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Wikigeotech:Les sondages carottés : Différence entre versions

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(carottage vibratoire haute fréquence :)
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=== carottier simple : ===
 
=== carottier simple : ===
Le système se limite à un tube carottier muni d’une couronne. Lors du forage, le fluide de forage passe le long de l’échantillon qui peut également être en contact avec le tube du carottier en rotation, de telle sorte que la qualité de l’échantillon est limitée et ne permet qu’une caractérisation de la nature des sols.
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Le système se limite à un tube carottier muni d’une couronne. Lors du forage, le fluide de forage passe le long de l’échantillon qui peut[[File:carottage chaussee.JPG|right|200px]] également être en contact avec le tube du carottier en rotation, de telle sorte que la qualité de l’échantillon est limitée et ne permet qu’une caractérisation de la nature des sols.<br />
  
 
=== carottier double : ===
 
=== carottier double : ===

Version du 23 janvier 2014 à 15:52

Sommaire

Sondages carottés


principes


Le principe des sondages carottés est de venir découper un cylindre de terrain le plus intact possible afin de réaliser des observations et des essais représentatifs des formations en place. Le découpage des terrains peut être fait par fonçage ou battage (carottier poinçonneur) ou par rotation (carottier rotatif).

Matériel et Mise en œuvre


Carottage par fonçage ou poinçonnage


Cette technique consiste à venir découper les terrains et faire pénétrer l’échantillon dans l’outil par poinçonnement sans rotation. Deux méthodes sont utilisées :

  • fonçage par pression : le système de forage applique une force sur le carottier afin de s’assurer une vitesse d’enfoncement supérieure ou égale à 2cm/s aussi constante que possible.
  • fonçage par battage : l’outil est enfoncé sous l’effet de chocs générés par la tête de forage et transmis par le train de tiges. Selon la fréquence de frappe, on distingue le battage (< 2 Hz), la percussion (> 2 Hz).


Les carottiers utilisés ont des caractéristiques (géométriques notamment) adaptées à la méthodologie de fonçage et à la nature des terrains à prélever. On distinguera les techniques suivantes.

le carottier à paroi mince :

Il s’agit d’un tube d’épaisseur fine au regard de son diamètre intérieur (indice de surface inférieur à 15%) qui permet de prélever des matériaux fins. Selon les configurations, le tube du carottier peut directement servir au conditionnement de l’échantillon (tube à changer après chaque passe) ou recevoir un étui intérieur extrait en fin de passe de sondage (Fig. n°1).
1carottier paroi mince.png

Figure n°1 : Carottier à paroi mince avec et sans étui (source – Norme XP P 94-202).


carottier à paroi épaisse :

Le schéma et le principe de fonctionnement sont analogues à celui du carottier à paroi mince, mais en raison de l’épaisseur de la paroi du tube carottier cet outil peut être mis en œuvre par battage et permet de prélever des sols grenus.

carottier à piston stationnaire :

Il s’agit d’un carottier à paroi mince associé à un système de piston qui permet de prélever des sols très mous. Le verrouillage du piston commandé depuis la surface par un câble, bloque l’entrée du carottier jusqu’à la cote de début de forage (descente), permet la pénétration de l’échantillon durant la phase de fonçage et assure l’étanchéité pour éviter la chute de la carotte lors de la remontée (Fig. n°2).
2carottier piston stationnaire.png CPS TOurs 3.JPG CPS tours1.JPG
Figure n°2 : Étapes du prélèvement d’échantillons avec un carottier à piston stationnaire (dessin P.Reiffsteck, photo LRPC Blois)

carottage vibratoire haute fréquence :

Le carottage vibratoire utilise une tête de forage munie d’un moteur hydraulique qui entraîne deux masses dans des sens de rotation opposés et génère ainsi, sur le train de tiges, une force « sinusoïdale » (Fig. n°3). La fréquence de vibration peut varier de façon à optimiser la pénétration de l’outil dans le sol (généralement fréquence comprise entre 50 et 120 Hertz). Un système de double tubage permet de remonter le tube échantillonneur en fin de passe en laissant un tubage en place. Les carottes prélevées peuvent être extraites par vibration, elles sont alors recueillies dans un film plastique maintenu à la sortie du tube ou conditionnées dans une gaine équipant le tube intérieur.
Cette technique est particulièrement adaptée pour le prélèvement de sols graveleux non consolidés.

Carottage rotatif

4carottage rotatif.png
Les carottiers rotatifs sont constitués d’un tube cylindrique à l’extrémité duquel se trouve un outil appelé couronne. L’ensemble est mis en rotation et en appui par la tête de forage via le train de tige. La couronne, munie d’éléments d’abrasion (carbure de tungstène, diamants synthétiques, …), découpe le terrain qui entre à l’intérieur du tube du carottier. En fin de passe, à la remontée de l’ensemble, un extracteur rompt le contact entre la carotte et le terrain en place puis maintien la carotte à l’intérieur du tube du carottier (Fig. n°4).

Figure n°4 : Principe de fonctionnement des carottiers rotatifs

Selon la nature des terrains à prélever et la qualité des échantillons recherchés, différents carottiers rotatifs seront mis en œuvre (Fig. n°5) :

carottier simple :

Le système se limite à un tube carottier muni d’une couronne. Lors du forage, le fluide de forage passe le long de l’échantillon qui peut
Carottage chaussee.JPG
également être en contact avec le tube du carottier en rotation, de telle sorte que la qualité de l’échantillon est limitée et ne permet qu’une caractérisation de la nature des sols.

carottier double :

le système comporte un tube extérieur entraîné en rotation portant la couronne et un tube intérieur monté sur pivot en partie haute qui ne tourne pas et emmagasine l’échantillon. Le fluide de forage circule entre le tube extérieur et le tube intérieur. À l’exception des sols mous, les prélèvements réalisés par cette méthode permettent de caractériser la nature et partiellement l’état des sols (à l’exception des caractéristiques mécaniques).

carottier triple :

ce carottier ajoute au carottier double un étui amovible qui recueille l’échantillon et permet l’extraction d’une carotte directement conditionnée. À l’exception des sols mous et fins, cet outil assure le meilleur type de prélèvement et autorise la caractérisation de la nature et de l’état des sols.
Figure n°5 : les différents types de carottiers rotatifs (source – Norme XP P 94-202)

carottier à trousse dépassante :

Il s’agit d’un carottier double dont le tube intérieur est muni d’une trousse coupante qui se prolonge en dehors de la couronne fixée sur le tube extérieur. Ce système permet le prélèvement d’échantillon de meilleure qualité car découpé par la trousse coupante « fine » ; la couronne ne venant que supprimer les frottements avec le sol en place. Ce procédé est également connu sous l’appellation « carottier Mazier ».

carottier à câble :

la particularité de ce système ne réside pas dans le mode de découpage de l’échantillon, mais dans la liaison entre le carottier et la machine. Les tiges reliant la machine à l’outil sont remplacées par un tubage de section constante depuis la surface jusqu’au fond. Ce tubage est entraîné en rotation et en pression, son extrémité inférieure portant une couronne (Fig. n°X). Dans ce tubage, on descend un carottier, qui se verrouille lorsqu’il atteint sa place en bas du tubage sur des épaulements prévus à cet effet. Lorsque la passe de carottage est achevée, le carottier est déverrouillé à l'aide d’un système repêcheur (l’overshot). L’ensemble repêcheur-carottier-carotte est remonté à l’aide d’un treuil. Outre le gain de temps, le maintien du tubage en place assure la stabilité du forage.

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