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PROCEDE DE CONGELATION DE TERRAINS AQUIFERES ET PRODUIT UTILISE DANS CE PROCEDEo
La présente invention est relative à un procédé de congélation de terrains aquifères impliquant l'exécution de trous de sonde dans chacun des- quels on place un tube congélateur fermé à sa base et dans lequel on suspend un tube ouvert dit tube de descente, cet ensemble étant parcouru constamment par une saumure incongelable fortement refroidie qui rayonne son froid vers le terrain environnant.
Toutefois, entre le congélateur et la paroi de forage des irons de sonde, parfois revêtue partiellement d'un tube de revêtement, il existe un jeu de quelques centimètres remplis d'eau ou de boue d'injection dont la congélation, avec l'expansion qu'elle provpque, peut créer un danger d'écra- sement ou de rupture pour le congélateur. En outre, dans certains cas, ce der- nier pris dans deux niveaux congelés prématurément peut continuer à se contrac- ter entre ces niveaux, par abaissement progressif de la température, et finalement se rompre par traqtion, le plus souvent à 1'endroit d'un joint fileté.
Le danger d'écrasement se présente à des degrés divers suivant les circonstances : il est maximum quand une fraction de la hauteur. de la gaine entre congélateur et terrain se trouve limitée par des terrains étanches peu élastiques. Dans certains cas, si la dilatation de'la glace n'est pas absorbée par le terrain, elle se traduit en pression sur le congélateur.
La présence éventuelle d'un tube de revêtement abandonné ne peut, évidemment, qu'amplifier le danger.
Il apparaît donc hautement désirable de neutraliser l'espace annu- laire entre congélateur et terrain.
Dans ce but, suivant l'invention, on réalise entre le tube congé- lateur et la paroi du trou de forage, éventuellement encore munie d'un tube de revêtement, une gaine de produit incongelable , assurant l'indépendance du congélateur vis-à-vis de son environnement en le protégeant de la rupture,
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soit par écrasement, soit par des efforts de traction résultant des variations de température dans les terrains ou dans les tubes mêmes, ou de tout autre inconvénient résultant de la formation de glace.
L'invention se rapporte également au produit incongelable permettant de réaliser la gaine de protection ci-avant..
Un tel produit sera avantageusement constitué par du silicate de soude ou par tout autre dérivé de l'acide silicique.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après à tire d'exemple non limitatif et avec référence au dessin.
La figure représente un tube congélateur avec son tube de descente, introduit dans un trou de sonde.
Le procédé de congélation des terrains aquifères implique le forage d'une série de trous de sonde dans lequels on place deux aolonnes de tubes concentriques. Ces colonnes comprennent le tube congélateur le ferméà sa base, dans lequel on suspend un tube plus petit 2, ouvert à sa base, dit "tubé de descente".
Cet ensemble est parcouru constamment par une saumure incongelable fortement refroidie, introduite en 3 dans le tube de descente 2, et qui rayonne du froid vers le terrain en remontant dans le tube congélateur 1 pour être évacuée en 4.
Suivant l'invention, le trou de sonde 8, après rinçage, sera rempli d'un produit 7 présentant, de préférence, les différentes caractéristiques suivantes
1 ) faible variation de volume entre 15 et-25 C ;
2 ) bonne conductibilité thermique ;
3 ) densité supérieure à un ;
4 ) non-agressivité vis-à-vis du métal des tubes; ainsi que vis- à-vis des terrains à congeler ;
5 ) incongelable et sans action nuisible sur la congélabilité des terrains en contact avec le produit.
A titre d'exemple, un tel produit pourra être constitué par du silicate de soude du commerce, qui répond à toutes les conditions citées ci-dessus , ou par un autre dérivé de 1-'acide silicique.
Le procédé de congélation suivant l'invention évite, outre 1'écrasement résultant de la formation de glace entre le congélateur et le terrain, la rupture par traction dudit congélateur entre deux niveaux congelés prématurément 5 et 6 par exemple, le tube congélateur pouvant en effet, dans ce cas, continuer à se contracter entre ces niveaux 5 et 6 par abaissement progressif de la température pour finalement se rompre par traction, le plus souvent à l'endroit d'un joint. Par contre, grâce au procédé de l'inven- tion, le tube congélateur reste constamment libre de se ,contracter ou de se dilater par suite de la gaine incongelable qui l'entoure...
L'utilisation de tels produits incongelables présente encore d' autres avantages pour les travaux de congélation, notamment celui résultant de leurs propriétés de former des gels, par exemple un gel silicique, lorsqu' ils sont mis en contact avec les eaux salines du terrain ; un tel gel arrête efficacement le liquide froid qui tendrait à se répandre dans le terrain en cas d'inétanchéité d'un tube congélateur.
Il doit être entendu que l'invention n'est pas limitée aux détails donnés ci-avant mais que bien des modifications pourraient y être apportées sans sortir du cadre de la présente demande de brevet.
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AQUIFERIC LAND FREEZING PROCESS AND PRODUCT USED IN THIS PROCESS
The present invention relates to a method for freezing aquifers involving the execution of boreholes in each of which a closed freezer tube is placed at its base and in which an open tube called the down tube is suspended, this assembly being constantly traversed by a strongly cooled non-freezing brine which radiates its cold towards the surrounding ground.
However, between the freezer and the borehole wall of the probe irons, sometimes partially coated with a coating tube, there is a clearance of a few centimeters filled with water or injection mud, the freezing of which, with the expansion it causes, may create a danger of crushing or breakage for the freezer. In addition, in certain cases, the latter taken in two prematurely frozen levels can continue to contract between these levels, by a progressive lowering of the temperature, and finally rupture by trapping, most often at the place of 'a threaded joint.
The danger of crushing presents itself in varying degrees depending on the circumstances: it is maximum when a fraction of the height. of the sheath between the freezer and the ground is limited by impermeable grounds with little elasticity. In some cases, if the expansion of the ice is not absorbed by the ground, it results in pressure on the freezer.
The possible presence of an abandoned coating tube can, of course, only amplify the danger.
It therefore appears highly desirable to neutralize the annular space between the freezer and the ground.
For this purpose, according to the invention, between the freezer tube and the wall of the borehole, optionally still provided with a coating tube, a sheath of non-freezing product is produced, ensuring the independence of the freezer with respect to. -vis of its environment by protecting it from rupture,
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either by crushing or by tensile forces resulting from variations in temperature in the terrain or in the tubes themselves, or from any other disadvantage resulting from the formation of ice.
The invention also relates to the non-freezing product making it possible to produce the above protective sheath.
Such a product will advantageously consist of sodium silicate or any other derivative of silicic acid.
Other details and features of the invention will emerge from the description given below as a non-limiting example and with reference to the drawing.
The figure shows a freezer tube with its drop tube inserted into a borehole.
The groundwater freezing process involves drilling a series of boreholes into which two concentric tube columns are placed. These columns include the freezer tube closed at its base, in which a smaller tube 2 is suspended, open at its base, called a "down tube".
This unit is constantly traversed by a strongly cooled non-freezing brine, introduced at 3 into the downpipe 2, and which radiates cold towards the ground while going up in the freezer tube 1 to be discharged at 4.
According to the invention, the borehole 8, after rinsing, will be filled with a product 7 having, preferably, the following different characteristics
1) small variation in volume between 15 and -25 C;
2) good thermal conductivity;
3) density greater than one;
4) non-aggressive towards the metal of the tubes; as well as vis-à-vis the land to be frozen;
5) non-freezing and without detrimental effect on the freezing capacity of the grounds in contact with the product.
By way of example, such a product could be constituted by commercial sodium silicate, which meets all the conditions mentioned above, or by another derivative of 1-silicic acid.
The freezing process according to the invention avoids, in addition to the crushing resulting from the formation of ice between the freezer and the ground, the breaking by traction of said freezer between two prematurely frozen levels 5 and 6 for example, the freezer tube being able in effect , in this case, continue to contract between these levels 5 and 6 by gradually lowering the temperature to finally break by traction, most often at a joint. On the other hand, thanks to the process of the invention, the freezer tube remains constantly free to contract, contract or expand as a result of the non-freezing sheath which surrounds it ...
The use of such non-freezing products has yet other advantages for freezing work, in particular that resulting from their properties of forming gels, for example a silicic gel, when they are brought into contact with the saline waters of the field; such a gel effectively stops the cold liquid which would tend to spread in the ground in the event of leakage of a freezer tube.
It should be understood that the invention is not limited to the details given above but that many modifications could be made to it without departing from the scope of the present patent application.
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