est produite par une pression hydraulique de 3 000 kilogrammes environ par centimètre carré, comme l'avaient fixé, depuis longtemps, MM. Leschot et Séchehaye.

Les écrivains allemands ont donc fait preuve d'une étrange partialité en accordant à M. Brandt le mérite absolu de cette invention.

« Par samachine à perforer, hydaulique et à rotation, l'ingénieur Brandt, écrit un ingénieurallemand,acréé un nouveausystème de perforation mécanique des roches. Rarement une machine basée sur des principes entièrement nouveaux, comme celle-ci, a été lancée dans le public, et reconnue, après les premiers essais, comme étant construite d'une façon précise et rationnelle, etc., etc. »

D'autres auteurs allemands proclament que c'est au tunnel de l'Arlberg que l'on a, pour la première fois, employé des compresseurs d'air, avec introduction d'eau dans l'intérieur descylindres. La perforation du tunnel de l'Arlberg commença en 1880; or, depuis 1873, tous les compresseurs d'air, sans exception, soit à Gœschenen, soit à Airolo, étaient pourvus d'appareils à injection d'eau pulvérisée, à \ intérieur des cylindres; et à toute époque, tous les ingénieurs ou entrepreneurs qui s'intéressaient au tunnel de l'Arlberg, ont été libéralement autorisés h visiter les ateliers et les chantiers du tunnel du Saint-Gothard.

Les écrivains allemands, que l'onprétend si érudits, ont donc mis, dans

cette occasion, leur érudition dans l'ombre, pour faire briller le mérite usurpé d'un compatriote.

Il nous reste à ajouter que depuis 1867 jusqu'à ce jour, des perforations industrielles par le système Georges Leschot ont été pratiquées dans une multitude de pays, spécialement en Allemagne, en Angleterre et en Amérique.

Le colonel Beaumont, le même qui s'est occupé de l'exécution du tunnel commencé sous la Manche au rocher de Shakespeare et à Sangatte, avait voulu monopoliser le système Leschot en Angleterre. Dans ce but, il avait ;icheté des quantités considérables de diamant noir. Il avait essayé d'utiliser des rubis, des saphirs, l'agate, l'onyx et le quartz, pour l'usure des roches d'une dureté moyenne; mais, à sa grande surprise, les résultats avaient été peu favorables et il en conclut que la différence de dureté entre ces pierres et le diamant est beaucoup plus grande que celle généralement admise.

On trouve dans une note publiée dans le Mining Journal^ du 17 octobre 1874, des détails sur divers travaux qui ont été faits en Angleterre avec la perforatrice Leschot, notamment pour le creusement de puits dans le district de Darlington, jusqu'à 1014 pieds anglais, et 1,264 pieds.

Dans des puits creusés en 1874 et 1875, avec cette machine, près de Hheinfelden, canton d'Argovie (Suisse), pour des recherches de gisements de houille, on a poussé le forage jusqu'à 1,422 pieds anglais, dans un temps assez limité. M. Schmidtmann, l'entrepreneur, olîrait de percer, par le diamant, des trous de sonde jusqu'à 760 mètres et plus de profondeur.

Mais c'est surtout en Amérique qu'un nombre considérable de travaux importants ont été et sont encore exécutés par la perforatrice Leschot. Les innombrables puits à pétrole sont presque tous forés par le perforateur Leschot. Le fameux écueil de Hellgate, à l'entrée du port de New-York, fut entièrement fouillé en tous sens, par les diamonds-drilh ^ en vue de sa destruction, qui fut ensuite opérée par la dynamite.

Si le diamant noir se retrouvait en abondance et reprenait son ancien prix de 1862, les applications des procédés Leschot se multiplieraient bien davantage.

L'organe principal de la perforatrice de Georges Leschot est un tube métallique sur l'une des extrémités duquel sontincrustés des diamants noirs, ne présentant qu'une saillie d'un demi-millimètre au maximum (fig. 127). Cette bague se fixe à l'extrémité d'un long tube, qui constitue le porteoutil, et qui reçoit un mouvement rapide de rotation, en même temps qu'il est poussé contre la roche. L'outil agissant à la façon d'une fraise,

LE TUNNEL DE L'ARLFiERf. 383

découpe un cylindre de pierre, que l'on détache facilement à la fin de l'opération.

La figure 128 représente l'ensemble de la machine perforatrice à diamant^ de Georges Leschot. L'eau sous la pression convenable, arrive par le tube M, et vient exercer son eifet d'impulsion contre la roche en agissant sur le porte-outil, G, qui se termine par la couronne de diamants noirs, 1). Pour produire le mouvement de rotation du burin sur son axe, les engrenages E, mis en mouvement par la pression de l'eau arrivant parle tube, N, l'ont tourner sur lui-même le burin et le porte-outil. Une injection d'eau, destinée à nettoyer le trou foré et à le débarasser de la poudre résultant de l'usure de la roche, s'opère au moyen de tubes d'injection. L'ensemble de ce mécanisme est supporté parles montants B, H, L. G'est en ouvrant le

FiG. 121. — COURONNES SRBTIF.S DE DIAMANTS NOIRS, POUR L\ MACHINE PERFORATRICE DE GROHGF.S LESCHOT

robinet A, que l'ouvrier donne accès à l'eau motrice et me! la machine en action.

En 1867, M. de la Roche-Tolay avait déjà construit une machine perforatrice basée sur l'emploi de cette bague à diamants et mise en mouvement par une petite machine à colonne d'eau . Avec une dépense de 75 litres d'eau à 8 atmosphères, produisant 100 tours à la minute, on obtenait un avancement de 14 millimètres dans le quartz, et de 20 millimètres dans le calcaire dolomitique très dur.

M. Taverdon qui, depuis 1872, a fait de nombreux essais de perforation par rodage aux charbonnages du Horloz, emploie deux sortes d'outil, l'un à quatre taillants d'acier pour le charbon, et l'autre à couronne de diamants noirs, pour les roches dures.

L'avancement se fait à la main, au moyen d'une vis placée dans la tige creuse.

M. Taverdon actionne ses perforatrices par la machine rotative Bra-

FlG. 128. — MACHINE rKRFORATRICE A DIAMANT, DE GEORGES LESCUflT

connier, qui peut faire 3,000 tours par minute. Cette machine, indépendante de la perforatrice, pourrait être remplacée par un moteur hydraulique.

Les perforateurs à diamant ont été appliqués en Pensylvanie (Amérique), concurremment avec la dynamite, pour le forage des puits démines. Le fond du puits était percé de trous de petit diamètre, destinés à ouvrir des trous de mines d'une grande profondeur,

à faciliter par tranches

l'abatage

de manière

des roches par tranches successives. On évitait ainsi la mise en place et l'enlèvement, entre chaque explosion, des machines perforatrices.

Cette installation de forage vertical peut être très clairement suivie sur la figure 129.

B, est la perforatrice à diamant, alimentée par la conduite d'air comprimé C, et portée par la poutre-affût, A. F, est un seau d'eau, pour l'injection des trous de mines. Le treuil, I, sert à remonter la p o utr e e t la perforatrice , pendant les explosions, «f, sont les robinets d'admission de l'air comprimé.

• Dans les forages de puils de pétrole, en Pensylvanie, on fonçait, simultanément, deuxpuits,à200 mètres de distance, devant avoir une profondeur de 420 mètres. Pour la section du premier, on perçait 25 trous ; pour le second, 35 trous. Ces trous avaient 0", 045 de diamètre, et étaient forés au diamant, avec des machines à air comprimé. On mettait, sur une double poutre-affût, cinq perforateurs, activés par une machine, et on creusait simultanément les cinq trous.

Puis on déplaçait l'affût pour l'exécution d'une seconde série de cinq trous dans le second puits.

Quand on avait percé le rocher d'une série de trous jusqu'à 75 ou 90 mètres de profondeur, sur toute la section des puits, on enlevait les appareils, et l'on remplissait les trous de sable. On procédait alors au sautage

FlG. 129. — PERFORATHICE A DIAMANTS APPLIQUÉE AU FORAGE d'un PUITS DE PÉTROLE

du rocher. Pour cela, on enlevait, avec une petite pompe, le sable d'un groupe de trous au centre (9 par exemple) jusqu'à une profondeur de 1 mètre à l"', 20. On damait, au fond, un tampon d'argile, de 0°,15 àO",30 de longueur, et l'on plaçait au-dessus une charge de dynamite, qu'on bourrait avec de l'argile. Les cartouches étaient réunies à des conducteurs aboutissant à une petite machine d'induction, à l'aide de laquelle on les faisait éclater simultanément. Cette explosion produisait une cavité au centre du puits, jusqu'au niveau où affleurait le bas des cartouches ; on enlevait les débris du rocher, puis l'on faisait partir les trous restants, mais ceux d'un seul côté à la fois. Les parois du puits étaient alors nettement coupées, et il y avait peu de travail supplémentaire à faire pour le régulariser. On continuait ainsi, de mètre en mètre, jusqu'au fond des trous. Alors on réinstallait au fond les machines, pour en percer de nouveaux.

La figure 129, dans laquelle on n'a représenté qu'une seule perforatrice, supportée par son aftut, avec la conduite d'air comprimé, donne une idée de l'installation du forage d'un puits de pétrole en Pensylvanie.

Comme la plupart des inventeurs, Georges Leschot n'a réalisé aucun avantage pécuniaire de sa découverte. Nous avons dit que, trop absorbé par ses travaux d'horlogerie pour s'occuper d'exploiter cette machine, il avait transmis ce droit à son fils Rodolphe. Ce dernier avait créé à Paris, vers 1 867 , une Compagnie, pour l'exploitation de la découverte de son père. Mais la mauvaise foi du gérant empêcha la réussite de l'entreprise. Rodolphe Leschot étant mort, en 1875, Georges Leschot ne s'occupa plus de sa machine, et laissa les exploiteurs user de ses procédés sans les inquiéter, ni s'en inquiéter. Les querelles et les procès étaient antipathiques à la nature bienveillante et généreuse du savant horloger génevois.

Le percement au diamant noir est aujourd'hui devenu plus rare, par suite de l'augmentation de prix de ce minéral. Depuis 1862, il a sextuplé de valeur, et, en même temps, les diamants qui sont applicables à la perforation, sont devenus moins abondants.

Malgré ces obstacles, le procédé découvert par Georges Leschot demeure acquis à l'art du mineur, comme un des moyens les plus prompts et les plus sûrs pour exécuter des sondages dans les roches dures, et surtout pour creuser des puits verticaux. Abandonné depuis plusieurs années pour la perforation des tunnels, ce procédé a rendu d'éminents services, dans ces dernières années, pour des recherches d'exploitation minières, ainsi que pour le percement des puits ou trous de sonde. Comme il est dit plus haut, on s'en sert avec succès, dans ce but, aux

États-Unis d'Amérique, en Angleterre et dans qiielqnes pays allemands.

En 1875, on perça à Rheinfelden, en Suisse, pour des recherches de mines de houille, un trou de sonde, dans des terrains difficiles, et à travers des couches de grès, et on arriva jusqu'à 1,422 pieds anglais, dans un temps remarquablement court, par l'emploi du perforateur Leschot. Le succès de cette opération a démontré l'importance de cette découverte industrielle.

Une invention secondaire, due à M. Aider, constructeur mécanicien, ;i Genève, mérite aussi d'être citée. Connaissant les applications du diamant noir faites par Georges Leschot, M. Aider a eu l'heureuse pensée de se servir d'un petit burin tournant, armé d'une pointe en diamant, pour accélérer le rayonnage des meules de moulin, opération qui a acquis une certaine importance industrielle.

En 1876, \^ Société des arts de Genèce, à l'occasion du centenaire de sa fondation, décerna une médaille d'or de 500 francs à Georges Leschot, pour l'invention de sa machine perforatrice à diamant.

Ne doit-on pas regretter que cette remarquable invention, qui a tant abrégé le travail d'excavation dans les tunnels où les roches sont dures et résistantes, n'ait donné aucun bénéfice à la famille de l'inventeur ?

Mais il est temps d'arriver à la description précise de la macJiine perforatrice à rotation., qui, sous le nom, mal justifié, on vient de le voir, de machine de Brandt, a opéré l'excavation des i)arties du tunnel de l'Arlberg situées du côté Ouest.

La machine Drandt n'est autre chose que la machine Leschot, dans laquelle les diamants sont remplacés par des pointes d'acier, plus grosses, et la pression de l'eau augmentée proportionnellement dans son intensité.

L'outil perforateur a la forme d'une tarière annulaire, de 8 centimètres de diamètre, qui est énergiquement pressée contre la roche, et, en même temps, animée d'un mouvement de rotation. Le premier de ces deux effets, c'est-àdire la compression de l'outil contre la roche, résulte de l'action de l'eau comprimée dans un cylindre qui constitue la culasse du porte-outil.

La figure 130 représente la machine perforatrice de Brandt à pointes d'acier, telle qu'elle a été employée pour la perforation du tunnel hélicoïdal de Pfaffensprung, sur la rampe nord du chemin de fer du Saint-Gothard.

Le mouvement de rotation est donné à l'outil par une roue dentée, calée sur le cylindre formant culasse du porte-outil, et actionnée par une vis sans fin transversale, mise en mouvement par deux petites machines hydromotrices, disposées de part et d'autre. Le nombre des révolutions de l'outil perforateur varie de 5 à 12 par minute, selon la nature de la roche.

Contrairement aux machines perforatrices à percussion, telles que celles de Dubois et François, ou de Ferroux, qui sont indépendantes et peuvent se placer sur l'affût à différentes hauteurs, la machine Brandt est supportée

par une seule colonne, formée de deux parties cylindriques, s'emboîtant l'une dans l'autre, comme les deux parties d'un étui. L'eau, avec la pression que lui donne la hauteur de sa chute, arrive à l'intérieur de la colonne, et lapresse contre les parois du rocher. Cette colonne horizontale, le long et autour de laquelle se meuvent les deux perforatrices du front d'attaque, est supportée ellemême par un petit affût roulant. La perforatrice se place complètement en avant de la colonne, à laquelle elle est reliée au moyen d'une articulation universelle. Cette disposition ingénieuse est due à M. Moser; primitivement, la perforatrice était supportée par une colonne verticale.

Toutes ces dispositions mécaniques se voient sur la figure 130.

Les tuyaux qui forment

la conduite d'eau comprimée, sont assemblés au moyen de'manchons à vis, de manière à comprimer un anneau en cuivre interposé, dans lequel s'enfoncent les bouts tranchants des tuyaux. A vingt mètres environ derrière le front d'attaque, la conduite d'eau se termine par une valve, d'où

part un tronçon spécial, qui doit être démonté avant chaque explosion.

Voici dans quelles conditions pratiques le procédé d'attaque rotative des roches par la machine Brandt, imitée de celle de Georges Leschot.a étémisen usage pour le percement du tunnel de l'Arlberg, au côté Ouest du percement.

L'eau, avec la pression nécessaire, était fournie, pour les installations provisoires, par deux pompes à haute pression, actionnées par une turbine.

. — .MACHINE DE BRANDT A 4 FORETS, EMPLOYÉE AU PERCEMENT DU TUNNEL DE L'aP.LBERG (cOÏË OUEbT^

Girard, verticale. Cette turbine, qui a 2"", 50 de diamètre, fait 160 tours par minute, et utilise la chute de 85 mètres. Les pompes d'eau fortement comprimée ont des pistons différentiels de 48 et 68 7" de diamètre; leur course est de 0",40 et ils font 64 tours par minute. Chaque pompe fournit par seconde 2 litres d'eau à une pression de 90 à 100 atmosphères.

La conduite d'eau de pression se compose de tubes en fer, de 70 "/"^ d'ouverture et de 6 1/2 d'épaisseur de paroi. Il a fallu agrandir ces

installations au moyen de quatre nouvelles pompes du même système, mues par deux turbines, lesquelles utilisent la chute de 180 mètres.

Les perforatrices Brandt étaient assujetties sur une colonne horizontale pressée contre les parois de la galerie. L'appareil était lié à un chariot.

La figure 131, dessinée d'après une photographie, reproduit exactement la machine dont il est question.

Ne pouvant utiliser, comme on le faisait au côté sud, la ventilalion produite par l'air servant à la perforation, on aérait, ainsi que nous

Fie. 132. — CHANTIER A I.ANGEN

l'avons dit, à l'aide de ventilateurs centrifuges, actionnés par des turbines Girard. Ces machines étaient établies au chantier au-dessous du tunnel, et l'air de ventilation arrivait dans le tunnel par un tube en tôle, de 0'°,50 de diamètre, avec une pression d'un tiers d'atmosphère effective.

Les machines du côté ouest ont été construites par les frères Sulzer à Winterthiir (Suisse).

Les installations provisoires établies par l'administration des chemins de fer de l'État, ont coûté :

Au côté Est 777 500

Au côté Ouest 800 000

Les installations complémentaires avaient été prévues à :

Côté Est 1200000

Côté Ouest l iOOOOO

FiG. 133. — CIIAMIELI A SAINT-ANIOIKE

Les installations complémentaires ont été établies par l'entreprise du tunnel, aux frais de TÉtat et d'après ses plans. Ces installations furent prêtées gratuitement aux entrepreneurs, pendant la durée des travaux.

Les transports de déblais se faisaient des deux côtés, sur des rails de 0°',70 d'écartement et dans des wagons solides, cubant environ deux mètres cubes de déblais désagrégés. Les débris des explosions étaient chargés dans les wagons, au moyen de corbeilles en fer en forme de cuvette, procédé,

utilisé précédemment au Saint-Gothard. Pendant le travail de la perforation, les wagons étaient remisés sur une voie d'évitemenl, à une distance de 100 mètres du front de taille.

On lira avec un intérêt spécial quelques données sur les prix d'unités du devis qui a servi de base aux soumissions, après la conclusion du compte définitif.

Les frais totaux du tunnel avaient été estimés à33,888,750 francs, ce qui,

pour une longueur de 10,270 mètres, eût donné 3,300 francs par mètre courant. Mais cela ne suffît pas, et dans la séance du parlement autrichien du 14 février 1884, le crédit de 89 millions de francs accordé pour la construction de la ligne de l'Ariberg, fut porté à 103,230,000 francs. En première ligne c'est le tunnel de l'Ariberg qui participa à cette augmentation pour la somme de 8,750,000 francs. Ensuite pour les achats de terrains 1 1/2 million de francs ont été prévus, puis pour les travaux de terrassement sans les tunnels 3 millions ; pour la voie, l'installation du service hydraulique,

les constructions, et les gares de raccordement, 1 millon de frais en plus.

Le prix des 10,270 mètres du tunnel s'est donc élevé à 42,638, 750 francs, soit à 4,151 .78 le mître courant.

Ainsi, ce tunnel dont on avait annoncé à grand bruit le prix modéré d'exécution, dont la longueur n'était que les deux tiers environ de celui du Saint-Gothard, où la force hydraulique n'a pas fait défaut, où la profondeur du tunnel sous la montagne n'était que les deux tiers de celle du Saint-Gothard, et où, par conséquent, la chaleur n'a pu nuire aux ouvriers, ainsi qu'au prix de l'exécution, aura coûté, en dernier résultat, à peu près le môme prix, par mètre courant, que celui qui fut exécuté par l'illustre •entrepreneur Louis Favre, victime des erreurs de sa Compagnie et du mauvais vouloir de son ingénieur en chef.

Inauguration du tunnel de l'Arlberg. — Importance de celte nouvelle ligne pour les intérêts français. — Son utilité pour les communications rapides de l'Autriche avec les pays voisins.

On avait d'abord calculé que le percement du tunnel ne pourrait être terminé qu'au mois de février 1885, tandis que, le 5 novembre 1883, les ouvriers de Saint- Antoine et ceux de Langen pouvaient se tendre la main, à travers le dernier diaphragme de terre éventré par la poudre. C'est le 14 juin 1880 qu'avait été donné le premier coup de pioche de forage : la jonction a donc été terminée en 3 ans et 5 mois.

Les deux entrepreneurs qui s'étaient chargés de ce travail avaient, comme nous l'avons dit, appliqué chacun un système différent. M. Geconi (côté Est), se servait du système à percussion avec la machine Ferroux, qui avait déjà fait ses preuves au percement du Saint-Gothard ; MM. Lapp frères (côté Ouest) employaient les forets rotatifs de Brandt.

Les appareils Ferroux ont traversé un espace plus long que les machines Brandt; mais MM. Lapp frères n'employaient que quatre forets, tandis que M. Geconi en employait huit, et ils ont rencontré, surtout à l'origine, de sérieuses difficultés de terrain. D'après des calculs approximatifs, les appareils Ferroux ont traversé 5,500 mètres, et ceux du système Brandt 4,700 mètres.

Les déblais provenant du forage, ont atteint 1,000 mètres cubes par 24 heures; il a fallu introduire journellement, dans le tunnel, 500 mètres cubes de matériaux pour le revêtement, et on y a employé 800,000 kilogrammes de dynamite.

Le nombre d'ouvriers employés pendant les premiers six mois, au côté Est, fut de 250 à 700 ; l'année suivante, de 1 ,041 à 1 ,453 ; dans les derniers mois, de 2,000 environ. Sur le versant occidental, le chiffre d'ouvriers varia dans la première année, entre 242 et 986; dans la deuxième année, de 1,000 à 1,450; dans la troisième, de 1,900. Dans les dernières journées, on avait 2,800 ouvriers, de ceux dits on chantier.

LE TUN.XEL DE L'AULBEUG 39;;

Les entrepreneurs s'étaient engagés à progresser, en moyenne, de G" 60 par jour, et ils avaient accepté le payement d'une amende de 1,700 francs

FlG. 13j. — WIESDERO, SUR LE CHEMIN DE FER DE l'aKI.BERG

par jour de retard, au delà du délai fixé. De janvier 1881, épocpie du commencement des travaux, au 30 septembre 1882, on s'était avancé, du côté Est, de 2,976 mètres, et du côté Ouest, de 2,643 mètres, soit en tout 5,619 mè-

très, OU 8", 80 par jour, en moyenne. Pendant le mois de février, on marcha encore plus vite : 4", 68 du côté Est et 4°, 74 du côté Ouest. A la fin de ce même mois, on avait enlevé déjà 429,000 mètres cubes de déblais et exécuté 121,000 mètres cubes de maçonnerie. Tout le travail était terminé huit mois après.

On peut juger, par ces quelques chiffres, des progrès accomplis dans le percement des tunnels, depuis les travaux du mont Cenis.

C'est le 19 novembre 1883 qu'eut lieu l'inauguration officielle du nouveau tunnel destiné à faciliter les relations rapides de l'Autriche sur son propre territoire et avec les pays limitrophes. Nous n'entrerons dans aucun détail particulier sur ces fêtes, dont le caractère est toujours à peu près le même, et dont nous avons épuisé l'intérêt à propos des deux inaugurations des tunnels du mont Cenis et du mont Saint-Gothard. Les banquets et discours obligés firent le fond de cette solennité. Nous nous contenterons de représenter, par un dessin, la décoration de la gare de Saint-Antoine, au moment de l'arrivée des invités du monde officiel des chemins de fer autrichiens.

Le tunnel de l'Arlberg n'est pas, d'ailleurs, le seul ouvrage intéressant delà nouvelle voie ferrée dont il fait partie. Les deux sections de la ligne aboutissant au tunnel, c'est-à-dire celles de Saint-Antoine à Landeck et de Bladenz à Langen, ont nécessité des ouvrages d'art remarquables. On y trouve nombre de petits tunnels, de viaducs, de ponts et d'aqueducs; des abris pour les avalanches, des muraillements épais contre la poussée des terres ou des neiges, etc. Sur la section de Pians-Strengen, par exemple, on rencontre d'abordunviaduc de 60 mètres de longueur, unmurde soutènement de 40 mètres de hauteur, un second viaduc à 4 arclies de 10 à 12 mètres d'ouverture, un mur de 30 mètres d'élévation, deux autres viaducs, comptant, respectivement, 7 et 5 arches à claire-voie, de 8 mètres d'ouverture chacune ; enfin un viaduc de 190 mètres de longueur à 7 arches, dont celle du milieu mesure, à elle seule, 120 mètres d'ouverture.

La voie ferrée du Saint-Gothard aurait pu faire une concurrence redoutable à cette nouvelle ligne si une convention avantageuse n'était intervenue entre la Suisse et l'Autriche. Aux termes de cette convention, conclue entre l'Autriche d'une part, et le gouvernement et les Compagnies suisses, de l'autre, tout tarif à concéder au chemin de fer du Saint- Gothard, pour le trafic vers la Suisse et vice versâ, ainsi que pour le transit, sera également accordé au railway de l'Arlberg.

L'achèvement de cette ligne fournira la voie la plus directe et la plus éco-

noniique pour l'exportation des produits de l'Autriclie-Hongrie, de la Roumanie et de la Russie, vers la France et la Suisse.

Ajoutons que le tunnel des Alpes Tyroliennes ouvre économiquement la voie terrestre de l'Occident à l'Orient, sans faire, comme la ligne du Saint-Gothard, une concurrence directe au transit français. La France profitera, comme les autres pays voisins, de cette nouvelle voie de communication, qui va mener, sans rompre charge les marchandises elles voyageurs de l'occident de l'Europe vers Trieste, Venise, Vienne, Buda-Pesth, Gonstantinople.

La distance entre Trieste, la Suisse, l'Allemagne du Sud etIaFrance, sera ainsi raccourcie de 200 kilomètres.

La ligne du Vorarlberg, qui unit le Tyrol autrichien à la Suisse de l'Est el du Nord, et qui établit un chemin direct entre l'Autriche et les pays de l'Occident, s'est imposée, pour accélérer les relations des peuples du centre de l'Europe avec ceux du Midi et de l'Occident, comme s'imposera bientôt le quatrième percement des Alpes, qui est depuis quelque temps à l'étude, pour relier la France et la Suisse à l'Italie, parle mont Saint-Bernard, le Simplon, ou le mont Blanc. Le travail considérable de cette nouvelle trouée des Alpes sera grandement facilité par l'expérience acquise et les appareils mécaniques qui ont été inventés et mis en œuvre dans l'exécution des trois tunnels du mont Genis,du mont Saint-Gothard, de l'Arlberg, dont nous avons présenté, dans ce volume, le tableau historique et technique.