FR2716233A1 - Material structure determination method for gallery boring machine - Google Patents

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Boumahdi Mohammed
Henry Jean Pierre
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    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
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    • E21D9/003—Arrangement of measuring or indicating devices for use during driving of tunnels, e.g. for guiding machines
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21C—MINING OR QUARRYING
    • E21C39/00—Devices for testing in situ the hardness or other properties of minerals, e.g. for giving information as to the selection of suitable mining tools

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  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
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  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Abstract

The method involves determining the geological structural characteristics of a material (3), contained in a certain vol. ahead of a gallery-boring installation (1). Equipment (7) having emitter (8), receiver (9) and analysis (10) devices is provided. The emitter or receiver are placed within the material, pref. at a predetermined distance (D), in front of the face (6) cut by the installation. The other of the emitter and receiver is placed at the cutting face. The emitter emits a source signal (8A) which penetrates the material and is received as a return signal (9A) by the receiver after passage through the material. The analyser analyses the transmitted signal. Operating together, the three devices determine the characteristics of the material located between the emitter and receiver.

Description

L'invention se rapporte à un procédé de détermination de la structure géologique d'un volume déterminé de matériau situé en amont d'une installation de percement de galeries dans ce matériau. The invention relates to a method for determining the geological structure of a determined volume of material located upstream of an installation for drilling galleries in this material.

L'invention s'applique plus particulièrement mais non limitativement à la détection d'obstacles et/ou de cavités situés (discontinuité, karsts, stratification, hétérogénéité des bancs ...) en amont d'installations de percement du type utilisant une fraise rotative qui travaille le matériau d'un sous-sol sur toute la section transversale de la galerie à percer. The invention applies more particularly but not limited to the detection of obstacles and / or cavities located (discontinuity, karsts, stratification, heterogeneity of the benches ...) upstream of drilling installations of the type using a rotary milling cutter which works the material of a basement on the entire cross section of the gallery to be drilled.

L'invention se rapporte également aux moyens pour la mise en oeuvre du procédé. The invention also relates to the means for implementing the method.

L'invention intéresse l'équipement des tunneliers qu'ils soient de type dit à confinement ou non. The invention concerns the equipment of tunnel boring machines whether they are of the so-called confinement type or not.

En vue de détecter d'éventuels obstacles et/ou cavités situés en amont d'une installation de percement de galeries, il est connu de réaliser périodiquement dans le front de taille une pluralité de forages. With a view to detecting any obstacles and / or cavities located upstream of a tunneling installation, it is known practice to periodically drill a plurality of holes in the cutting face.

Cette technique est fastidieuse et surtout n'est pas fiable lorsqu'on limite le nombre de forages en raison de la valeur de la section de la galerie. This technique is tedious and above all is not reliable when the number of holes is limited due to the value of the section of the gallery.

Un résultat que l'invention vise à obtenir est un procédé de détermination du type précité qui, tout en étant fiable, est de mise en oeuvre plus rapide que le procédé connu. One result which the invention aims to obtain is a method of determining the aforementioned type which, while being reliable, is faster to implement than the known method.

A cet effet, l'invention a pour objet un procédé du type précité notamment caractérisé en ce que, pour déterminer les caractéristiques de la structure géologique du matériau contenu dans un volume déterminé situé en amont de l'installation de percement
- on se munit d'un dispositif comprenant essentiellement trois moyens dont
un premier moyen pour l'émission d'au moins un signal dit signal source de type pénétrant pour le matériau du volume de matériau à investir,
un second moyen pour la réception d'au moins un signal résultant de la traversée par le signal source du matériau du volume à investir,
un troisième moyen pour l'analyse du signal résultant et,
de manière remarquable,
- on place au sein du matériau devant être traversé par l'installation, notamment à une distance prédéterminée du front de taille, l'un des deux moyens que sont lesdits premier et second moyens et on place l'autre moyen sensiblement au niveau du front de taille, et
- on met en oeuvre lesdits premier, second, troisième moyens en vue de déterminer les caractéristiques de la structure géologique du matériau contenu entre lesdits premier et second moyens.To this end, the subject of the invention is a method of the aforementioned type, in particular characterized in that, in order to determine the characteristics of the geological structure of the material contained in a determined volume located upstream of the drilling installation
- we provide ourselves with a device essentially comprising three means including
a first means for the emission of at least one signal called source signal of penetrating type for the material of the volume of material to be invested,
a second means for receiving at least one signal resulting from the source signal passing through the material of the volume to be invested,
a third means for analyzing the resulting signal and,
remarkably,
- one places within the material to be crossed by the installation, in particular at a predetermined distance from the cutting face, one of the two means that are said first and second means and the other means is placed substantially at the level of the front in size, and
- Using said first, second, third means to determine the characteristics of the geological structure of the material contained between said first and second means.

L'invention a également pour objet les moyens en vue de la mise en oeuvre du procédé ainsi que l'installation comprenant ces moyens. The invention also relates to the means for implementing the method as well as the installation comprising these means.

Cette invention sera bien comprise à l'aide de la description ci-après faite à titre d'exemple non limitatif en regard du dessin ci-annexé qui représente schématiquement et vue en coupe selon un axe longitudinal, une installation qui, d'une part, met en oeuvre le procédé de l'invention et, d'autre part, comprend les moyens en vue de la mise en oeuvre dudit procédé. This invention will be clearly understood with the aid of the description below given by way of nonlimiting example with regard to the appended drawing which schematically represents and seen in section along a longitudinal axis, an installation which, on the one hand , implements the method of the invention and, on the other hand, comprises the means for the implementation of said method.

En se reportant au dessin, on voit une installation 1 pour le percement d'une galerie 2 dans un matériau 3, notamment celui d'un sous-sol 4 terrestre. Referring to the drawing, we see an installation 1 for the drilling of a gallery 2 in a material 3, in particular that of a terrestrial basement 4.

Par exemple, l'installation 1 de percement comprend notamment au moins une partie frontale 5, qui comprend notamment une fraise rotative 5, opposée au matériau du soussol 4 dans sa partie constituant l'aire 6 du front de taille. For example, the drilling installation 1 comprises in particular at least one front part 5, which in particular comprises a rotary milling cutter 5, opposite the subsoil material 4 in its part constituting the area 6 of the cutting face.

Par partie frontale 5 de l'installation, on désigne donc les éléments situés à l'avant du tunnelier dont notamment la fraise, le bouclier ... The term “front part 5 of the installation” therefore designates the elements located at the front of the tunneling machine, in particular the cutter, the shield, etc.

L'aire 6, dite front de taille, a une forme et une étendue sensiblement équivalentes à celles de la section transversale de la galerie 2.  Area 6, known as the cutting face, has a shape and an extent substantially equivalent to that of the cross section of the gallery 2.

De manière notable, pour déterminer les caractéristiques de la structure géologique du matériau 3 contenu dans un volume déterminé situé en amont de l'installation de percement
- on se munit d'un dispositif 7 comprenant essentiellement trois moyens 8 à 10 dont
un premier moyen 8 pour l'émission d'au moins un signal 8A, dit signal source, de type pénétrant pour le matériau 3 du volume de matériau à investir,
un second moyen 9 pour la réception d'au moins un signal 9A résultant de la traversée par le signal source 8A du matériau 3 du volume à investir,
un troisième moyen 10 pour l'analyse du signal 9A résultant et,
de manière remarquable,
- on place au sein du matériau 3 devant être traversé par l'installation, notamment à une distance D prédéterminée du front de taille, l'un des deux moyens 8, 9, que sont lesdits premier et second moyens et on place l'autre moyen sensiblement au niveau du front de taille 6, et
- on met en oeuvre lesdits premier, second, troisième moyens 8 à 10 en vue de déterminer les caractéristiques de la structure géologique du matériau 3 contenu entre lesdits premier et second moyens 8, 9.Notably, to determine the characteristics of the geological structure of the material 3 contained in a determined volume located upstream of the drilling installation
- we provide ourselves with a device 7 essentially comprising three means 8 to 10 of which
a first means 8 for the emission of at least one signal 8A, said source signal, of penetrating type for the material 3 of the volume of material to be invested,
a second means 9 for the reception of at least one signal 9A resulting from the crossing by the source signal 8A of the material 3 of the volume to be invested,
a third means 10 for the analysis of the resulting signal 9A and,
remarkably,
- One places within the material 3 to be crossed by the installation, in particular at a predetermined distance D from the working face, one of the two means 8, 9, that are said first and second means and the other is placed medium substantially at the level of the size 6 forehead, and
- said first, second and third means 8 to 10 are used to determine the characteristics of the geological structure of the material 3 contained between said first and second means 8, 9.

De manière notable, pour placer l'un des deux moyens 8, 9 au sein du matériau 3 devant être traversé par l'installation, on réalise dans le matériau un forage 11 dans ledit matériau 3 et on y place celui des moyens 8, 9 souhaités. Notably, to place one of the two means 8, 9 within the material 3 to be traversed by the installation, a drilling 11 is made in the material 11 in said material 3 and that of the means 8, 9 is placed there. desired.

De manière remarquable, on réalise le forage selon un axe approximativement orthogonal au front de taille. Remarkably, the drilling is carried out along an axis approximately orthogonal to the working face.

De manière encore remarquable, on réalise le forage sensiblement selon l'axe de la galerie. Still remarkably, the drilling is carried out substantially along the axis of the gallery.

A titre indicatif, le forage a par exemple une profondeur comprise entre dix et trente mètres. As an indication, the drilling has for example a depth of between ten and thirty meters.

De manière spécialement remarquable, on met en oeuvre
- un moyen 8 d'émission du signal source qui est essentiellement constitué d'une sonde 8 et c'est dans le forage qu'on place ledit moyen 8 d'émission, et
- un moyen 9 de réception du signal 9A résultant qui est de type constitué d'une pluralité de sondes 9B réceptrices et c'est au niveau de la partie frontale 5 qu'on place les différentes sondes 9B de ce moyen 9A en les disposant approximativement au niveau de la périphérie de cette partie frontale.In a particularly remarkable way, one implements
a means 8 for transmitting the source signal which essentially consists of a probe 8 and it is in drilling that said means 8 for placing is placed, and
a means 9 for receiving the resulting signal 9A which is of the type made up of a plurality of receiving probes 9B and it is at the front part 5 that the various probes 9B of this means 9A are placed by placing them approximately at the periphery of this front part.

De manière notable, c'est sur l'outil de l'installation de percement qu'on place les différentes sondes du moyen de réception. Notably, it is on the tool of the piercing installation that the various probes of the receiving means are placed.

La mise en oeuvre du procédé de l'invention permet de détecter et de localiser les solutions de continuité du matériau 3 dans lequel la galerie doit être percée, telles les cavités ou les obstacles existant dans ce matériau. The implementation of the method of the invention makes it possible to detect and locate the solutions of continuity of the material 3 in which the gallery must be drilled, such as the cavities or the obstacles existing in this material.

Avantageusement, le procédé de l'invention permet la prévention particulièrement efficace de la formation des fontis qui sont dûs au déséquilibre hydraulique créé dans un réseau de cavités remplies d'eau lorsque l'une des cavités vient à être ouverte lors du percement de la galerie 2.  Advantageously, the method of the invention allows the particularly effective prevention of the formation of the fontis which are due to the hydraulic imbalance created in a network of cavities filled with water when one of the cavities comes to be opened during the drilling of the gallery. 2.

Claims (9)

REVENDICATIONS 1. Procédé de détermination des caractéristiques de la structure géologique d'un matériau (3) contenu dans un volume déterminé situé en amont d'une installation (1) de percement de galeries (2) dans ce matériau (3), 1. Method for determining the characteristics of the geological structure of a material (3) contained in a determined volume located upstream of an installation (1) for piercing galleries (2) in this material (3), laquelle installation (1) de percement comprend notamment au moins une partie frontale (5), qui comprend notamment une fraise rotative (5), opposée au matériau (3) du sous-sol (4) dans sa partie constituant l'aire (6) du front de taille, which installation (1) for piercing comprises in particular at least one front part (5), which in particular comprises a rotary cutter (5), opposite to the material (3) of the basement (4) in its part constituting the area (6 ) of the face, ce procédé étant CARACTERI8E en ce que, pour déterminer les caractéristiques de la structure géologique du matériau (3) contenu dans un volume déterminé situé en amont de l'installation de percement this process being CARACTERI8E in that, to determine the characteristics of the geological structure of the material (3) contained in a determined volume located upstream of the drilling installation - on se munit d'un dispositif (7) comprenant essentiellement trois moyens (8 à 10) dont  - we provide ourselves with a device (7) essentially comprising three means (8 to 10) of which un premier moyen (8) pour l'émission d'au moins un signal (8A), dit signal source, de type pénétrant pour le matériau (3) du volume de matériau à investir, a first means (8) for the emission of at least one signal (8A), said source signal, of penetrating type for the material (3) of the volume of material to be invested, un second moyen (9) pour la réception d'au moins un signal (9A) résultant de la traversée par le signal source (8A) du matériau (3) du volume à investir et a second means (9) for the reception of at least one signal (9A) resulting from the crossing by the source signal (8A) of the material (3) of the volume to be invested and un troisième moyen (10) pour l'analyse du signal (9A) résultant et, a third means (10) for analyzing the resulting signal (9A) and, - on place au sein du matériau (3) devant être traversé par l'installation, notamment à une distance (D) prédéterminée du front de taille, l'un des deux moyens (8, 9), que sont lesdits premier et second moyens et on place l'autre moyen sensiblement au niveau du front de taille (6), et - one places within the material (3) to be traversed by the installation, in particular at a predetermined distance (D) from the cutting face, one of the two means (8, 9), that are said first and second means and the other means are placed substantially at the level of the cutting face (6), and - on met en oeuvre lesdits premier, second, troisième moyens (8 à 10), en vue de déterminer les caractéristiques de la structure géologique du matériau (3) contenu entre lesdits premier et second moyens (8, 9). - Using said first, second, third means (8 to 10), in order to determine the characteristics of the geological structure of the material (3) contained between said first and second means (8, 9). 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que, pour placer l'un des deux moyens (8, 9) au sein du matériau (3) devant être traversé par l'installation, on réalise dans le matériau un forage (11) dans ledit matériau (3) et on y place celui des moyens (8, 9) souhaités.  2. Method according to claim 1 characterized in that, to place one of the two means (8, 9) within the material (3) to be traversed by the installation, drilling is carried out in the material (11) in said material (3) and there is placed that of the means (8, 9) desired. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'on met en oeuvre 3. Method according to claim 1 or 2 characterized in that it implements - un moyen (8) d'émission du signal source qui est essentiellement constitué d'une sonde (8) et c'est dans le forage qu'on place ledit moyen (8) d'émission, et a means (8) for transmitting the source signal which essentially consists of a probe (8) and it is in the drilling that said means (8) are placed, and - un moyen (9) de réception du signal (9A) résultant qui est de type constitué d'une pluralité de sondes (9B) réceptrices et c'est au niveau de la partie frontale (5) qu'on place les différentes sondes (9B) de ce moyen (9A) en les disposant approximativement au niveau de la périphérie de cette partie frontale. a means (9) for receiving the resulting signal (9A) which is of the type consisting of a plurality of receiving probes (9B) and it is at the front part (5) that the different probes are placed ( 9B) of this means (9A) by placing them approximately at the level of the periphery of this front part. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'on réalise le forage selon un axe approximativement orthogonal au front de taille. 4. Method according to any one of claims 1 to 3 characterized in that the drilling is carried out along an axis approximately orthogonal to the face. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'on réalise le forage sensiblement selon l'axe de la galerie. 5. Method according to any one of claims 1 to 4 characterized in that the drilling is carried out substantially along the axis of the gallery. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que c'est sur l'outil de l'installation de percement qu'on place les différentes sondes du moyen de réception. 6. Method according to any one of claims 1 to 5 characterized in that it is on the tool of the piercing installation that the different probes of the receiving means are placed. 7. Moyens pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisés en ce qu'ils comprennent un dispositif (7) essentiellement constitué de trois moyens (8 à 10) dont 7. Means for implementing the method according to any one of claims 1 to 6 characterized in that they comprise a device (7) essentially consisting of three means (8 to 10), - un premier moyen (8) pour l'émission d'au moins un signal (8A), dit signal source, de type pénétrant pour le matériau (3) du volume de matériau à investir, a first means (8) for the emission of at least one signal (8A), said source signal, of penetrating type for the material (3) of the volume of material to be invested, - un second moyen (9) pour la réception d'au moins un signal (9A) résultant de la traversée par le signal source (8A) du matériau (3) du volume à investir, et - a second means (9) for the reception of at least one signal (9A) resulting from the crossing by the source signal (8A) of the material (3) of the volume to be invested, and - un troisième moyen (10) pour l'analyse du signal (9A) résultant. - a third means (10) for the analysis of the resulting signal (9A). 8. Moyens selon la revendication 7 caractérisés en ce que 8. Means according to claim 7 characterized in that - le moyen (8) d'émission du signal source est essentiellement constitué d'une sonde (8) et,  the means (8) for transmitting the source signal essentially consists of a probe (8) and, - le moyen (9) de réception du signal (9A) résultant est de type constitué d'une pluralité de sondes (9B) réceptrices. - The means (9) for receiving the resulting signal (9A) is of the type consisting of a plurality of receiving probes (9B). 9. Installation de percement caractérisé. en ce qu'elle comprend les moyens selon la revendication 7 ou 8.  9. Characterized drilling installation. in that it comprises the means according to claim 7 or 8.
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