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Wikigeotech:Sondages et prélèvements

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Version du 20 juin 2014 à 06:56 par Yasmina Boussafir (discuter | contributions)

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Cet article est consacré aux techniques de sondage[1]. Il présente successivement les principales caractéristiques d’une machine, le type d’information recueilli et les étapes du déroulement d’une campagne de reconnaissance. La définition de la nature des données à acquérir, du maillage et des profondeurs des investigations relèvent de la conception de l’étude et n’est pas abordée ici.

Sommaire

Évolution des techniques - principales caractéristiques d’une machine de sondage

Principaux organes d’une machine de forage(matériel pour reconnaissance géotechnique – source Sédidrill)

L’intégration des progrès techniques en matière de systèmes hydrauliques s’est traduit par la conception de machines plus compactes et légères, limitant les tâches et donc les contraintes d’utilisation (exemple double mors pour désaccoupler les trains de tiges…). Le pilotage par des dispositifs hydrauliques a également permis une plus grande finesse dans les commandes (plus de progressivité permettant d’améliorer le pilotage de la machine) et un retour d’information plus riche sur le fonctionnement (manomètres renseignant les régimes de fonctionnement de la machine).

En contre partie, il apparaît une tentative de tout faire avec des machines qui se veulent polyvalentes mais qui peuvent présenter des limites de puissances pour mettre en oeuvre certaines techniques.De plus, il convient de noter que les systèmes hydrauliques « lissent » pour partie le comportement des machines (le ressenti en terme de bruit, vibration, … n’est plus aussi « explicite » qu’avec des systèmes mécaniques et l’information perçue par l’opérateur s’en trouve diminuée d’autant).

Enfin, les impératifs de sécurité ont conduit à la mise en place d’un certain nombre de systèmes de protection qui ne permettent plus des modalités de fonctionnement extrême qui pouvaient apporter des renseignements précieux (système anti-chute lors de la traversée de vide franc). La figure n°1 permet de d’illustrer sommairement les différents organes constitutifs d’une machine de sondage, qui sont évoqués dans la suite du texte. Les mesures de sécurité à respecter pour mettre en oeuvre les matériels présentés ne seront pas évoquées, pour ce faire, on pourra se reporter aux documents normatifs appropriés : NF EN 791+A1[2] et NF EN 996+A3[3].

Données de sondages et prélèvement d’échantillons

Lors de la réalisation d’un sondage, une partie des informations recueillies sur les terrains en place provient du fonctionnement de la machine (travail de l’outil et fonctionnement des organes en surface) et une autre partie est issue de l’examen des matériaux prélevés :

  • Les techniques de forage employées sont étroitement conditionnées par la nature lithologique des terrains (sols, roches) et par l’objectif du sondage (prélèvement d’échantillons, description géologique, mise en place d’instrumentation, …). Dans certains cas, le fonctionnement de l’ensemble machine-outils, fait l’objet d’une analyse spécifique (enregistrement des paramètres pour les sondages destructifs), dans d’autres cas aucun enregistrement spécifique n’est réalisé ; cependant les conditions de réalisation sont

toujours riches d’information sur les terrains traversés et méritent d’être relevées (cadence d’avancement, pertes éventuelles lors d’usage de fluide, refus …).

  • Selon les techniques mises en oeuvre, les échantillons prélevés peuvent fournir des renseignements sur la nature et l’état des sols et des roches en place. La norme EN 1997-2[4] définie 3 catégories de prélèvement selon les caractéristiques des échantillons recherchés (Figure n°2) :
    • Les méthodes de prélèvement de catégorie A visent à obtenir des échantillons très peu voire non remaniés permettant d’accéder à des paramètres d’état tels que la teneur en eau et l’indice des vides in situ (classe d’échantillon 1 ou 2). Il s'agit typiquement des prélèvement par carottage par exemple, utile pour définir des propriétés mécaniques ;
    • Les méthodes de prélèvement de catégorie B permettent au mieux d’obtenir des échantillons de classe 3 qui contiennent tous les constituants des sols en place et donnent la teneur en eau naturelle. Ce sont en général les prélèvements à la pelle mécanique ou à la tarière qui entrent dans ces catégories ;
    • Les méthodes de catégories C ne permettent pas d’obtenir des échantillons de classe autre que 5 pour laquelle seule la succession des couches en place peut être retrouvée . Les cuttings prélevés par sondages destructifs correspondent à cette dernière catégorie.
Classe qualite prelevement.bmp

La norme ISO 22475-1[5] précise, quant à elle, les catégories de prélèvements susceptibles d’être obtenues avec les différentes techniques de sondages selon la nature des terrains rencontrés. Deux tableaux distincts sont présentés : un dédié aux sols (Fig. n°3) et un aux roches.

Classe categorie forage 22475 1A.bmpClasse categorie forage 22475 1B.bmp

Déroulement d’une campagne de reconnaissance

Commande

Dans le cas d’une prestation sous-traitée, le cahier des charges de consultation fournira en plus de la consistance des reconnaissances, tous les éléments nécessaires à la bonne perception par les entreprises des difficultés susceptibles d’être rencontrées (contexte géologique prévisible, éventuelles contraintes environnementales, conditions d’accès et horaires de travail, …).

Les critères de jugement de l’offre seront également précisés et pourront notamment porter sur les moyens que l’entreprise compte mettre en oeuvre pour atteindre les objectifs assignés à la campagne de reconnaissance (type de matériel, méthodologie d’exécution, expérience des personnels (qualification et curriculum vitae), contrôle interne, …).

Démarrage de chantier

Une fois l’entreprise retenue, préalablement au démarrage de chantier, une réunion réunissant l’entreprise, le maître d’oeuvre et son conseil technique doit permettre d’examiner les points clés susceptibles de conditionner la qualité des reconnaissances tels que :

  • les conditions d’accès (débroussaillage, autorisations spécifiques, contraintes environnementales, …) ;
  • les modifications éventuelles d’implantation des points de sondages et leur implication (présence de réseaux, données nouvellement acquises, …) ;
  • le contexte géologique prévisible et éventuellement les matériels à mettre en oeuvre de façon spécifique (typologie de matériel plus spécifiquement adapté au contexte, y compris type de fluide de forage selon les conditions environnementales …) ;
  • les conditions de rebouchage (en domaine aquifère en particulier) et le nivellement (x, y et z) des points effectivement réalisés. Pour des configurations particulières des tolérances maximales en matière de déviation de forage pourront être imposées.

Contrôles

Le détail des points sensibles à contrôler pour assurer la bonne exécution des sondages, est repris dans les articles des sondages carottés, des sondages à la tarière, et des forages destructifs.

Cependant, il convient de préciser que les visites sur sites ont principalement deux objectifs :

  • Vérifier la bonne application des préconisations du CCTP, des référentiels techniques et règles de l’art (typologie et qualité des matériels, modalité d’exécution, condition de rebouchage dans le cas d’environnements sensibles …) ainsi que le respect des délais ;
  • Intégrer les constatations de terrains susceptibles de modifier le déroulement voire le contenu de la campagne de reconnaissance (découverte d’aléas non intégrés dans le modèle géologique initial).


La fréquence des contrôles sur site est ajustée en fonction des cadences de réalisation et du caractère plus ou moins sensibles des sondages exécutés. Elle permet de répondre aux objectifs précisés ci-dessus et comportera a minima 2 passages hebdomadaires.

Exploitations

Pour être complète l’exploitation d’un sondage de reconnaissance doit intégrer l’examen des conditions de réalisation et l’analyse des résultats et échantillons obtenus.

Les conditions de réalisation sont consignées par le sondeur lors de l’exécution et lors de contrôles inopinés dans le cadre du suivi de la campagne. Les données recueillies portent sur les matériels et techniques mis en oeuvre (machine et outils), les difficultés de réalisation et autres anomalies rencontrées (refus prématurés, blocage ou casse d’outils, perte de fluide de forage, arrivée d’eau…tels que décrits en annexe B de la norme ISO 22475-1). Sur site le sondeur réalise également une description des terrains rencontrés.

A l’issue de la campagne, le chargé d’études s’approprie et valide les données consignées lors de l’exécution. Un nouvel examen des échantillons et des principaux résultats de sondages permet notamment de préciser la lithologie et la stratigraphie des terrains traversés. Cette analyse est associée aux résultats des essais en place et fait l’objet d’une fiche de synthèse pour le sondage considéré.

Consistance des reconnaissances

La consistance de la campagne de reconnaissance est établie pour répondre aux objectifs fixés par l’étude géotechnique. Le choix des moyens à mettre en oeuvre dépendra de plus de la nature des terrains présents.

A titre d’illustration, la figure n°4 donne, en fonction des principales études spécifiques à engager dans le cadre d’une infrastructure linéaire, les typologies de sondages à réaliser selon la nature des informations à acquérir.

Classe sondage selon objectif.bmp

Références

  1. Philippe Reiffsteck, Daniel Lossy, Jean Benoit "Forages, sondages et essais géotechniques in-situ - Les outils pour la reconnaissance des sols et des roches" Ed. Presses des Ponts. 2012
  2. NF EN 791 +A1 "Appareils de forage - Sécurité" mai 2009
  3. NF EN 996 +A3 "Matériel de battage - Prescriptions de sécurité" juin 2009
  4. NF EN 1997-2 "Eurocode 7 : calcul géotechnique - Partie 2 : reconnaissance des terrains et essais." septembre 2007
  5. NF EN ISO 22475-1 "Reconnaissance et essais géotechniques − Méthodes de prélèvement et mesurages piézométriques − Partie 1 : Principes techniques des travaux." mars 2007
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