SONDAGES
Ce qu'on entend par un sondage. — 8ondages par percussion, à tigrs rigides ou à la corde. — Sondages par rodage.
57. L'art du sondeur, art que les ingénieurs attachés au\ exploitations de mines sont appelés à appliquer dans le cours de leur carrière, et qu'ils doivent par conséquent posséder, consiste à forer à travers les terrains superposés aux gisements recherchés, un puits d'un petit diamètre, au moyen d'appareils qui agissent par percussion ou par rodage, et qui s'ajustent à I extré^ mité d'une série de tiges, de longueur uniforme, vissées les unes aux autres et plus rarement assemblées par enfourchement.
Les détritus provenant du battage ou du rodage sont extraits soit par des outils cureurs spéciaux, soit au moyen d'un entrainement obtenu par un courant d'eau ascendant. Dans le premi^ cas, les appareils de curage s'ajustent à la place des outils per* cusseurs ou rôdeurs, ce qui nécessite le dévissage et le revissa^e de toutes les tiges, opération toujours longue quand il s'agit d un sondage profond.
Une variante de ce procédé consiste dans la substitution d'une corde aux tiges, soit pour le battage, soit pour le curage. Ce système, applicable à des terrains solides et peu inclinés, est conno sous les noms de sondage à la corde ou de procédé chinois.
Dans les terrains ébouleux^ le trou de sonde doit être armé d'un tubage formé de tuyaux en tôle de fer ou de zinc ou même en cuivre rouge. Quand le tubage est provisoire, on fait usage de tuyaux en tôle mince de 2 à 5 millimètres d'épaisseur auxquels on donne le nom de tuyaux de retenue; quand le tubage est définitif, ce qui a toujours lieu, par exemple, pour les puits artésiens, on emploie des tuyaux en tôle forte de 4 à 10 millimètres d'épaisseur suivant les diamètres, et souvent on a recours à la tôle de zinc ou au cuivre rouge.
Des appareils spéciaux, de forme variée, servent à retirer en cas d'accident, de rupture d'outils ou de tiges, de détérioration ou de déformation de tuyaux, les pièces qui entravent la poursuite du forage.
§ 3. — 4° Sondages par percussion.
Tiges et accessoires.
ô8. Les tiges sont, ou bien en fer carré de bonne qualité, de 27 à 54 millimètres de côté, et de S à iO mètres de longueur, ou bien en bois de sapin de 6 à 10 centimètres d'équarrissage et au-dessus et de 10 à 12 mètres de longueur; on réserve les tiges en bois pour les grandes profondeurs.
Les figures 33, 34 et 35, planche IV, représentent les différents nodcs d'assemblage des tiges.
La figu re 33 montre comment se fait l'emmanchement des Jges en fer par enfourchement, au moyen d'un tenon saisi entre es deux branches d'une fourchette à laquelle il est lié par deux >u trois boulons. L'assemblage à vis représenté figure 34 est ^référé; chaque tige se termine à sa partie supérieure par une ^mbase surmontée d'une partie cylindrique portant six ou sept las de vis à filet triangulaire, et à la partie inférieure par un reniement et une cavité taraudée destinée à recevoir la partie
5i CHAPITHE II.
filelée de la lige suivante. La figure 35 montre comment s'assemblent les tiges en bois.
Une clef de retenue (fig. 36) sert à saisir successivement chaque tige par son embase, au moment où celte embase se présente au niveau du sol, et maintient ainsi la colonne pondant l'opération du vissage et du dévissage des tiges; cette dernière opération s'exécute à l'aide d'une clef ordinaire à long manchr (fig. 37), qui embrasse la partie carrée de ces tiges.
Chaque lige, au moment où on l'assemble ou la désassemble avec celle que maintient la clef de retenue, est suspendue à ud cable par une fausse-téte (fig. 38\ ou par un pied-de-bœvf
(fig. 39).
Pendant le baltage, un mouvement de rotation est imprime aux tiges par la manivelle (fig. 4^0) que l'on manœuvre à bras, avec beaucoup d'attenlion.
La première tige se termine au jour par une tête qui sert à la suspendre au levier de hallage ou au câble de remonte; celte tête doit pouvoir tourner sans tordre le cable ou la chaîne de suspension. La figure 41 représente une télé simple munie d un anneau tournant. Les figures 42 et 43 représentent des télés à vis permettant de racheter constamment l'importance de l'approfon* dissemcnl du trou de sonde pendant la durée du battage.
AppareUs à chute libre.
59. L'emploi des tiges en fer pour les sondages qui s'exécutent à de grandes profondeurs, donnerait lieu à un poids considérable qui fatiguerait, outre mesure, les tiges inférieures et les outils percusseurs ou trépans. Le sondeur Kind, à qui l'on doit de remarquables perfectionnements dans le matériel de forage, a écarté celle difiiculté en intercalant entre l'outil de percussion et les tiges, un appareil à coulisse représenté (fig. 44, 4S et A6\ I permettant au trépan de se détacher spontanément des tiges à un moment donné et de retomber librement au fond du trou ave^
la vilesse due à la hauteur de sa chule. Le disque a formé de (rois rondelles de cuir fixées entre deux platines de tôle, et les débordant un peu, a sensiblement le diamètre du trou de sonde et subit de la part de l'eau qui remplit ce trou de sonde une poussée de bas en haut quand il descend et un effort en sens inverse quand il remonte. 11 actionne les deux branches 66 d'un déclic qui peut retenir ou laisser échapper le bouton c par lequel se termine le porte-outil. Pendant la remonte des tiges, la pression exercée par Feau de haut en bas s'oppose à l'ouverture des branches inférieures du déclic, mais dès que les tiges redescendent, le disque retardé dans sa descente par la pression que l'eau exerce alors de bas en haut, agit sur les branches du déclic qui fonctionne et abandonne à sa libre chule l'appareil de percussion.
D'autres dispositions ont été imaginées pour remplir le même but par M. Esche, MM. Degousée et Laurent et M. Dru; j'y reviendrai lorsque je traiterai la question du forage des puits de mine, c'est-à-dire des trous de grand diamètre.
Pour prévenir le fouetlement des tiges, on les munit d'un système de guides à claire-voie (fig. 47) ou composés de cylindres en bois évidés, n'offrant au passage de l'eau qu'une faible résistance, et l'on fixe à la partie inférieure de la tige un guide spécial, appelé parachute (fig. 48), formé d'une sorte de chapeau de cuir et destiné à ralentir la chute d'une longueur de tige ainsi année qui viendrait à se détacher accidentellement.
Trépans.
«•• Les outils percusseurs ou trépans affectent les différentes formes représentées (fig. 49 à 5i) appropriées à la nature et à la dureté des terrains à entailler, comme aussi au diamètre du trou de sonde. La figure 52 montre une disposition applicable aux trous de sonde commencés à un diamètre de 0™,50 à 0",60; ces dimensions exigent que le tranchant de l'outil soit composé de
plusieurs assemblages faciles à réparer et à remplacer par des pièces de rechange.
Le trépan rubané (fig. 53) qui agit par rotalion sert à désagréger les sables et à préparer le curage.
Le bonnet carré ou casse-pierre (fig. 54) est employé pour briser ou pour refouler dans les parois les corps durs tombés au fond du trou de sonde.
Aléseurs et élargisseurs.
et. L'action des outils indiqués au numéro précédent e5t complétée par celle des appareils aléseurs et élargisscui^. Le> figures 55 et 56 représentent deux alésoirs. Les figures 57 et 38 montrent comment fonctionnent les élargisseurs de Kind, dans le cas où il s'agit de forer au-dessous d'une partie déjà tubéc un trou d'un diamètre supérieur au diamètre intérieur du tube: Fiin de ces outils fonctionne en battant de haut en bas, l'autre (figoT agit de bas en haut pour abattre l'anneau circulaire formant I saillie sur laquelle repose la base du tubage.
Outils servant au curage des trous de sonde et à la prise des témoins.
e». Les débris accumulés au fond du trou de sonde sont retirés, après chaque battage, par des appareils de curage qui m rangent en deux classes. Dans la première, on opère par rotation et Ton se sert de tarières ou cuillères. La figure 59 représenie la tarrière ordinaire. La tarrière représentée (fig. 60) convient également pour entailler le terrain dans les argiles; elle porte le nom de cuillère à glaize; la (fig. 01) montre une disposition qui est applicable aussi à l'entaillage et au curage des matière? légèrement arénacées ; elle est connue sous le nom de trépan
rubané.
La seconde classe d'outils cureurs comprend la cloche à boulé et la cloche à soupape (fig. 62^ 63 et 6i) ; ces appareils s em-
ploient comme les trépans en battant et peuvent être descendus à la corde au fond du trou de sonde, ce qui évite les perles de temps dues au vissage et au dévissage des tiges.
L'appareil que représente la figure 65 porte le nom de ren/îcateur; il permet d'obtenir, après coup, un échantillon des terrains traversés à une hauteur quelconque, au moyen d'un système de griffes gg qui grattent les parois du trou de sonde et enlèvent des déhris qui s'accumulent dans une cloche inférieure.
Enfin, on peut, à l'aide d'un trépan annulaire ou découpeur (fig. 66 et 67), isoler une carotte cylindrique du terrain et la couper avec une sorte d'emporte-pièce (fig. 68), qui la détache, par suite de la pression latérale qu'exerce un coin dont renfoncement est produit par le poids des tiges. Si Ton a eu soin, tout d'abord, de repérer ce témoin par quelques coups battus avec un trépan ordinaire, on pourra l'orienter lorsqu'il arrivera au jour et obtenir ainsi des indications précises sur la direction et Tinclinaison du terrain traversé.
OutUs qui servent en cas d^accldents.
•3. Les instruments qui servent ordinairement en cas d'accidents sont les suivants :
i<> La earoco/e (fig. 69) qui saisit au-dessous du renflement une tige brisée dans le trou de sonde, et permet de la remonter au jour.
2« La cloche à écrou (fig. 70) qui coiffe la tige lorsqu'elle a été brisée un peu au-dessous de remmanchemenl; cet appareil porte un écrou conique dont les filets mordent sur la tige à retirer.
3® Le tire^bourre (fig. 71) qui agit comme la cloche à écrou et permet aussi de retirer les corps durs tombés au fond du trou.
4® L'accrocheur à pinces (fig. 72) qui remplace la cloche à écrou lorsque la tige à retirer n'est pas retenue par un outil engagé au fond et qu'elle tourne ainsi trop facilement.
b^ La navette de Kind (fig. 73) et Varrache-^tuyaux à coim d'jélberti (fig. 7i), qui servent à Textraction des tubes détérioré ou déformés.
Le premier de ces appareils se compose d'un bloc de bois de forme ovale qu'on descend en même temps qu'un tuyau cylindrique dont ce bloc ferme l'extrémité inférieure. Le tuyau est rempli de sable graveleux; en le soulevant^ le sable s'écoule et se coince entre la navette et le tube à arracher. Dans le second système, le serrage contre le tube à ramener au jour est obtenu au moyen d'un manchon formé de douves minces taillées en forme de coins, qu'écarte un tampon conique.
Tubage des trous de tonde.
64. Les tuyaux destinés au tubage des trous de sonde ont 2 mètres de longueur; chaque tuyau porte à sa partie supérieure une frette dans laquelle on fait entrer l'extrémité inférieure du tube suivant où elle se fixe par une double rangée de boulons qu'on matte après avoir coupé les queues. L'assemblage des tubes se fait au jour, au fur et à mesure de la descente. Les boulons d'assemblage sont descendus à l'intérieur du tuyau supérieur par une ficelle que l'on attire extérieurement avec un crochet passé par les trous destinés à les recevoir (*). Les tuyaux à descendre sont saisis extérieurement et manœuvres à l'aide d'un collier par lequel ils sont suspendus; ce collier de manœuvre se démonte en deux parties et porte des poignées qui permettent de diriger convenablement à la main les opérations.
On peut, s'il en est besoin, favoriser la descente des tubes soit
(^) On peut également fixer les tubes avec des rivets. Dans ce cas, l^opératîGe est facilitée par Tintroduction de deux coins en fonte, suspendus à des tiges j ce» coins se calent à fendroit de la rivurc.
à l'aide d'un mouton frappant un bloc de bois armé de frottes en fer, qui coiffe le tuyau supérieur^ soit au moyen d'une pression exercée d'une manière continue. Mais la colonne tubulaire^ loin de toujours présenter une grande résistance à renfoncement, nécessite souvent un effort de retenue qui exige l'emploi de tirants de suspension; c'est ce qui a lieu notamment pour les forages de grands diamètres.
Engins, chèvres et iMiraques.
•S. On peut commencer les forages profonds à bras et les terminer au moyen de la vapeur, mais il y a presque toujours avantage à recourir à l'emploi de la vapeur dès le début, car le personnel du sondage qui se compose, dans le cas du forage à vapeur, du contre-maître et de 3 ou 4 manœuvres, s'accroît d'un homme tous les 20 ou 2S mètres dans le cas d'un sondage à bras.
••• La chaîne à laquelle est attachée la tête de la sonde est actionnée pour le battage par un levier à secteur. On imprime à cet organe intermédiaire le mouvement qui détermine l'élévation de l'outil pcrcusseur, soit à bras si le sondage ne doit pas dépasser iOO mètres de profondeur, soit lorsqu'il s'agit de sondages plus importants au moyen d'un cylindre à vapeur.
•9* La manœuvre des liges s'exécute, pour les petits sondages, avec un treuil à bras, mais pour les forages d'une certaine importance, on préfère l'emploi d'un treuil à vapeur. Une machine fixe, à un ou à deux cylindres, ou une machine locomobile de quelques chevaux, rendent de grands services dans les forages que l'on veut pousser activement à d'assez grandes profondeurs.
•9. Les abords du forage sont entourés par un bâtiment simple construit en bois, la baraque.
L'engin principal qu'abrite la partie élevée de ce bâtiment est une chèvre dont l'importance et la hauteur dépendent de la profondeur que le sondage doit atteindre; pour de très-petits forages.
une chèvre analogue à celle dont se servent les maçons peut à U rigueur suffire; pour des sondages plus profonds et plus importants^ on établit des chèvres plus solides, à quatre montants e( on leur donne une grande élévation de 8 à 22 mètres; la distancf des poulies que supporte la chèvre à l'origine du trou de sonde, doit être du reste calculée de manière à laisser une hauteur utile qui soit un multiple de la longueur adoptée pour les tiges.
Dans les forages exécutés récemment par la Compagnie de< mines de Nœux et Vicoigne, on a fait usage d'une chèvre df H™,75 de hauteur; le prix de cette chèvre et de la baraque doni la planche V indique la construction, peut s'élever à environ 4.5U0 francs. Cette installation s'applique à des sondages qui peuvent aller jusqu'à 300 ou 400 mètres de profondeur.
Voici le devis de la construction et de l'installation soigner d'une chèvre de 13 mètres de hauteur et de la baraque correspondante; ce devis a été dressé par MM. Lippmann et C" pour des sondages pouvant atteindre jusqu'à 700 mètres dt profondeur.
