FR2485582A1 - Procede de prelevement d'echantillons du sol et appareil pour sa mise en oeuvre - Google Patents
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Abstract
A.PROCEDE ET APPAREIL DE PRELEVEMENT D'ECHANTILLONS DU SOL. B.L'APPAREIL COMPREND UN TUBE DE SUPPORT 42 PORTANT A ROTATION A UNE EXTREMITE UN CYLINDRE DE PRELEVEMENT 12, DES CYLINDRES DE PRESSION 46, 48 MONTES DANS LE TUBE DE SUPPORT POUR FAIRE TOURNER LE CYLINDRE DE PRELEVEMENT ENTRE UNE POSITION VERTICALE COAXIALE AVEC LE TUBE DE SUPPORT 42 ET UNE POSITION HORIZONTALE PERPENDICULAIRE A L'AXE DU TUBE DE SUPPORT, UN CYLINDRE DE PRESSION 18 DISPOSE DE FACON A TOURNER AVEC LE CYLINDRE DE PRELEVEMENT 12 POUR FAIRE EN SORTE QUE CELUI-CI S'ENFONCE DANS UNE COUCHE DU SOL OU EN SORTE SELON UN AXE HORIZONTAL ET UN DISPOSITIF DE POMPAGE ET DE COMMANDE A DISTANCE 58 PERMETTANT LA MISE EN ACTION DES CYLINDRES DE PRESSION. C.APPLICATION: PRELEVEMENT D'ECHANTILLONS DU SOL A DES FINS D'ANALYSE.
Description
La présente invention concerne un procédé et un appareil permettant de
prélever des échantillons de sols à des fins d'analyse.Plus précisément, la présente invention concerne un procédé et un appareil de prélèvement d'échantillons de sols qui permettent d'obtenir des échantillons plus grands et uniformes même lorsqu'il s'agit de couches de sols étroites se trouvant
au-dessous de la surface.
Un procédé connu de prélèvement d'échantillons de sols à des fins d'analyse consiste à forer un trou vertical d'un diamètre d'environ 10cm à partir de la surface jusqu'au niveau de la couche dont on veut prélever un échantillon en retirant le sol se trouvant au-dessus de la couche visée, à retirer le trépan de sonde, à introduire un cylindre de prélèvement dans le trou, à enfoncer le cylindre verticalement dans la couche visée afin de remplir
le cylindre de sol et à retirer le cylindre du trou afin d'dcieàiir l'échantillon.
De tels procédés connus, selon lesquels on opère dans un sens vertical, risque de ne pas assurer une quantité suffisante de sol en vue de son étude si l'épaisseur de la couche visée est inférieure à la longueur du cylindre de prélèvement. En outre, lors de l'introduction du cylindre dans le trou foré, des particules de sol risque de tomber sur la couche visée, notamment lorsque les couches du sol situées au-dessus de la couche visée ne sont pas cohérentes, ce qui est le cas des gravillons. Dans un tel cas, il faut retirer ces
particules par forage avant d'y. introduire le cylindre de prélèvement.
Autrement, les particules s'enfoncent dans le cylindre et réduisent la longueur de la couche visée récupérée par le cylindre. Àinsi, même si la couche du sol est initialement d'une épaisseur suffisante, l'échantillon de cette couche
visée se trouve diminué et ne convient plus aux analyses.
En outre, les couches du sol varient en général en sens vertical même si elles semblent 9tre uniformes. Par conséquent, l'échantillonnage du sol vertical connu ne permet pas d'obtenir une quantité suffisante d'un échantillon qui est matériellement uniforme. Pour cette raison, les essais précis effectués axialement (notamment ceux visant à évaluer les caractéristiques dynamiques du sol) ne donnent inévitablement que des résultats fluctuants qui n'ont
aucune valeur ou très peu.
La présente invention permet d'éviter les inconvénients du procédé d'échantillonnage vertical classique et d'obtenir rapidement et aisément un échantillon de sol uniforme, non remué, même lorsqu'il s'agit d'une couche de sol mince. En outre, la présente invention permet de récupérer un échantillon de sol même si les couches supérieures ne sont pas cohérentes et risquent de s'effondrer, ainsi que lorsqu'il s'agit d'une couche visée dont les propriétés
varient dans le sens vertical.
La présente invention ressemble au procédé classique ei-dessus en ce qu'il faut forer un trou vertical jusqu'à la couche visée. Toutefois, selon la présente invention, on fait tourner le cylindre de prélèvement vers une position perpendiculaire au trou vertical foré dans le sol lorsque le cylindre atteint la couche visée et on l'enfonce alors dans la couche visée. Après quoi, on amène le cylindre d'échantillonnage en arrière, on le fait tourner
pour qu'il reprenne sa position verticale et on le retire du trou vertical.
D'autres buts et avantages de la présente invention ressortiront de
la description qui suit ou peuvent 9tre appréciés par la mise en pratique de
l'invention. Pour atteindre ces buts conformément à la présente invention, l'appareil d'échantillonnage des sols conforme à la présente invention comprend une tête comportant un cylindre de prélèvement qui a pour fonction de prélever un échantillon lorsqu'il est enfoncé dans une couche du sol et des moyens permettant d'enfoncer le cylindre de prélèvement dans la couche visée selon un premier axe et de le retirer, des moyens destinés à assurer la rotation de la tête de 900 autour d'un second axe perpendiculaire au premier axe entre une première position dans laquelle l'axe du cylindre est coaxial avec le premier axe et une seconde position tournée de sensiblement 900 par rapport à la première position, et des moyens de commande à distance permettant de
faire fonctionner les moyens de rotation et les moyens d'enfoncement.
De préférence, l'appareil de prélèvement d'échantillons du sol comprend des moyens destinés à supporter la tête à rotation et à mettre la
tête en place à proximité de la couche visée et à la retirer.
Il pourrait s'avérer en outre préférable de prévoir des moyens de giclement d'eau pour enlever le sol se trouvant sur le trajet de la t4te en
rotation entre la seconde position et la première.
En outre, la présente invention concerne également un procédé permettant de prélever un échantillon du sol non remué d'une couche de sol souterraine prédéterminée, procédé qui comprend les étapes suivantes forage d'un trou vertical dans le sol depuis la surface au moins jusqu'à un position à proximité de la couche visée, introduction d'un cylindre de prélèvement verticalement dans le trou jusqu'à une position à proximité de la couche visée, rotation du cylindre de prélèvement autour d'un axe horizontal jusqu'à une position horizontale dans laquelle son axe coïncide avec la couche visée, enfoncement du cylindre dans la couche visée pour prélever une quantité désirée du sol, extraction du cylindre de prélèvement de la couche, rotation du cylindre jusqu'a une position dans laquelle son axe
est vertical, et retrait du cylindre contenant l'échantillon du trou.
De préférence, ce procédé de prélèvement d'un échantillon du sol peut comprendre en outre l'étape d'élargissment du trou à, proximité de la couche visée après formation du trou vertical et avant l'introduction du cylindre de
prélèvement.
En outre, le procédé de prélèvement d'un échantillon du sol peut comprendre l'étape d'injection d'eau sous pression sur le trajet du cylindre
de prélèvement lors de la rotation de celui-ci vers sa position horizontale.
Une forme d'exécution de la présente invention est décrite ci-après à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels - les figures 1 à 5 représentent la suite des opérations de mise en oeuvre du présent appareil, - la figure 1 est une vue en coupe d'un trou foré dans le sol - la figure 2 représente une tête de prélèvement munie d'un cylindre de prélèvement introduit dans le trou de forage; - la figure 3 représente la tête de prélèvement et le cylindre de prélèvement tournant autour d'un axe horizontal et la paroi du trou de forage en train d'être érodée par de l'eau éjectée par des buses prévues sur la face d'attaque de la tête; - la figure 4 représente la tête et le cylindre de prélèvement en position horizontale; - la figure 5 représente le cylindre de prélèvement enfoncé dans la couche visée sous l'action d'un cylindre de pression; les figures 6 et 6a sont des vues en élévation et en plan, à plus grande échelle, représentant la relation entre le cylindre de prélèvement, le cylindre de pression et une chemise cylindrique en position horizontale * - la figure 7 est une vue schématique représentant le dispositif qui assure la rotation de la tête; - la figure 8 est une vue détaillée en coupe transversale suivant la ligne 8 - 8 de la figure 2, représentant la relation entre les tuyaux d'alimentation en eau, les roulements,le goujon rotatif et le bloc rotatif - la figure 9 est une vue détaillée en coupe transversale suivant la ligne 9-9 de la figure 6, représentant la relation entre les tuyaux d'alimentation en eau, les roulements, le goujon rotatif et le bloc rotatif * - la figure 10 est une vue partielle avec arrachement suivant la ligne 10-10 de la figure 9; - la figure 11 est une vue en coupe transversale, à plus grande échelle, selon la ligne 11-11 de la figure 4; - la figure 12 est une vue à plus grande échelle du centre de la figure 6a; - la figure 13 est une vue schématique d'une variante de réalisation d'un appareil de prélèvement d'échantillons; - la figure 14 est une vue schématique d'ensemble de l'appareil de prélèvement dont le cylindre de prélèvement est en position horizontale - la figure 15 est une vue en coupe verticale du trou destiné à recevoir l'appareil de prélèvement représenté sur les figures 13 et 14 selon la variante de réalisation; et - les figures 16a et 16b sont des vues schématiques d'un dispositif
connu permettant de forer une partie de trou représentéesur la figure 15.
On va décrire maintenant les modes de réalisation préférés de l'invention
en se référant aux dessins annexés.
Conformément à l'invention, l'appareil de prélèvement d'échantillons des sols comprend une tête comportant un. cylindre destiné à prélever un échantillon du sol lorsqu'il est enfoncé dans la couche visée et des moyens permettant d'enfoncer le cylindre dans la couche visée selon un premier axe
et à le retirer.
Comme on le voit sur la figure 6, la t9te 10 comprend un cylindre creux de prélèvement 12 disposé de manière à pouvoir coulisser dans une chemise de cylindre 14. Une extrémité 16 du cylindre 12 est ouverte pour permettre à
celui-ci de s'enfoncer dans une couche du sol et d'en prélever un échantillon.
A l'extrémité de la t9te 10 opposée au cylindre de prélèvement 12 est
disposé un cylindre de pression 18 à l'intérieur de la chemise de cylindre 14.
Le piston du cylindre de pression 18 est relié par une tige de piston 20 (figures6, 8 et 10) par l'intermédiaire d'un bloc rotatif 26 à l'extrémité fermée 22 du cylindre de prélèvement 12. L'actionnement pneumatique ou hydraulique du cylindre de pression 18 a pour effet d'enfoncer le cylindre de prélèvement 12 le long du premier axe 24 dans la couche du sol et, en inversant la marche du cylindre de pression 18, de retirer le cylindre de prélèvement 12 de la couche et de le faire rentrer dans la chemise cylindrique 14. De préférence, comme on le voit sur les figures 6 et 10, le piston 28 est disposé de façon à pouvoir coulisser dans l'extrémité 16 du cylindre de prélèvement 12. Des bagues en caoutchouc 30 sont disposées autour du piston 28 entre celui-ci et la paroi intérieure du cylindre 12. Le piston 28 est suspendu par des fils 32 fixés à une extrémité. Les fils 32 traversent des organes de serrage 34 disposés dans des ouvertures 36 à l'extrémité fermée 22 du cylindre 12 et sont enroulés sur des tambours 38, des ressorts 40 entraînant en rotation les tambours 38 pour enrouler les fils 32. Les organes de. serrage 34 des fils sont conçus pour agir sur les fils 32 lorsque ceux-ci sont tirés hors du cylindre 12 et pour libérer les fils 32 lorsqu'ils sont mous en raison d'un mouvement relatif du piston 28 entrant dans le cylindre 12. Le piston 28, les fils 32, les organes de serrage 34 et les tambours 38 constituent des moyens permettant d'extraire, du sol voisin, l'échantillon disposé dans le cylindre sorti 12. A mesure que l'échantillon est retiré du
sol voisin, il se crée un vide tendant à maintenir l'échantillon en place.
Toutefois, le piston 28 étant en contact intime avec l'échantillon à l'intérieur du cylindre 12 et étant empoché de se déplacer par rapport au cylindre 12 par les fils 32 et les organes de serrage 34, l'effet de vide est neutralisé. Il en résulte que la force de frottement entre l'échantillon et le cylindre 12 et la force de vide créée par le piston 28 sont supérieures à la force tendant à retenir l'échantillon dans le sol voisin, permettant ainsi de retirer le
cylindre 12 contenant l'échantillon prélevé.
Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 13 et 14, la t9te 110 comprend un cylindre creux de prélèvement 112 disposé de manière coulissante dans la chemise de cylindre 114. L'extrémité 116 du cylindre 112 est ouverte pour permettre au cylindre 112 de s'enfoncer dans une couche du
sol et de prélever un échantillon.
A l'extrémité de la t9te 110 opposée au cylindre de prélèvement 112 est disposé un cylindre de pression 118 formé en partie par la chemise cylindrique 114. Le piston 115 du cylindre de pression 118 est fixé au cylindre 112 à l'extrémité fermée 122 de celui-ci. Le piston 115 divise la chemise cylindrique 114 en deux chambres 119 et 121 qui sont raccordées par deux conduits 123, 123' à un dispositif de commande et de pompage hydraulique ou pneumatique 129. La mise en marche du dispositif 129 a pour résultat la mise en pression de la chambre 119 et l'enfoncement du cylindre de prélèvement 112 selon un premier axe dans la couche du sol et, pour retirer le cylindre 112 de la couche du sol et le faire entrer dans la chemise cylindrique 114, il suffit de faire disparaître la pression régnant dansla chambre 119 et de
mettre en pression la chambre 121.
De préférence, l'invention comprend des moyens destinés à supporter de manière rotative la tête et permettant d'introduire la t9te jusqu'à une position à proximité de la couche du sol visée et de l'en extraire. En se référant àala figure 7, on voit que la tête 10 est portée de manière rotative par un tube de support 42. Le goujon transversal 44, coaxial avec le second axe perpendiculaire au premier axe, porte la tête 10 de manière rotative à son milieu. Le tube 42 porte la t9te 10 en position sensiblement coaxial lors
de l'introduction du tube 42 dans le trou du sol et son extraction.
Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 13 et 14, la tête 110 est supportée à rotation par des bras sensiblement parallèles 127 s'étendant à partir du tube de support creux 142. Des goujons transversaux
144, 144', montés sur les bras 127, porte la tête 110 de manière rotative.
Le tube 142 porte la tête 110 en position sensiblement coaxiale lors de
l'introduction du tube 142 dans le trou du sol et de son extraction.
Conformément à l'invention, l'appareil de prélèv'ement d'échantillons de sols comprend en outre des moyens destinés à assurer la rotation de la tête de 900 autour d'un second axe perpendiculaire au premier axe entre une première Ipsition dans laquelle l'axe du cylindre de prélèvement est coaxial avec le premier axe et une seconde position tournée sensiblement de 900 par rapport
à la première position.
Comme on le voit sur la figure 7, deux cylindres de pression 46,48 sont disposés aux extrémités opposées du tube 42. Le cylindre 46 comporte un piston qui est relié par une tige 50 à un point 52 situé sur le bloc rotatif 26; le point 52 est espacé de l'axe du goujon 44.(voir également les figures 11 et 12). Ainsi, le bloc rotatif 26 tourne dans le sens des aiguilles d'une montre, en regard de la figure 7, autour de l'axe du goujon 44, lorsque le
cylindre 36 est actionné pour tirer la tige 50 vers le haut.
Le cylindre 48 comporte un piston qui est relié par deux tiges
parallèles 54,56 (voir la figure 11) au point 52 situé sur le bloc rotatif 26.
Ainsi, lorsque le cylindre 48 entre en action pour tirer les tiges 54, 56 vers le bas, le point 52 est entrainé vers le bas et fait tourner le bloc rotatif 26 en sens inverse des aiguilles d'une montre, en regard de la figure 7, autour du goujon 44. La mise en action sélective des cylindres de pression 46,48 provoque une rotation de la tête 10 renfermant le cylindre de prélèvement 12 et le cylindre de pression 18 de 90 autour du second axe, matérialisé par le goujon 44, entre une première position horizontale (figure ) correspondant au premier axe 24 et une seconde position verticale (figure
2) éloignée sensiblement de 90 de la première position.
La distance séparant les tiges 54, 56, comme on le voit sur la figure 11, est supérieure à la largeur maximale de la partie de la tête 10 renfermant
le cylindre de pression 18 afin de ne pas g9ner la rotation.
Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 13, les moyens destinés à assurer la rotation de la tote 110 comprennent des cylindres de pression 146, 148 reliés à des pignons coaxiaux 147, 149 fixés sur les goujons 144 et 144'. Plus particulièrement, lescylindrEsde pression 146, 148 sont disposés dans un tube de support 142 situé à une certaine distance des bras 127 et chacun comprend un piston reliéC par l'intermédiaire de
crémaillères 151, 153 à des pignons engrenant avec des roues dentées 155, 157.
Les roues dentées 155, 157 sont fixées à rotation sur la paroi intérieure du
tube 142 entre les cylindres 146, 148 et les bras 127 par des goujons 159, 161.
Les roues dentées 155, 157 sont reliées aux pignons 147, 149 par des chatnes 163, 165. L'actionnement des cylindres 146, 148 fait tourner les roues dentées 147, 149, 155, 157 pour faire tourner la tête 110 de 90 autour d'un second axe défini par les goujons 144, 144' entre une première position horizontale (figure 14) dans laquelle le cylindre de prélèvement 112 est coaxial avec un premier axe et une secondposition verticale (figure 13) éloignée d'environ
900 de la première position.
Le tube de support 142 comprend en outre un siège 166 relié par la tige 168 à la tige 170, tous ces éléments pouvant coulisser dans le tube de support 142. La face inférieure du siège 166 a une forme semblable à celle de la périphérie externe de l'enveloppe 114 de la tête 110. Lorsque la tête 110 tourne vers la première position horizontale (figure 14), la tige 170, commandée depuis la surface, se déplace vers le bas et pousse le siège 166
contre l'enveloppe 114 pour fixer la tête 110 en position horizontale.
Conformément à l'invention, l'appareil de prélèvement d'échantillons comprend en outre des moyens de commande à distance permettant de commander
les moyens de rotation et les moyens de pression.
Comme on le voit sur la figure 4, un dispositif de commande et de pompage hydraulique ou pneumatique 58 est relié par des conduits, représentés schématiquement par un trait 60 qui traversent le tube de support creux 42, au cylindre de pression 18 et aux cylindres de pression 46, 48. Le dispositif 58 actionne les cylindres de pression 46, 48 pour faire tourner la t9te 10 autour du goujon 44 et actionne en Outre le cylindre de pression 18 pour
faire sortir et rentrer le cylindre de prélèvement 12.
De m9me, dans le mode de réalisation représenté sur les figures 13 et 14, un dispositif de pompage et de commande 129 est relié par des paires de conduits 123, 123' aux cylindres de pression 146, 148 et par une paire de conduits 125, 125' au cylindre de pression 118 pour faire tourner la tAte
et faire sortir et rentrer le cylindre de prélèvement 112, respectivement.
De préférence,.l'appareil comprend des moyens de giclement d'eau situés sur la t9te pour évacuer le sol se trouvant sur le trajet de la t9te lors de sa rotation de la seconde à la première position. Comme on le voit sur les figures 3, 6a et 7, des tuyaux d'eau 70 s'étendent le long de la t8te 10, sur un côté de chaque extrémité de celle-ci, qui pénètre dans le sol lors
de sa rotation de la seconde position verticale à la première position -
horizontale. Des buses d'éjection d'eau 72 sont espacées le long des tuyaux d'eau 70 et disposées de façon à éjecter de l'eau sous un certain angle, par rapport à l'axe de la t9te 10, choisi pour évacuer le sol se trouvant
sur le trajet de la tête 10 qui avance lors de sa rotation.
Comme on le voit au mieux sur les figures 8 et 9, des conduits sont prévus pour conduire de l'eau aux tuyaux d'eau 70 et aux buses 72. Deux tuyaux d'alimentation en eau 74, partant de la surface de la terre, traversent le tube de support 42 jusqu'à une partie creuse centrale 76 du bloc rotatif 26 en passant par des conduits 78 à l'intérieur du goujon 44. Des conduits 80 prévus à l'intérieur du bloc rotatif 26 (figure 10) conduisent l'eau jusqu'aux
tuyaux d'eau 70.
En fonctionnement, le mode de réalisation de l'invention représenté
sur les figures 1 à 12 nécessite le forage d'un trou 76 dans le sol sur une.
distance suffisante pour recevoir la tête 10 de façon que la partie médiane
de celle-ci se trouve à proximité de la couche de sol visée (figures 1 et 2).
Une fois la tête 10 introduite dans le trou 76 par descente du tube de support 42 dans le trou, on met en route à la-surface une pompe disposée à proximité du trou pour alimenter en eau les tuyaux d'alimentation 74. L'eau est introduite dans le tuyau 74 sous pression et traverse le conduit 78 du goujon 44 et la partie creuse centrale 76 dubloc rotatif 26 pour atteindre les tuyaux d'eau 70 s'étendant le long des faces d'attaque de la t8te 10 et est éjectée par les buses 72 pour évacuer le sol se trouvant sur le trajet
de la tête 10 en rotation.
Un dispositif de commande hydraulique ou pneumatique 58, situé à la
surface à proximité du trou 76, sert à actionner le cylindre de pression 46.
Le mouvement du piston à l'intérieur du cylindre de pression 46 tire la tige 50 vers le haut et fait tourner le bloc rotatif 26 et la tête 10 dans le sens des aiguilles d'une montre, en regard des figures 3 et 7. La rotation de la tête 10 et l'éjection d'eau par les buses 72 continuent jusqu'à ce que la t8te 10 atteigne une première position sensiblement horizontale et coaxiale avec un premier axe, comme le montre la figure 4. Le sol évacué par l'eau
éjectée par les buses 72 est porté à la surface par l'eau dans le trou 76.
Lors de la rotation de la t9te 10 de la seconde position verticale (figure 2) à la première position horizontale (figure 4) par suite du déplacement vers le haut de la tige 50, le cylindre de pression 48 se trouve à l'état libre
ou de repos permettant un movement vers le haut des tiges 54.
La première position horizontale atteinte, le cylindre de pression 18 situé du côté gauche de la tête 10, on regard de la figure 6, est actionné à l'aide du dispositif de pompage et de commande 58. Le déplacement du piston dans le cylindre de pression 18 a pour conséquence le déplacement de la tige de piston 20 et le déplacement du cylindre de prélèvement 12 vers la droite, en regard de la figure 5, ce cylindre sortant de la chemise 14 et s'enfonçant dans la couche du sol dont un échantillon doit être prélevé. Les fils 32 et les organes de serrage 34 empochent le piston 28 de se déplacer avec le cylindre de prélèvement 12, et par conséquent Mléchantillon remplit le cylindre 12 et entre en butée contre le piston 28 à une extrémité de celui-ci. L'échantillon prélevé par le cylindre '2 n'est pas contaminé par des matières étrangères telles que du sol provenant des couches situées au-dessus de la couche visée ou par de l'eau boueusezeréée lors de l'évacuation du sol en avant de la tête en rotation 10, parce que le piston 28 est maintenu à l'extrémité ouverte 16
du cylindre 12 lors de la rotation de la tête.
Après que le cylindre de prélèvement 12 est sorti jusqu'à ce que le piston 28 bute contre l'extrémité fermée 22 du cylindre 12, l'action du cylindre de pression 18 est inversée à l'aide du dispositif depompage et de commande 58 pour retirer le cylindre 12 de la couche visée avec l'échantillon prélevé. Comme on l'a déjà signalé, cet échantillon est retenu à l'intérieur du cylindre de piXlAvement 12 grâce à l'action du piston 28 en butéecontre une extrémité de l'échantillon et par le frottement de l'échantillon contre la
paroi du cylindre de prélèvement 12.
Lorsque le cylindre de prélèvement 12 est entièrement rentré dans la chemise 14, le dispositif de pompage et de commande 58 met en action le cylindre de pression 48 pour tirer les tiges 54, 56 vers le bas, ce qui a pour résultat la rotation du bloc 26 et de la t9te 10 en sens inverse des aiguilles d'une montre, en regard de la figure 7, et le déplacement de la t8te de sa premibre position horizontale à sa seconde position verticale à l'intérieur du tube de support 42. Dans la seconde position verticale de la tête 10, le cylindre de prélèvement 12 est retourné pour que son extrémité ouverte 16 soit orientée vers le haut pour empScher l'échantillon de sortir du cylindre 12. Une fois la t9te 10 en position verticale, on retire le tube de support 42 du trou 76 et on sort l'échantillon du cylindre de prélèvement 12. En ce qui concerne la mise en oeuvre du mode de réalisation représenté sur les figures 13 et 14, un trou 176 (figure 15) est foré dans le sol jusqu'à, et légèrement au-delà de la couche de sol visée 183 dont un échantillon est recherché. On introduit l'outil à forer 179 (figures 16a et 16b) dans le trou 176 jusqu'à ce que la tête 181 de l'outil 179 se trouve adjacente à la couche 183. On déploie la t9te 181 de l'outil 179, comme le montre la figure 16b, et on la fait tourner pour élargir le trou 176 en vue d'obtenir une cavité 177 à l'intérieur de la couche 183. On replie ensuite la tête 181 de l'outil 179
et on retire l'outil 179 du trou 176.
Après avoir retiré l'outil 179, on introduit le tube de support 142 portant la tête 110 jusqu'à une position dans laquelle la t9te se trouve dans la cavité 177. On met ensuite en marche le dispositif de pompage et de commande 129 pour activer les cylindres de pression 146, 148 pour entraîner en rotation les roues dentées 155, 157, les chaînes 163, 165 et les roues dentées 147, 149 afin de faire tourner la tête 110 de sa seconde position verticale (figure 13) à sa première position horizontale (figure 14). Dès que la tête 110 occupe sa position horizontale, on fait descendre la tige 170, la tige 168 et le siège 166 pour que la face profilée du siège 166 entre en butée contre l'enveloppe 114 de la tête 110 pour immobiliser la tête 110 en
position horizontale.
Une fois la tête 110 bloquée en position horizontale, le dispositif de pompage et de commande 129 pompe du fluide sous pression à travers le conduit 123 dans la chambre 119 et par l'orifice 131 pqur déplacer le piston 115 et le cylindre de prélèvement 112 solidaire de lui pour que celui-ci sorte de l'enveloppe 114 et s'enfonce dans la couche du sol 183. Tout fluide emprisonné dans la chambre 121 est recyclé vers le dispositif 129 par l'orifice
133 et le conduit 123'.
Lors de l'enfoncement du cylindre de prélèvement 112 dans la couche 183, l'air ou l'eau pouvant se trouver dans le cylindre 112 est refoulé vers le fond de celui-ci par le sol et est éjecté en dehors du cylindre en traversant l'orifice 135, l'orifice 136, le conduit d'évacuation d'air 139 enroulé en hélice autour du cylindre de prélèvement 112 pour gagner l'atmosphère par
l'ouverture 141 prévue dans l'enveloppe 114.
Une fois le cylindre de prélèvement 112 enfoncé dans la couche 183 et rempli d'un échantillon du sol, on renverse la marche du dispositif de pompage et de commande 129 pour la mise en pression, à travers le conduit 123' et l'orifice 133, de la chambre 121, pression qui agit sur le piston et fait rentrer le cylindre de prélèvement 112 dans l'enveloppe 114. Le fluide présent dans la chambre 119 est renvoyé par l'orifice 131 et le conduit 123. Lorsque le cylindre de prélèvement 112 est entièrement rentré dans l'enveloppe 114, le dispositif de commande 129 renverse la marche des cylindres de pression 146, 148 pour activer, en sens inverse, les roues dentées 155, 157 et 147, 149 pour faire tourner la t8te 110 de sa première position horizontale
à sa seconde position verticale en alignement avec le tube de support 142.
Une fois la tête 110 en alignement avec le tube de support 142, on retirel'appareil entier du trou 176.
Bien que l'on ait décrit le mécanisme assurant la rotation de la tête du dispositif représenté sur les figures 13 et 14 comme étant à commande hydraulique ou pneumatique, la rotation de la tête 110 peut être assurée par voie électrique ou mécanique à l'aide d'un câble flexible. En outre, le siège 153 permettant de bloquer la t9te 110 en position horizontale peut gtre - remplacé par un mécanisme destiné à bloquer les roues dentées 147, 149 ou-les
chaînes 163, 165.
L'invention a trait également b un procédé permettant de prélever un
échantillon du sol non remué dans une couche du sol souterraine prédéterminée.
Ce procédé comprend les étapes de forage d'un trou vertical dans le sol à partir de la surface de la terre au moins jusqu'au niveau de la couche visée, d'introduction d'un cylindre de prélèvement verticalement dans le trou jusqu'à une position adjacente à la couche visée, de rotation du cylindre de prélèvement autour d'un axe horizontal jusqu'à une position horizontale dans laquelle son axe coïncide avec la direction de la couche visée, d'enfoncement du cylindre de prélèvement dans la couche visée pour prélever une quantité déterminée du sol, de retrait du cylindre de prélèvement de la couche, de rotation du cylindre de prélèvement jusqu'à une position ou son axe est vertical,et de retrait
du cylindre de prélèvement contenant l'échantillon du sol du trou.
De préférence le procédé comprend en outre l'étape d'élargissement du trou à proximité de la couchedu sol visée après forage du trou vertical
et avant l'introduction du cylindre de prélèvement.
Le procédé peut également comprendre de préférence l'étape d'injection d'eau sous pression sur le trajet du cylindre de prélèvement lors de la rotation
de celui-ci vers sa position horizontale.
L'invention permet d'obtenir un appareil de prélèvement d'échantillons du sol qui assure le prélèvement d'une quantité suffisante d'un échantillon du sol dans une couche du sol visée mince, située au-dessous de la surface sans dérangement ou contamination de cet échantillon par les couches du sol situés au-dessus de la couche visée. L'appareil permet également de prélever un échantillon du sol homogène suivant une direction horizontale, assurant ainsi un échatnillon uniforme et augmentant de manière importante la précision
des analyses du sol.
Il va de sôi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil décrit et représenté sans pour autant sortir du cadre de l'invention.
Claims (10)
1. Appareil de prélèvement d'échantillons du sol, caractérisé en ce qu'il comprend:
a) une tête (10) comprenant un cylindre de prélèvement (12) apte à pré-
lever dusollors de son enfoncement dans une couche du sol et des moyens des- tinés à enfoncer le cylindre de prélèvement selon un premier axe dans la couche du sol visée et à l'en retirer, b) des moyens destinés à assurer la rotation de 900 de la tête (10) autour d'un second axe perpendiculaire au premier axe entre une première position dans laquelle l'axe du cylindre est coaxial avec le premier axe et une seconde position tournée de sensiblement 90 par rapport à la première position; et c) des moyens de commande à distance (58) permettant la mise en marche
des moyens de rotation et des moyens de pression.
2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend
des moyens destinés à supporter de manière rotative ladite tête (10) et per-
mettant d'introduire celle-ci dans une position située à proximité de la couche
du sol visée (83) et de l'en retirer.
3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de support comprennent un tube de support creux (42) comprenant un goujon transversal (44) coaxial avec le second axe pour porter à rotation ladite
tête (10).
4. Appareil selon la renvendication 3, caractérisé en ce que la tête (10) comprend une enveloppe cylindrique (14) supporte à rotation par le goujon (44), caractérisé en ce que les moyens de pression comprennent un cylindre de pression (18) disposé dans l'enveloppe cylindrique (14) et en ce que le cylindre de prélèvement (12) est disposé coaxialement et coulissant dans l'enveloppe cylindrique (14) et relié fonctionnellement au cylindre de pression pour le faire rentrer dans l'enveloppe cylindrique ou en sortir suivant le
premier axe.
5. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé
en ce qu'il comprend en outre des moyens de giclement d'eau situés sur la tête (10) pour écarter le sol se trouvant sur le trajet de rotation de la tête (10)
de sa seconde position à sa première position.
6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de giclement d'eau comprennent des buses de giclement d'eau (72) disposées sur les faces de la tête (10) qui pénètrent dans le sol lors de la rotation de celle-ci et des moyens de canalisation (70) alimentant en eau
lesdites buses.
7. Appareil selon les revendications 1 ou 4, caractérisé en ce qu'il
comprend en outre un piston (15) disposé coulissant dans le cylindre de prélèvement (12) et des moyens destinés à retirer le piston vers une extrémité
du cylindre de prélèvement lors de l'enfoncement de l'autre extrémité de celui-
ci dans la couche du sol.
8. Procédé de prélèvement d'un échantillon du sol non remué dans une couche du sol souterraine prédéterminée, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: a) forage d'un trou vertical (76) dans le sol depuis la surface au moins jusqu'au niveau de la couche du sol visée; b) introduction d'un cylindre de prélèvement (i2) verticalement dans le trou (76) jusqu'à une position adjacente à la couche du sol visée; c) rotation du cylindre de prélèvement (12) autour d'un axe horizontal jusqu'à une position horizontale dans laquelle son axe co5ncide avec la direction de la couche du sol visée (83); d) enfoncement du cylindre de prélèvement (12) dans la couche du sol visée pour prélever une quantité déterminée du sol; e) retrait du cylindre de prélèvement de la couche du sol f) rotation du cylindre de prélèvement jusqu'à une position dans laquelle son axe est vertical; et g) extraction du trou du cylindre de prélèvement contenant
l'échantillon du sol.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'étape d'élargissement du trou à proximité de la couche du sol visée après forage du trou vertical et avant l'introduction du cylindre de prélèvement.
10. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'étape d'injection d'eau sous pression sur le trajet du cylindre
de prélèvement lors de la rotation de celui-ci vers sa position horizontale.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8593780A JPS5712344A (en) | 1980-06-26 | 1980-06-26 | Method and device for horizontal sampling of earth free from disorder |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2485582A1 true FR2485582A1 (fr) | 1981-12-31 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN112649231B (zh) * | 2021-01-26 | 2024-03-15 | 山东陆桥检测技术股份有限公司 | 一种可同步取样和收集的土壤污染诊断用取样装置 |
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|---|---|---|---|---|
| US2546669A (en) * | 1946-05-07 | 1951-03-27 | John H Kirby | Hydraulic side wall coring tool |
| FR1297286A (fr) * | 1961-05-18 | 1962-06-29 | Dispositif de carottage latéral |
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1981
- 1981-06-23 SE SE8103932A patent/SE8103932L/ not_active Application Discontinuation
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- 1981-06-26 NL NL8103111A patent/NL8103111A/nl not_active Application Discontinuation
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- 1981-06-26 DE DE19813125239 patent/DE3125239A1/de not_active Withdrawn
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| SE8103932L (sv) | 1981-12-27 |
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| GB2079353A (en) | 1982-01-20 |
| DE3125239A1 (de) | 1982-06-16 |
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