FR3001251A1 - Procede de determination de la position d'un dispositif de coupe dans le sol a l'aide d'un chariot mobile - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une machine d'excavation (10) comportant : • un châssis suspendu (12) comportant une extrémité supérieure (14) et une extrémité inférieure (16) ; • au moins un câble (30, 32, 34, 36) s'étendant au-dessus du châssis, ledit câble étant sous tension et ayant une extrémité inférieure (30a, 32a, 34a, 36a) fixée à l'extrémité supérieure du châssis ; • un dispositif de coupe (18) disposé à l'extrémité inférieure du châssis. L'invention se caractérise en ce que la machine comporte en outre : • un chariot (50) qui est monté coulissant le long du câble ; • un dispositif (60, 62) pour déplacer le chariot le long du câble ; et • un dispositif de localisation pour déterminer la position spatiale du chariot.

Description

Arrière-plan de l'invention La présente invention concerne le domaine du forage et de l'excavation d'écrans dans le sol. De façon plus précise, l'invention porte sur une machine d'excavation comportant : - un châssis suspendu comportant une extrémité supérieure et une extrémité inférieure ; - au moins un câble s'étendant au-dessus du châssis, ledit câble étant sous tension et ayant une extrémité inférieure fixée à l'extrémité supérieure du châssis ; - un dispositif de coupe disposé à l'extrémité inférieure du châssis. Une telle machine d'excavation est notamment, mais pas exclusivement, une foreuse à tambours rotatifs, également appelée hydrofraise. FR 2 211 027 décrit une telle machine. Lors de l'opération de forage, le châssis poursuit un mouvement de descente au fur et à mesure que ses tambours rotatifs creusent la tranchée. Selon une autre variante, une telle machine d'excavation est une benne preneuse à godets, dont le mécanisme d'actionnement est mécanique ou hydraulique. Pour certains travaux, la tranchée peut présenter une grande profondeur qui peut atteindre 100 mètres ou bien plus. En outre, il est en général nécessaire que cette tranchée présente une grande précision quant à sa verticalité, notamment du fait que l'ouvrage final résulte d'une juxtaposition de panneaux, par exemple des parois moulées ou tout autre type d'écrans. En raison notamment des irrégularités du sol dans lequel la tranchée doit être réalisée, il existe des risques importants que le châssis dévie de sa trajectoire verticale, ce risque augmentant au fur et à mesure 30 que la profondeur du forage augmente. Il existe donc un réel besoin de disposer de systèmes permettant de contrôler la verticalité, ou à tout le moins l'orientation, des déplacements du châssis dans le sol, en détectant d'éventuels écarts par rapport à la trajectoire souhaitée. 35 Pour résoudre ce problème, EP 0 841 465 propose un système de contrôle de la verticalité d'un engin de forage dans lequel deux câbles de faible section sont fixés à l'extrémité supérieure de l'engin. Ces câbles sont maintenus sous tension constante et passent par deux points fixes de référence disposés à l'extrémité supérieure de la tranchée. Grâce à la mesure en continu de la longueur des câbles, et des angles d'inclinaison des extrémités des câbles fixées sur l'engin, on calcule les coordonnées des deux points de fixation de câbles. Cette méthode, qui donne toute satisfaction pour des profondeurs de forage inférieures à 100 m, manque toutefois de précision pour les forages à plus grande profondeur.

Objet et résumé de l'invention Un objet de l'invention est de proposer une machine d'excavation munie d'un système de contrôle de la trajectoire du châssis offrant des résultats précis, quelle que soit la profondeur du forage.

L'invention atteint son but par le fait que la machine d'excavation comporte en outre: - un chariot qui est monté coulissant le long du câble ; - un dispositif pour déplacer le chariot le long du câble ; et - un dispositif de localisation pour déterminer la position spatiale du chariot. Le chariot, distinct du châssis, est donc configuré pour se déplacer le long du câble, ce dernier pouvant être un câble porteur auquel est suspendu le châssis et dont la fonction est de porter le châssis, ou bien un câble non porteur qui est prévu spécifiquement pour guider le chariot. Le chariot se déplace, de préférence, entre la surface et l'extrémité inférieure du câble. Le câble est sous tension. Lorsque le câble est porteur, on comprend qu'il est mis sous tension grâce à l'action du poids du châssis. Lorsque le câble utilisé pour guider le déplacement du chariot n'est pas porteur, la machine comprend des moyens pour maintenir le câble sous tension. En pratique, le câble sous tension est rarement parfaitement rectiligne. Il présente en effet une forme courbe, plus ou moins prononcée selon la trajectoire empruntée par le châssis lors du forage. Dans le document EP 0 841 465, on a supposé en première approximation que les câbles étaient rectilignes, ce qui permet d'obtenir des résultats corrects lorsque la profondeur du forage est faible. On comprend cependant, que pour des profondeurs plus importantes, cette approximation ne tient plus car les câbles peuvent présenter une courbure significative. En se déplaçant le long du câble, le chariot suit la courbure du câble. En conséquence, la connaissance de la position spatiale du chariot permet de connaitre la position spatiale du câble, et notamment la position de l'extrémité inférieure du câble, ce qui permet ensuite de déterminer la position du châssis et du dispositif de coupe, connaissant la longueur et l'inclinaison du châssis.

De préférence, le chariot descend par l'effet de son poids propre. Il pourra éventuellement être lesté. Pour sa remontée, les moyens de déplacement comprennent de préférence un câble de liaison relié à un treuil. Selon une autre variante, le chariot comporte une roue motorisée permettant son déplacement le long du câble.

De préférence, la position spatiale du chariot est déterminée à plusieurs reprises lors de son déplacement le long du câble. On appelle « points de mesure », les positions successives du chariot le long du câble auxquelles on effectue les mesures permettant de déterminer les positions spatiales dudit chariot.

Par position spatiale, on entend notamment la rotation du chariot par rapport à une position de référence, et sa position sur le câble. Les mesures peuvent être effectuées lors de la descente du chariot, ou bien lors de sa remontée. Pour améliorer la précision des résultats, on réalise une première série de mesures lors de la descente du chariot, une seconde série de mesure lors de la remontée du chariot, et l'on détermine la position du châssis à l'aide des première et seconde séries de mesure. De manière avantageuse, pour améliorer encore la précision des résultats, on immobilise le chariot à chaque point de mesure de telle manière que les mesures sont effectuées pendant l'arrêt du chariot. Généralement, le châssis est suspendu par l'intermédiaire de plusieurs câbles porteurs. Sans sortir du cadre de la présente invention, le chariot pourra être monté coulissant à l'un ou l'autre des câbles porteurs. Selon une variante, pour améliorer la précision des résultats, on déplace le chariot le long d'un des câbles porteurs, on effectue les mesures de position le long de ce câble, puis on déplace le chariot, ou un autre chariot similaire, le long d'un autre des câbles porteurs, et on effectue les mesures de position le long de cet autre câble. De manière avantageuse, le chariot est configuré pour que sa trajectoire soit localement coaxiale au câble le long duquel il se déplace.

Pour ce faire, le chariot est préférentiellement muni de trois roulettes qui enserrent le câble. De manière avantageuse, la machine d'excavation selon l'invention comporte en outre un dispositif de guidage pour empêcher que le chariot ne pivote sur lui-même autour du câble pendant son déplacement le long dudit câble. Cela permet d'améliorer significativement la précision des mesures car un pivotement du chariot sur lui-même autour du câble aurait pour conséquence de fausser les mesures. De préférence, pour éviter ce pivotement, le châssis est fixé à l'extrémité inférieure d'un premier câble et à l'extrémité inférieure d'un deuxième câble, le chariot est monté coulissant le long du premier câble, et le dispositif de guidage comporte au moins un bras solidaire du chariot et coopérant avec au moins le deuxième câble, sans ajouter de contrainte. Un intérêt de cette configuration est de pouvoir détecter et mesurer le vrillage de la trajectoire du châssis.

Dès lors que les premier et deuxième câbles auront un déplacement angulaire, considéré dans un plan sensiblement horizontal, lié à la rotation du châssis par rapport à un axe vertical, on comprend que le chariot, grâce à son bras, sera entrainé dans le même mouvement de déplacement angulaire.

De préférence, le bras comporte une extrémité distale qui coopère avec le deuxième câble. Cette extrémité distale est de préférence, mais pas nécessairement, munie d'au moins un rouleau dont l'axe de rotation est sensiblement perpendiculaire au deuxième câble afin de faciliter le glissement du bras le long du deuxième câble.

Selon une variante, la machine d'excavation selon l'invention comporte en outre une conduite d'évacuation des déblais qui s'étend au-dessus du châssis, et le bras est incurvé de manière à être décalé par rapport à la conduite d'évacuation. Un intérêt est d'éviter un contact entre le bras et la conduite d'évacuation, qui serait susceptible de bloquer ou ralentir le déplacement du chariot. 3 0 0 12 5 1 5 Avantageusement, le dispositif de localisation comporte au moins un dispositif de mesure d'inclinaison disposé dans le chariot. Ainsi, on réalise plusieurs mesures d'inclinaison du chariot au cours du déplacement du chariot le long du câble. Comme mentionné 5 précédemment, ces mesures sont effectuées lors de la descente et/ou lors de la remontée du chariot. Avantageusement, les mesures sont effectuées à des profondeurs prédéterminées ou bien encore à des longueurs prédéterminées de déplacement du chariot le long du câble. 10 Selon un mode de réalisation préférentiel, le dispositif de localisation comporte des premier et deuxième dispositifs de mesure d'inclinaison, disposés dans le chariot, agencés pour effectuer des mesures d'inclinaisons dans deux plans verticaux perpendiculaires l'un à l'autre. 15 Ainsi, en réalisant une succession de mesures d'inclinaison du chariot dans les deux plans verticaux, on détermine, par une méthode de calcul intégral, la position de l'extrémité inférieure du câble, et donc les coordonnées de l'un des points de l'extrémité supérieure du châssis. Le calcul se base en outre sur la distance parcourue par le chariot entre deux 20 mesures successives. Avantageusement, mais non nécessairement, la machine selon l'invention comporte en outre des moyens de guidage disposés au-dessus de la surface du sol pour maintenir immobile dans un plan horizontal la zone du câble disposée dans ledit plan au fur et à mesure de la descente 25 du châssis, les moyens de guidage permettant de définir au moins une position fixe de référence, de sorte que la position de l'extrémité inférieure du câble est déterminée de manière relative par rapport au point de référence fixe. De préférence, les moyens de guidage permettent de définir autant 30 de positions fixes de référence qu'il existe de câbles. Encore de préférence, les moyens de guidage comprennent des moyens fixes de guidage dans lesquels passent les câbles, lesdits moyens fixes de guidage étant disposés à la surface du sol dans un plan horizontal en regard de la tranchée. 35 Les moyens de guidage permettent donc de simplifier le calcul. On peut toutefois s'en passer. Dans ce cas, il convient de tenir compte également du déplacement, dans un plan horizontal situé en surface, de la zone du câble située dans ledit plan horizontal. Par exemple, lorsque la machine d'excavation selon l'invention est une benne preneuse, qui remonte périodiquement à la surface à chaque fois que ses godets sont remplis de déblais, on ne pourra pas mettre en place les moyens de guidage. Avantageusement, en effectuant le même type de mesures en faisant circuler le chariot le long d'un autre câble, on détermine les coordonnées d'un autre point de l'extrémité supérieure du châssis.

Pour améliorer la précision des mesures, on détermine l'angle de vrillage de la trajectoire du chariot concomitamment aux mesures de son inclinaison. Pour ce faire, le dispositif de localisation comporte en outre un dispositif de mesure de l'angle de rotation du chariot dans un plan sensiblement perpendiculaire au câble.

Ce pivotement, également appelé vrillage, participe au calcul de la localisation spatiale du chariot. Selon un exemple de réalisation préférentiel, le chariot est muni d'une mémoire pour stocker les données mesurées par le dispositif de localisation au cours du déplacement du chariot. Ces données sont ensuite transférées à des moyens de calcul disposés en surface, ce transfert ayant lieu de préférence lorsque le chariot est remonté en surface. Selon une variante, le transfert a lieu en temps réel par l'intermédiaire du câble de liaison. Avantageusement, le dispositif de localisation comporte en outre un dispositif pour déterminer la longueur du déplacement du chariot le long dudit câble. De préférence, le dispositif pour déterminer la longueur du déplacement du chariot le long du câble détermine la longueur déroulée du câble de liaison. De manière préférentielle, les moyens pour déplacer le chariot sont configurés de telle sorte que la vitesse de descente et/ou de montée du chariot le long du câble est contrôlée. Selon l'invention, la machine d'excavation comporte en outre un dispositif pour déterminer la position du châssis à partir des données de mesure prises par le dispositif de localisation au cours du déplacement du chariot le long du câble. Ce dispositif met en oeuvre une étape de calcul qui, à partir de l'ensemble des mesures effectuées, permet de déterminer les coordonnées d'au moins l'extrémité inférieure de l'un des câbles fixée à l'extrémité supérieure du châssis. Pour positionner le dispositif de coupe, le châssis comporte un inclinomètre permettant de déterminer l'inclinaison du châssis par rapport à la verticale, et la machine comporte en outre un dispositif pour déterminer la position du dispositif de coupe à partir de la position, de la longueur et de l'inclinaison du châssis. Selon une autre variante, la machine comporte en outre un moufle, connu par ailleurs, qui est monté pivotant à l'extrémité supérieure du châssis par rapport à l'axe longitudinal du châssis. La machine comprend également des moyens de mesure pour mesurer l'angle de rotation du moufle par rapport au châssis. Dans cette variante, les câbles sont connectés au moufle pivotant de sorte que le châssis peut pivoter par rapport aux câbles. La position du dispositif de coupe est alors déterminée de la même façon que précédemment à ceci près que l'on utilise en outre l'angle de rotation du moufle fourni par les moyens de mesure. La présente invention porte en outre sur un procédé de forage dans un sol, dans lequel : - on fournit une machine d'excavation selon l'invention ; - on réalise une étape de forage en faisant pénétrer le châssis dans le sol ; - on réalise une étape de déplacement du chariot le long du câble au cours de laquelle on mesure, en différents points de mesure, la position spatiale du chariot ; et - on détermine la position du châssis dans le sol à partir des mesures de position du chariot. Avantageusement, pour améliorer la précision des mesures, on immobilise le chariot à chaque point de mesure pendant la mesure de la position spatiale du chariot. Bien entendu, on pourrait toutefois réaliser les mesures à la volée, sans arrêter le chariot. De préférence, le déplacement du chariot est stoppé à chaque point de mesure le temps de réaliser la mesure de sa position spatiale. Par exemple, le chariot sera immobilisé tous les 0.5 m, 1 m ou 2 m de câble. 3001 2 5 1 8 De manière préférentielle, on immobilise le câble avant de réaliser l'étape de déplacement du chariot, et on réalise plusieurs étapes de déplacement du chariot au cours de l'étape de forage, de manière à déterminer plusieurs positions du châssis dans le sol et d'obtenir la 5 trajectoire réelle du châssis dans le sol. L'immobilisation du câble pourra par exemple être obtenue en stoppant la descente du châssis. Avantageusement, on réalise un traitement mathématique des mesures de position du chariot, de préférence par intégration, afin de déterminer les coordonnées d'au moins l'extrémité inférieure du câble 10 fixée à la partie supérieure du châssis. Ces coordonnées sont de préférence des coordonnées relatives par rapport à la position fixe de référence précitée. De préférence, pour améliorer la précision des mesures, on réalise plusieurs étapes de déplacement du chariot le long du même câble. Encore de préférence, dans certaines des étapes de 15 déplacement du chariot le long du même câble, on retourne les capteurs à 180° afin d'annuler les erreurs de calibration. Selon une variante, on réalise des étapes de déplacement du chariot le long des autres câbles afin de déterminer les coordonnées des extrémités inférieures d'autres câbles fixés à la partie supérieure du 20 châssis. Cela permet notamment de recalculer les distances entre les câbles afin de contrôler qu'elles sont bien conformes aux distances réelles. Un intérêt est donc de contrôler la qualité des valeurs mesurées. Un autre intérêt est de déterminer la rotation de la partie supérieure du châssis par rapport à l'horizontale. 25 Avantageusement, on mesure l'inclinaison du châssis et on détermine la position du dispositif de coupe dans le sol à partir de la position du châssis et la mesure de l'inclinaison du châssis. Selon un mode de mise en oeuvre particulièrement avantageux, on compare la trajectoire réelle avec une trajectoire prédéterminée du châssis 30 dans le sol, et on corrige le positionnement du châssis au cours de l'étape de forage afin de minimiser l'écart entre la trajectoire réelle et la trajectoire prédéterminée. Cette correction de positionnement est réalisée grâce à des actionneurs disposés sur le châssis et qui sont commandés depuis la surface. De manière connue, ces actionneurs sont constitués de 35 patins actionnés par des moyens hydrauliques permettant d'exercer une poussée sur les parois de la tranchée afin de modifier la trajectoire du châssis. Avantageusement, on détermine la trajectoire réelle du dispositif de coupe, qui est de préférence comparée à une trajectoire prédéterminée, et ce afin de corriger l'éventuelle déviation détectée. L'invention concerne enfin le chariot destiné à être monté coulissant sur un câble reliant la surface à la machine d'excavation selon l'invention. Brève description des dessins L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 est une vue d'ensemble de la machine d'excavation selon l'invention en cours de forage ; - la figure 2 est une vue de dessus des moyens de guidage destinés à être disposés dans un plan horizontal en surface et en regard de la tranchée ; la figure 3 illustre le début de l'opération de forage, le châssis étant représenté en vue de face, dans un plan orthogonal à l'épaisseur de la tranchée, le châssis étant orienté verticalement ; la figure 4 est une vue latérale du châssis de la figure 3 ; la figure 5 illustre le châssis immobilisé à grande profondeur, en vue de face, dans un plan vertical orthogonal à l'épaisseur de la tranchée, la trajectoire du châssis ayant dévié par rapport à la verticale selon une direction X parallèle à la largeur de la tranchée; la figure 6 est une vue latérale du châssis de la figure 5, illustrant la déviation de la trajectoire du châssis par rapport à la verticale selon une direction Y parallèle à l'épaisseur de la tranchée ; les figures 7A à 7D illustrent la position de l'un des câbles du châssis des figures 5 et 6 dans des plans horizontaux situés à différentes profondeurs auxquelles la position du chariot est déterminée ; la figure 8 illustre le déplacement du chariot selon l'axe X entre deux mesures successives ; la figure 9 illustre le déplacement du chariot selon l'axe Y entre deux mesures successives ; la figure 10 est une vue de détail du chariot ; et la figure 11 est un schéma illustrant le traitement mathématique des signaux utilisés pour déterminer la position du dispositif de coupe du châssis dans le sol.

Description détaillée de l'invention Sur la figure 1, on a représenté une machine d'excavation 10 conforme à la présente invention en cours de forage d'une tranchée T dans un sol S de manière adjacente à un écran E déjà en place dans le sol.

Dans la suite de la description, on entendra par « épaisseur » la plus petite dimension de la tranchée T considérée dans un plan horizontal, et par « largeur », la plus grande dimension de la tranchée T considérée dans le plan horizontal. On entend par « profondeur », la hauteur de la tranchée considérée selon une direction verticale.

Enfin, la description est faite en référence à un repère orthogonal X, Y, Z, où X est un axe parallèle à la largeur de la tranchée, Y est un axe parallèle à l'épaisseur de la tranchée, et Z est un axe vertical orienté vers le bas. Dans cet exemple, la machine d'excavation 10 est une hydrofraise. 25 La machine d'excavation comporte un châssis 12 suspendu comportant une extrémité supérieure 14 et une extrémité inférieure 16. Le châssis s'étend selon une direction longitudinale DL, et présente une longueur L. Un dispositif de coupe 18, muni de tambours rotatifs 20, est fixé à 30 l'extrémité inférieure 16 du châssis 12. De manière classique, le châssis 12 est suspendu à un engin de levage 22. Pour ce faire, la machine d'excavation comporte, dans cet exemple non limitatif, des premier, deuxième, troisième et quatrième câbles porteurs référencés 30,32,34 et 36. Chaque câble comporte une 35 extrémité inférieure 30a, 32a, 34a et 36a qui est fixée à l'extrémité supérieure 14 du châssis. On appelle A, B, C et D, les points de fixation 3 0 0 12 5 1 11 des câbles 30,32,34 et 36 à la partie supérieure du châssis. De façon connue, les extrémités supérieures des câbles sont quant à elles montées sur un ou plusieurs tambours portés par l'engin de levage 22. Les câbles sont porteurs, en ce sens qu'ils portent le châssis 12. On 5 comprend que les câbles sont mis sous tension par l'action du poids du châssis. On comprend également que les câbles s'étendent au dessus du châssis 12. La machine d'excavation 10 comporte en outre une conduite d'évacuation des déblais 13 qui s'étend au dessus du châssis, en étant 10 relié à l'extrémité supérieure 14 du châssis. Comme on le constate sur la figure 1, les câbles porteurs 30,32,34 et 36 sont disposés autour et s'étendent sensiblement parallèlement à la conduite d'évacuation des déblais 13. Conformément à la présente invention, la machine d'excavation 10 15 comporte un chariot 50 qui est monté coulissant le long du premier câble 30. Comme il sera expliqué ci-dessus, le chariot 50 est configuré pour coulisser également le long des trois autres câbles 32,34 et 36. Le chariot 50, illustré sur la figure 10, comporte un corps 52 auxquelles sont fixées trois roulettes 54 qui permettent au chariot 50 de 20 coulisser le long dudit câble 30. Les roulettes 54 sont disposées de part et d'autre du câble de manière à l'enserrer, grâce à quoi le chariot 50 est monté coulissant le long du câble. Dans cet exemple, le déplacement du chariot 50 le long du premier câble 30 est réalisé grâce à un dispositif qui comporte un câble de liaison 60 relié au corps 52 d'une part, et à un tambour 62 disposé en surface, d'autre part. Si le chariot peut descendre le long du câble du fait de l'action de son poids propre, on contrôle toutefois sa vitesse de descente grâce à l'action du tambour 62. Le tambour 62 a également pour fonction de remonter le chariot 50, à une vitesse contrôlée. Pour éviter que le chariot 50 ne pivote sur lui-même autour du câble 30 pendant son déplacement, il est prévu un dispositif de guidage 56 qui comporte un bras 56, solidaire et perpendiculaire au corps 52, et qui coopère avec un autre câble, dans cet exemple le deuxième câble 34.

Les premier et deuxième câbles sont situés dans la même demi-épaisseur du châssis, mais pas dans la même demi-largeur du châssis. 3001 2 5 1 12 Le bras 56 comporte une extrémité distale 56a qui coopère avec le deuxième câble. Dans cet exemple, l'extrémité distale 56a comporte deux rouleaux 58 dont les axes de rotation sont sensiblement parallèles au bras, et dont la fonction est de minimiser les frottements entre le bras et 5 le deuxième câble 34. Dans l'exemple illustré en figure 1, le bras 56 est incurvé de manière à être décalé par rapport à la conduite d'évacuation 13. Cela permet d'éviter le risque que le bras vienne en contact avec la conduite d'évacuation, ce qui pourrait freiner ou bloquer le déplacement du chariot. 10 Dans ce mode de réalisation, la machine d'excavation 10 comporte en outre des moyens de guidage 70 des premier, deuxième, troisième et quatrième câbles 30,32,34 et 36. Ces moyens de guidage 70 sont constitués de traverses 72 qui comportent quatre anneaux de guidage 74 pour le guidage des câbles. Comme on le voit sur la figure 3, ces moyens 15 de guidage 70 sont positionnés en surface, et ont pour fonction de maintenir immobile dans un plan horizontal Q les zones des câbles disposées dans le plan horizontal Q. Pendant l'opération de forage, qui sera décrite ci-dessous, les moyens de guidage sont fixes par rapport au sol, de sorte que les câbles 20 porteurs restent « immobiles » dans le plan horizontal Q. Les anneaux de guidage 74, qui pourraient bien entendu présenter une autre forme, définissent quatre positions fixes de référence, appelées A°, B°, C° et D°. De préférence, la position des anneaux coïncide avec celle des points de fixation A, B, C et D lorsque l'extrémité supérieure du châssis se situe 25 sensiblement dans le plan horizontal Q. On comprend que, grâce aux moyens de guidage, les points de référence A°, B°, C° et D° ne dépendent pas des éventuels mouvements ou déviation du châssis 12. Comme mentionné plus haut, un but de l'invention est de 30 déterminer la position du dispositif de coupe dans le sol pendant l'étape de forage. Pour cela, on va commencer par déterminer la position du châssis 12 dans le sol, et plus particulièrement la position de la partie supérieure dudit châssis. Pour ce faire, on mesure au moins l'écart entre le point de fixation A du premier câble 30 par rapport à la position fixe de 35 référence A°.

Pour déterminer de manière plus précise la position de la partie supérieure du châssis, de préférence on mesure également le déplacement des points de fixation B, C et D des autres câbles par rapport à aux positions fixes de références associées B°, C° et D°.

Conformément à l'invention, l'écart entre le point de fixation A du premier câble par rapport à la position fixe de référence A° est déterminée grâce au déplacement du chariot 50 le long du câble, entre la position de référence A° et le point de fixation A. Ce déplacement peut être une descente le long du câble ou bien une remontée.

Au cours de l'étape de déplacement du chariot 50 le long du premier câble 50, on mesure périodiquement la position spatiale du chariot 50 à l'aide d'un dispositif de localisation. Pendant l'étape de déplacement, le premier câble est maintenu immobile. Pour ce faire, dans cet exemple, on stoppe la descente du châssis 12.

On comprend donc que le premier câble est immobile pendant le déplacement du chariot 50 et la réalisation des mesures. En se référant aux figures 5 et 6, on comprend que, à un instant t, auquel est réalisée une mesure de position spatiale, la position du chariot 50 sur le premier câble 30 est notée A', où « i » est un nombre entier compris entre 1 et N. Dans cet exemple, on réalise donc N mesures de la position spatiale du chariot. Les N positions du chariot, pour lesquelles on réalise une mesure, appelées points de mesure, sont réparties le long du premier câble. En conséquence, le point de mesure AN est de préférence confondue avec le point de fixation A, ou au moins située dans le voisinage immédiat dudit point de fixation. De préférence, le chariot 50 est immobilisé à chaque point de mesure A', de sorte que le chariot est à l'arrêt pendant la réalisation de la mesure, ce qui permet d'obtenir des valeurs de mesures plus précises. Le dispositif de localisation comporte tout d'abord des premier et deuxième dispositifs de mesure d'inclinaison 80,82, disposés dans le chariot 50, agencés pour effectuer des mesures d'inclinaison dans deux plans verticaux perpendiculaires l'un à l'autre. Ces dispositifs de mesure d'inclinaison, en l'espèce des inclinomètres, permettent de mesurer : - un angle d'inclinaison a par rapport à la verticale, cette inclinaison correspondant à une rotation du chariot 50 autour de l'axe Y, comme cela est illustré sur la figure 5 ; 3001 2 5 1 14 - un angle d'inclinaison p par rapport à la verticale, cette inclinaison correspondant à une rotation du chariot 50 autour de l'axe X, comme cela est illustré sur la figure 6. Lorsque le châssis est purement vertical, on comprend que les 5 câbles porteurs sont également verticaux, en conséquence de quoi, les angles d'inclinaison a et p sont nuls. On comprend également que lorsque le châssis dévie de sa trajectoire verticale, les câbles porteurs ont tendance à s'incliner à et à se courber, comme cela est illustré sur les figures 1, 5 et 6, ce qui a pour 10 effet que le chariot s'incline par rapport à la direction verticale. Dans ce cas, au moins l'un des angles a et fa est non nul. Les valeurs des angles d'inclinaison a et P mesurées au point A' sont notées ai et p'. Aussi, à chaque point de mesure Ai, le chariot étant préférentiellement stoppé, on mesure les angles ai et 131. Les angles 15 d'inclinaison ai et pi, où i = 1..N mesurés au cours du déplacement du chariot sont, dans cet exemple, stockés dans une mémoire 51 disposée dans le chariot 50. Le dispositif de localisation comporte en outre un dispositif 84 pour déterminer la longueur I du déplacement du chariot le long du premier 20 câble 30. Cette longueur I correspond à la longueur I du câble de liaison 60 qui est déroulée du tambour 62. Le dispositif 84 permet naturellement de mesurer le déplacement AI' infinitésimal du chariot 50 entre deux points de mesure successifs A1-1 et A'. La valeur du déplacement Ali pourra être choisie comme étant une valeur constante Al imposée par le tambour 25 62. Selon une variante, le déplacement Al' est mesuré par des moyens embarqués dans le chariot. Dans cet exemple, la vitesse de déplacement du chariot est contrôlée. A cet effet, on choisira une vitesse de remontée et/ou descente constante, comprise entre 1 et 10 m/s. 30 Dans la variante illustrée, le dispositif de localisation comporte en outre un dispositif 86 de mesure de l'angle de rotation el du chariot 50 dans un plan sensiblement orthogonal perpendiculaire au câble, par rapport à une position angulaire de référence 8°. Dans cet exemple, on mesure l'angle de rotation O dans un plan horizontal. En raison de la 35 présence du bras 56, l'angle de rotation O correspond à l'angle de vrillage des câbles par rapport à une droite passant par les points de référence A° 3001 2 5 1 15 et B°. L'angle de rotation 0' sera préférentiellement mesuré à chaque point de mesure Ai, et notamment en position finale AN afin de donner une estimation de la rotation de la partie supérieure du châssis par rapport à la droite de référence passant par les positions de référence A° et B°. Les 5 angles de rotation 0' sont stockés dans la mémoire S1 du chariot. En se référant maintenant aux figures 8 et 9, on comprend que les valeurs a' et 13', 0' et Al' permettent de déterminer les déplacements infinitésimaux AXAI et AYA' selon les axes X et Y, par calcul trigonométrique. Ces déplacements AXA' et AYA' sont également 10 représentés sur les figures 7A à 7D qui illustrent, en coupe horizontale, quelques points de mesure Al, A' et AN du chariot 50 auxquelles sont réalisées les mesures de position spatiale du chariot. Selon un autre aspect avantageux de l'invention, la machine d'excavation comporte en outre un dispositif 90 pour déterminer la 15 position du châssis 12 à partir des données de mesure, à savoir les valeurs a' ,13' et 01 prises par les premier et deuxième dispositifs de mesure d'inclinaison 80,82 du dispositif de localisation, et par le dispositif 86 de mesure du vrillage des câbles au cours du déplacement du chariot le long du premier câble 30. 20 Dans cet exemple, ce dispositif 90 comporte des moyens de traitement mathématiques permettant de calculer les déplacements précités AXA' et AYA' puis, par un calcul intégral, de déterminer les valeurs de déplacement AXA et AYA selon les axes X et Y du point A par rapport à la position fixe de référence A°. 25 La position du châssis 12, et plus particulièrement celle de sa partie supérieure 14, est déterminée à partir des valeurs de déplacement AXA et AYA, et de la profondeur du point A qui peut être déterminée par exemple à partir de la longueur déroulée du premier câble 30 ou à l'aide d'un autre type de profondimètre fixé au châssis. 30 La valeur du nombre de points de mesures N sera choisie de manière suffisamment grande pour fournir un résultat précis, étant entendu que la valeur N pourra dépendre de la profondeur atteinte par le châssis. A titre d'exemples non limitatifs, on choisira N de manière à réaliser une mesure tous les 0.20 m, 0.5 m, 1 m ou 2 m de câble. 35 Pour ce faire, de préférence, la prise de mesure est réalisée à intervalles de temps fixe, le chariot étant déplacé à vitesse constante.

Pour améliorer la précision des mesures, on pourra augmenter le nombre de points de mesures N en réalisant des mesures lors de la descente et lors de la remontée du chariot. On pourra encore mettre en oeuvre ces étapes en faisant coulisser le chariot 50 le long des autres câbles, afin de déterminer la position des points B, C et D. Selon un autre aspect avantageux de l'invention, la machine d'excavation comporte en outre un dispositif 92 pour déterminer la position du dispositif de coupe 18 dans le sol, à partir de la position du châssis, et plus particulièrement à partir de la position de la partie supérieure du châssis 12. La position du dispositif de coupe 18 est également déterminée à partir de la longueur (ou hauteur) L du châssis et de son inclinaison par rapport à la verticale. L'inclinaison du châssis 12 est mesurée à l'aide d'un inclinomètre 100 disposé dans le châssis 12 qui mesure un premier angle d'inclinaison y par rapport à la verticale, illustré sur la figure 5, et un second angle d'inclinaison b par rapport à la verticale, illustré sur la figure 6. Les premier et second angles d'inclinaison sont mesurés dans deux plans verticaux orthogonaux l'un à l'autre. La position relative du dispositif de coupe 18 par rapport aux points A, B, C et D étant connue, la connaissance de la position des points A,B,C et D et de l'inclinaison du châssis permet de calculer par exemple la position d'un point médian W situé entre les zones d'attaques de tambours rotatifs. Pour améliorer la précision de la mesure, on tient également compte de la rotation 8 de la partie supérieure du châssis 12. Sur la figure 11, on a représenté de manière schématique le traitement mathématique des informations délivrées par les différents dispositifs de mesure précités et permettant de calculer la position du point médian W du dispositif de coupe.

Le dispositif 90 pour déterminer la position du châssis 12 reçoit les valeurs a' et 13', 0' mesurées au cours du déplacement du chariot par les inclinomètres disposés dans le chariot et Al', mesurée par le dispositif 84 pour déterminer la longueur du déplacement du chariot le long du premier câble 30. Le dispositif 90 calcule les coordonnées des points A, B, C et D.

Le dispositif 92 pour déterminer la position du dispositif de coupe reçoit quant à lui les coordonnées d'au moins le point de fixation A, et les valeurs des premier et second angles d'inclinaison du châssis y et 5 fournis par l'inclinomètre 100 solidaire du châssis. Le dispositif 92 fournit alors les coordonnées du point médian W. Au cours du forage, plusieurs étapes de déplacement du chariot sont réalisées, à différentes profondeurs du châssis 12, et ce afin de déterminer une pluralité de positions du châssis et du dispositif de coupe, ce qui permet d'obtenir la trajectoire réelle du châssis, et du dispositif de coupe, dans le sol S. La comparaison de la trajectoire réelle avec la trajectoire prédéterminée (souhaitée) du châssis, permet de déterminer l'écart ou la déviation de trajectoire du châssis. Cet écart est minimisé au cours du forage grâce à l'actionnement de moyens de correction de trajectoire, par exemple des patins hydrauliques 110 disposés sur les faces du châssis. Ces patins 110, en prenant appui contre les bords de la tranchée, permettent de modifier l'inclinaison du châssis, et donc sa trajectoire.

Claims (21)

1. REVENDICATIONS1. Machine d'excavation (10) comportant : - un châssis suspendu (12) comportant une extrémité supérieure (14) et une extrémité inférieure (16) ; - au moins un câble (30, 32, 34, 36) s'étendant au-dessus du châssis, ledit câble étant sous tension et ayant une extrémité inférieure (30a, 32a, 34a, 36a) fixée à l'extrémité supérieure du châssis ; - un dispositif de coupe (18) disposé à l'extrémité inférieure du châssis ; caractérisée en ce qu'elle comporte en outre : - un chariot (50) qui est monté coulissant le long du câble ; - un dispositif (60, 62) pour déplacer le chariot le long du câble ; et - un dispositif de localisation (80, 82, 84, 86) pour déterminer la position spatiale du chariot.
2. 2. Machine d'excavation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un dispositif de guidage (56) pour empêcher que le chariot ne pivote sur lui-même autour du câble (30) pendant son déplacement le long dudit câble.
3. 3. Machine d'excavation selon la revendication 2, caractérisée en ce que le châssis (12) est fixé à l'extrémité inférieure d'un premier câble (30) et à l'extrémité inférieure d'un deuxième câble, en ce que le chariot est monté coulissant le long du premier câble, et en ce que le dispositif de guidage comporte au moins un bras (56) solidaire du chariot et coopérant avec au moins le deuxième câble (32).
4. 4. Machine d'excavation selon la revendication 3, caractérisée en ce que le bras comporte une extrémité distale (56a) qui coopère avec deuxième câble. 3001 2 5 1 19
5. 5. Machine d'excavation selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre une conduite d'évacuation (13) des déblais qui s'étend au-dessus du châssis, et en ce que le bras (56) est incurvé de manière à être décalé par rapport à la conduite 5 d'évacuation (13).
6. 6. Machine d'excavation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le dispositif de localisation comporte au moins un dispositif de mesure d'inclinaison (80, 82) disposé dans le 10 chariot.
7. 7. Machine d'excavation selon la revendication 6, caractérisée en ce que le dispositif de localisation comporte des premier (80) et deuxième (82) dispositifs de mesure d'inclinaison, disposés dans le 15 chariot, agencés pour effectuer des mesures d'inclinaisons (a', [3') dans deux plans verticaux perpendiculaires l'un à l'autre.
8. 8. Machine d'excavation selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que le dispositif de localisation comporte en outre un dispositif 20 (86) de mesure de l'angle de rotation (O') du chariot dans un plan sensiblement perpendiculaire au câble.
9. 9. Machine d'excavation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le chariot est muni d'une mémoire (51) 25 pour stocker les données mesurées par le dispositif de localisation au cours du déplacement du chariot.
10. 10.Machine d'excavation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le dispositif de localisation comporte en 30 outre un dispositif (84) pour déterminer la longueur (I) du déplacement du chariot le long dudit câble.
11. 11.Machine d'excavation selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que les moyens pour déplacer le chariot (60, 35 62) comportent un câble de liaison (62) fixé au chariot.
12. 12.Machine d'excavation selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que les moyens pour déplacer le chariot (60, 62) sont configurés de telle sorte que la vitesse de descente et/ou de montée du chariot le long du câble est contrôlée.
13. 13.Machine d'excavation selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un dispositif (90) pour déterminer la position du châssis à partir des données de mesure prises par le dispositif de localisation au cours du déplacement du chariot le long du câble.
14. 14.Machine d'excavation selon la revendication 13, caractérisée en ce que le châssis comporte un inclinomètre (100) permettant de déterminer l'inclinaison du châssis par rapport à la verticale , et en ce que la machine comporte en outre un dispositif (92) pour déterminer la position du dispositif de coupe à partir de la position, de la longueur et de l'inclinaison du châssis.
15. 15.Machine d'excavation selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens de guidage (70) disposés en surface pour maintenir immobile dans un plan horizontal (Q) la zone du câble disposée dans ledit plan au fur et à mesure de la descente du châssis, lesdits moyens de guidage définissant, au moins aux instants de mesure, au moins une position fixe de référence (A°, B°, C , D°) en relation spatiale avec l'extrémité inférieure du câble lorsqu'elle est dans le plan horizontal.
16. 16. Procédé de forage dans un sol, dans lequel : - on fournit une machine d'excavation selon l'une quelconque des revendications 1 à 15 ; - on réalise une étape de forage en faisant pénétrer le châssis dans le sol ; - on réalise une étape de déplacement du chariot le long du câble au cours de laquelle on mesure, en différents points de mesure, la position spatiale du chariot ; et- on détermine la position du châssis dans le sol à partir des mesures de positions spatiales du chariot.
17. 17. Procédé selon la revendication 16, dans lequel le chariot est immobilisé à chaque point de mesure.
18. 18.Procédé selon la revendication 16 ou 17, dans lequel on mesure l'inclinaison du châssis et on détermine la position du dispositif de coupe dans le sol à partir de la position du châssis et la mesure de l'inclinaison du châssis.
19. 19.Procédé selon l'une quelconque des revendications 16 à 18, dans lequel, on immobilise le câble avant de réaliser l'étape de déplacement du chariot, et dans lequel on réalise plusieurs étapes de déplacement du chariot au cours de l'étape de forage, de manière à déterminer plusieurs positions du châssis dans le sol et d'obtenir la trajectoire réelle du châssis dans le sol.
20. 20. Procédé de forage selon la revendication 19, dans lequel on compare la trajectoire réelle avec une trajectoire prédéterminée du châssis dans le sol, et on corrige le positionnement du châssis au cours de l'étape de forage afin de minimiser l'écart entre la trajectoire réelle et la trajectoire prédéterminée.
21. 21.Chariot (50) de mesure destiné à être monté sur un câble d'une machine d'excavation selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, dans lequel le chariot comporte un dispositif de mesure d'inclinaison.