WO2005040556A1 - Dispositif d'ancrage à gaine d'expansion élastique - Google Patents

Dispositif d'ancrage à gaine d'expansion élastique Download PDF

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WO2005040556A1
WO2005040556A1 PCT/CA2004/001878 CA2004001878W WO2005040556A1 WO 2005040556 A1 WO2005040556 A1 WO 2005040556A1 CA 2004001878 W CA2004001878 W CA 2004001878W WO 2005040556 A1 WO2005040556 A1 WO 2005040556A1
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rod
expansive
expansion
excavation
wall
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PCT/CA2004/001878
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Marcellin Bruneau
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Marcellin Bruneau
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    • E21D21/004—Bolts held in the borehole by friction all along their length, without additional fixing means
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    • E21D21/0026—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection characterised by constructional features of the bolts
    • E21D21/0073—Anchoring-bolts having an inflatable sleeve, e.g. hollow sleeve expanded by a fluid

Definitions

  • the present invention relates to a support device for excavation walls, and more particularly relates to an anchor bolt, the anchor head of which comprises an elastic expansion sheath.
  • Mining rocks in a mine or any other type of underground excavation is generally done by blasting with explosives, and is followed by an extraction phase where the rocks thus felled are cleared of the site.
  • Miners must then purge the walls of the excavation, that is to say cause the falling of blocks of rock which tend to detach from them, using a bar to chop for example .
  • the stability of the walls of the gallery (or tunnel, or chamber) thus formed must be ensured by using one or more support techniques.
  • the support of the rock mass is essential for the safety of workers and the proper functioning of operations in the mine.
  • anchor bolts are commonly used to stabilize the rock mass.
  • the so-called “mechanical” anchor bolts (rockbolt in English) are the most commonly used because of their low cost and speed and ease of installation.
  • a mechanical anchor bolt has a long threaded rod called a stud, at the distal end of which is mounted an expansive shell of generally cylindrical shape.
  • the expansive shell includes a number of elongated metal sheets (typically 2 or 4) surrounding the stud, all of them connected to one of their ends, and the external surface of which is serrated and therefore rough.
  • this type of anchor bolt is also provided with a support plate installed at the proximal end of the stud.
  • a long hole is drilled perpendicular to the surface of the wall of the rock mass to be stabilized.
  • the diameter of this hole should be slightly larger than that of the expansive cylindrical shell, to allow easy insertion of the bolt to the bottom of the hole.
  • a worker must rotate the stud using a pneumatic tool with a rotary chuck, for example. Since the expansive shell cannot rotate freely in the hole since it presses against the internal surface of the hole with friction, the rotation of the stud generates a relative rotation of the stud relative to the expansive shell, which allows this last to open and its serrated leaves to cling firmly to the wall of the hole.
  • these bolts perform poorly when used in soft or fractured rock, and are sensitive to vibrations, that is to say that they can lose their charge following a stroke or an adjacent blasting.
  • these bolts have very little shear resistance.
  • the internal surface of the hole can crumble, and the teeth of these sheets can thus "unravel" of the internal surface of the hole.
  • the effectiveness of these bolts goes from 100% to 0% instantly since the expansive shell has no longer taken on the internal surface of the hole.
  • a cemented bolt essentially consists of a crenellated bar surrounded by cement and carrying a support plate at its proximal end. The laying of a cemented bolt normally starts with the drilling of a long hole, as for a mechanical bolt, followed by the injection of thick consistency cement inside the hole. Once the cement is injected into it, the long crenellated bar is inserted into the hole until the support plate comes to rest against the wall of the excavation.
  • the bolt is then passively loaded by the convergence of the rock mass. During this convergence (where the walls of the excavation tend to close in on themselves because of the great pressures naturally present in the rock mass and amplified in underground excavations), the bearing plate of the bolt will transmit the load at the bar. The friction between the rock / cement and cement / rod contacts helps stabilize the wall of the excavation in which the cemented bolt is installed.
  • This type of bolt is very resistant in tension, and can be used in all kinds of rocks, even in soft and very fractured rock, unlike mechanical bolts. In addition, this type of bolt is much more resistant to shear than mechanical bolts, and does not completely lose its load if the shear forces become too great, unlike mechanical bolts.
  • the present invention relates to an anchoring device intended to stabilize an excavation wall, and intended to be at least partially inserted into a hole drilled in the excavation wall, said anchoring device comprising:
  • an elongated support member defining a distal end intended to be inserted into the drilled hole, and a proximal end opposite to said distal end;
  • the anchoring device is characterized in that said expansive member is an elastic expansion sheath of cylindrical shape defining a first end and a second end, and an interior cavity penetrated by said support organ.
  • said anchoring device is characterized in that said support member is a rigid elongated rod, defining a longitudinal axis extending between its distal and proximal ends.
  • the anchoring device is characterized in that said rigid elongated rod is at least partially threaded, and in that said member activation defines a longitudinal interior cavity whose peripheral wall is also at least partially threaded and engages said rod by screwing, and in that said rod can be pivoted around its longitudinal axis to cause displacement of said activation member by screwing axially along said rod, to allow relative movement of said activating member relative to said expansion sheath.
  • the anchoring device is characterized in that said cavity of said expansion sheath defines a first lumen in the vicinity of said first end of said expansion sheath, and characterized in that that said activation member comprises an insertion member capable of moving axially along said rod when the latter is pivoted about its longitudinal axis, said insertion member being capable of inserting at least partially into said inner cavity of said first light sadite expansion sheath, for applying a radial pressure towards the outside on a peripheral surface of said inner cavity of said expansion sheath at least in the vicinity of the first end sadite, to generate stretching and the radial expansion of said expansion sheath at least in the vicinity of the first end sadite.
  • the anchoring device is characterized in that said insertion member is an insertion corner comprising a frustoconical portion, said insertion corner being able to at least partially penetrate said cavity internal of said expansion sheath with first light sadite to generate the expansion and radial stretching of said expansion sheath at least in the vicinity of sadite first end.
  • the anchoring device further comprises a retaining member stationary mounted on said rod, said second end of said expansion sheath being able to bear on said stationary retaining member when said insertion wedge is inserted into said first lumen of the interior cavity in order to stretch said expansion sheath radially outwards.
  • the anchoring device is characterized in that said cavity of said expansion sheath defines a second lumen opposite to said first lumen and located in the vicinity of said second end of said sheath d expansion, and is further characterized in that said retaining member comprises a second insertion wedge defining a second frustoconical portion, said second insertion wedge being able to fit into said second lumen of said cavity of said sheath expansion when said insertion corner moves towards said expansion sheath and pushes the latter towards said second insertion corner.
  • the anchoring device further comprises a retaining member mounted stationary on said rod, and characterized in that said activation member is a thrust member capable of moving along said rod and pushing said expansion sheath against said retaining member so as to compress said expansion sheath axially and generate its radial expansion.
  • the anchoring device further comprises a hollow sleeve penetrated by said rod and held axially stationary thereon, and defining a main cylindrical portion and an annular rear stop protruding radially towards the exterior of one of the ends of said main cylindrical portion, said rear stop forming said retaining member, said main cylindrical portion of said sleeve penetrating said interior cavity of said expansion sheath.
  • the anchoring device is characterized in that said pushing member comprises an expansive shell of which a first end portion is annular and hollow and engages in sliding said main cylindrical portion of said sleeve , so that said expansion sheath can be wedged between said annular end portion of said expansive shell and said rear stop of said sleeve, said expansive shell further comprising a number of sheets having a serrated outer surface, said pushing member further including an insertion corner mounted movably by screwing on said threaded rod and capable of moving in the direction of said expansive shell, both to fit between said sheets of said expansive shell and generate their spacing to allow their application against the peripheral surface delimiting the hole drilled in the wall of the excavation, and to push in sliding said first end portion of said expansive shell along said main cylindrical portion of said sleeve and against said expansion sheath and generate the axial compression of the latter, and therefore its radial expansion to allow its application against the peripheral surface delimiting the hole drilled in the wall of the 'excavation.
  • the anchoring device is characterized in that said support member is a support plate.
  • the anchoring device is characterized in that said rod is provided with at least two anchoring heads to increase the number of anchoring points along the hole drilled in the wall of the excavation, so that said anchoring device can withstand greater loads.
  • said expansion sheath comprises at least one elongated strap fixed to an external surface of said expansion sheath.
  • the present invention also relates to an anchoring device intended to stabilize an excavation wall of a rock mass, and intended to be at least partially inserted into a hole drilled in the excavation wall, said device comprising: - a tube with adjustable diameter intended to be inserted into the hole drilled in the wall of the excavation, and of which an external surface is intended to apply a radial pressure towards the exterior on the internal surface of the hole; - A support member mounted on said tube in the vicinity of a proximal end thereof, intended to bear against an external surface of the excavation wall;
  • a rigid elongated rod defining a distal end inserted into said tube, and a proximal end opposite to said proximal end, said rod defining a longitudinal axis extending between said distal and proximal ends;
  • said anchor head comprising: • a flexible expansive member mounted on said rod, made of an elastic material and capable of stretching and widening radially ; and • an activating member mounted mobile on said rod, said activating member capable of being set in motion relative to said rigid rod and to said expansive member and being able to come into contact therewith, said activating member being capable of exerting pressure on said expansion member; characterized in that in order to install said anchoring device, said rod as well as said anchoring head must be inserted into said tube, said tube having previously been inserted into the hole drilled in the wall of the excavation, then said activating member and said expansive member must be moved relative to each other so as to come into mutual contact, and so as to allow said activating member to exert pressure on said expansive member to generate the radial expansion of at least a portion of the latter, so that said portion of said expansive member comes to exert radial pressure against an internal surface of the tube to allow to increase the pressure applied by said external surface of said tube on the internal surface
  • the present invention also relates to an anchor head intended to be installed on a rigid rod, and intended to be anchored in a hole drilled in an excavation wall of a rock mass, said anchor head comprising: - a flexible expansive member intended to be mounted on the rod, made of an elastic material and capable of stretching and widening radially; and
  • an activation member intended to be mounted mobile on the rod, said activation member capable of being set in motion relatively to said expansive member and being able to come into contact therewith, said activation member being capable of exerting pressure on said expansion member; characterized in that in order to anchor said anchoring head in the rock mass at the level of the hole drilled in the wall of the excavation, said activation member and said expansive member must be moved relative to each other by so as to come into mutual contact, and so as to allow said activating member to exert pressure on said expansive member to generate the radial expansion of at least a portion of the latter, so that said portion of said expansive member come to bear with friction against a peripheral internal surface delimiting the hole drilled in the wall of the excavation.
  • the present invention also relates to a method of securing an unstable rock mass, this rock mass comprising an irregular external surface delimiting an access corridor, said method comprising the following steps: a) using a drill to drill at least one elongated cavity through said outer surface and in the rock mass, the rock mass forming an interior surface, delimiting this elongated drilled cavity, and an annular part of this exterior surface sadite, opening onto said access corridor; b) providing an anchoring device comprising a rigid elongated rod defining a distal end part housed in this elongated cavity, a proximal end part protruding from this elongated cavity, said anchoring device further comprising a member elastic expander mounted on said rod, said expansive member being able to be in a first non-constrained condition, and being able to engage said greenhouse interior surface of rocky mass when constrained in a second compression condition, said anchoring device also comprising an activation member movably mounted on said rod in the vicinity of said expansive member, said anchoring
  • An elongated rigid rod intended to be inserted into this drilled cavity, said rod comprising a distal part intended to be housed in this drilled cavity, a proximal part intended to protrude out of this drilled cavity, and an intermediate part located between said distal portion and said proximal portion; - an elastic expansive member, installed on said intermediate part of said rod, said expansive member intended to release the interior surface of rock masses in a first non-constrained condition, but able to engage this interior surface of rock masses when constrained in a second compression condition;
  • a tension constraint device installed on said proximal end portion of said rod, for greenhouse engagement of said support member against said annular portion of the outer surface of rocky mass.
  • Figure 1 shows an exploded perspective view of an anchor bolt according to a first embodiment of the invention
  • Figure 2 is an enlarged perspective view showing particularly the anchor head of the anchor bolt of Figure 1
  • Figures 3a and 3b are broken vertical sections of a rock mass, showing in cross section the anchor bolt of Figure 1, suggesting the sequence of installation of this anchor bolt in a horizontal hole drilled in this solid rocky
  • Figure 4 shows an exploded perspective view of an anchor bolt according to a second embodiment of the invention
  • Figure 5 is an enlarged perspective view showing particularly the anchor head of the anchor bolt of Figure 4
  • Figures 6a and 6b are views similar to those of Figures 3a and 3b, but showing the anchor bolt according to the embodiment of Figure 4
  • Figure 6c shows a view similar to Figures 6a and 6b, but illustrating the behavior of the anchor bolt in the event of decompression of the rock mass
  • Figure 7 shows an exploded perspective view of an anchor bolt according to a third embodiment of the invention
  • Figure 8 is an enlarged perspective view showing particularly the anchor head of the anchor bolt
  • FIG. 9 is a broken vertical section of a rock mass, showing in cross section the anchor bolt of FIG. 7 housed in a hole drilled in this rock mass, and showing its anchor head in functional position housed in this hole;
  • FIG. 10 is a view similar to FIG. 4 but for showing an anchor bolt with multiple anchor heads according to a fourth embodiment of the present invention, and showing the multiple anchor heads of this bolt in functional position;
  • Figure 11 shows a perspective view of an anchor bolt of the “Split Set” type;
  • FIG. 12 shows a cross-sectional view of a fifth embodiment of the present invention, combining an anchor bolt of the “Split Set” type and an anchor bolt with elastic sheath similar to that of FIG. 1, housed in a hole drilled in a rock mass shown in vertical section; and
  • Figures 13 and 14 show enlarged rear and front perspective views, respectively, of an expanding shell anchor head taught in the prior art.
  • Figures 1-12 show several embodiments of the anchoring device of the present invention. Even though these anchoring devices can be used on all kinds of walls requiring support, such as a concrete wall or the wall of a cliff, the this description will deal, to simplify the text, only with their use for the support of a rock wall of excavation, for example in a mine.
  • Figures 1— 3b show an anchor bolt 10 according to one of the embodiments of the invention.
  • the anchor bolt 10 comprises a rigid threaded rod called a stud 12, and defining a distal end 12a and a proximal end 12b.
  • the stud 12 may for example have a length of half a meter to 3 meters, depending for example on the application for which the anchor bolt 10 is intended.
  • An anchor head 14 is mounted on the stud 12, for example in the vicinity of its distal end 12a.
  • This anchoring head 14 is intended to be inserted into a hole drilled in the wall of the excavation.
  • the anchoring head 14 comprises an expansive member in the form of an elongated tubular expansion sheath 18 of cylindrical shape, mounted on the stud 12 so that the peripheral surface of its tubular interior cavity 18c surrounds the stud 12 and engages the stud 12 freely enough without being tightened around it.
  • This anchoring head 14 also has two insertion corners: a movable insertion corner 16, and a stationary insertion corner 20, both mounted on the stud 12 on either side of the sheath. expansion 18.
  • the insertion corners 16 and 20 may or may not have the same length.
  • Each of the two insertion corners 16, 20 defines a generally cylindrical main portion 16a, 20a respectively, an annular rear stop 16b, 20b projecting radially outward at the rear of the cylindrical main portion 16a, 20a.
  • these insertion corners 16, 20 each comprise a frustoconical portion 16c, 20c in the form of a point projecting axially towards the front of the main cylindrical portion 16a, 20a.
  • the frustoconical portion 16c of the movable insertion corner 16 points in the direction of the distal lumen 18a of the interior cavity 18c of the expansion sheath 18; similarly, the frustoconical portion 20c of the stationary insertion corner 20 points in the direction of the proximal lumen 18b of the internal cavity 18c of the expansion sheath 18.
  • the free end of the frustoconical portion 16c, 20c of the insertion corners 16, 20 has a smaller diameter than that of the cylindrical interior cavity 18c of the expansion sheath.
  • the frustoconical part 16c, 20c widens progressively and leads towards the main cylindrical part 16a, 20a of the insertion corners, the diameter of which is larger than that of the cavity 18c.
  • Each of these insertion corners 16, 20 is tubular, and defines an interior cavity 16d, 20d.
  • the interior cavity 16d of the movable insertion corner 16 is tapped, and the movable insertion corner 16 is mounted by screwing on the stud 12; the threads of this threaded cavity 16d can cooperate with the threads of the stud 12, when the latter is pivoted about its longitudinal axis, to allow the axial displacement of the movable insertion corner 16 relative to the stud 12, as described more in detail below.
  • the interior cavity 20d of the stationary insertion corner 20, for its part, defines a smooth non-tapped peripheral surface.
  • This cavity 20d is penetrated by the stud 12, and the rear stop 20b of the wedge 20 bears against a washer 22, held axially stationary by two nuts 24, 24 screwed onto the stud 12 and tightened firmly against each other .
  • the two nuts 24, 24 are integral in rotation with the stud 12, and therefore do not move axially along the stud 12.
  • the rear surface of the insertion corner 20 slides on the washer 22, and the anchoring head 14 cannot move towards the proximal end of the stud 12 beyond the assembly axially stationary relative to the stud 12 formed by the two nuts 24, 24 tightened by screwing one against the other.
  • the insert corners 16, 20 can be forcefully inserted into the cavity 18c of the expansion sheath 18, to induce stretching and therefore the radial expansion of the latter.
  • the various components of the anchor head 14 are arranged so that the expansion sheath 18 is not stretched radially by the insert corners 16, 20, it will be said below that the head anchor 14 is in the rest position (as illustrated in FIG. 3a).
  • the sheath 18 is stretched radially by the insertion corners 16, 20, it will be said that the expansion sheath 18 is in the functional position (FIG. 3b).
  • the stud 12, in the vicinity of its proximal end 12b, is provided with a conventional support plate 26, pierced at its center and penetrated by the stud 12.
  • This plate when the anchor bolt 10 is put in place a hole drilled in the wall of an excavation, will come to bear against the external surface of the wall of the excavation P ( Figure 3a-3b) to load the anchor bolt 10.
  • a washer 28 and two nuts 30, 31 are mounted on the stud 12 between the support plate 26 and the proximal end 12b of the stud.
  • the two nuts 30, 31 screwed and tightened one against the other forming a stationary assembly with respect to the stud 12, ie are integral in rotation with the stud 12, will allow a rotary tool to grasp the stud 12 by its protruding part from the wall of the excavation and located outside the drilled hole, and to rotate it around its longitudinal axis.
  • This hole T is preferably drilled perpendicular to the outer surface S of the wall of the excavation, and must have a depth corresponding to the length of the bolt; typically, the hole T is drilled to be about 10 centimeters (4 inches) longer than the stud.
  • the diameter of the hole T must be such that it is slightly larger than the diameter of the expansion sheath 18 when the anchoring head 14 is in the rest position, ie when the expansion sheath 18 is not radially stretched by the insertion corners 16, 20.
  • the stud 12 provided with the anchoring head 14 in the rest position is then pressed into the hole T.
  • the expansion sheath 18 which is diametrically t smaller than the hole T, rests by gravity with friction against the rough lower part of the hole T. This can be observed in the sectional view of FIG. 3 a, where the lower surface of the sheath 18 rests against the hollow of the hole T.
  • the stud 12 must be turned around its longitudinal axis (as suggested by the arrow A in FIG. 3 a) in a given direction.
  • a suitable rotary tool (not illustrated in the figures) is used to accomplish this rotation of the stud, for example the drilling machine previously used for drilling hole T in the rock mass, but this time fitted with a nut socket rather than an auger.
  • the sleeve of this rotary tool must engage the nut 30, and the tool must be actuated to transmit a rotary movement to this nut. Since the nut 30 is tightened against the juxtaposed nut 31, the rotation of the nut 30 does not induce a screwing movement of the latter on the stud 12, but rather the rotation of the stud 12 around its longitudinal axis, integral with the nut 30 driven in rotation by the rotary tool.
  • the expansion sheath 18 When the stud 12 is pivoted about its longitudinal axis, the expansion sheath 18, on the other hand, does not pivot since it bears frictionally against the rough surface delimiting the hole drilled in the rock, and the friction of the expansion sheath 18 against the rock surrounding the hole T alone makes it possible to prevent the expansion sheath from turning at the same time as the stud 2.
  • the movable insertion corner 16 s press with friction against the expansion sheath 18, and the only friction of the movable insertion wedge 16 against the expansion sheath 18 makes it possible to retain the movable insertion wedge 16 to prevent it from being driven in rotation at the same time as the stud 12.
  • the movable insertion corner 16 remains stationary with respect to the expansion sheath 18 and with respect to the rocky surface surrounding the hole T when the stud 12 is pivoted, which allows to generate a relative pivoting of the stud 12 relative to the insertion corner n movable 16, and therefore to generate the movement by screwing the insertion corner 16 (whose inner cavity 16d is tapped) relative to the stud 12 (whose outer surface is threaded).
  • the axial displacement of the movable insertion corner 16 simultaneously allows its progressive insertion into the lumen 18a of the cavity 18c of the expansion sheath 18, until its frustoconical portion 16c and / or its main cylindrical portion 16a are at least partially inserted therein.
  • the pivoting of the stud 12 must continue until the pivoting resistance, which is a function of the pressure applied radially by the anchoring head 14 against the internal surface of the hole drilled in the rock, reaches a limit value. When this limit value is reached, the anchor head is considered to be anchored in the rock mass. Once the anchoring head 14 has been anchored in the rock, the plate 26 - which remained spaced from the surface S of the wall P of the excavation - must be applied against the surface S of the wall P of the excavation, and must be kept pressed against it by successively screwing the nut 31 then the nut 30 towards the support plate.
  • the anchor bolt 10 is loaded and therefore becomes operational, and now contributes to the support of the wall P of the excavation.
  • the anchor bolt of the invention such as the anchor bolt 10 of FIGS. 1 - 3b for example, has many advantages compared to traditional mechanical anchor bolts (typically designated "rockbolt” in English), such than that illustrated in FIGS. 11 and 12.
  • the anchor bolt 410 of FIGS. 13-14 which is also discussed in the “STATE OF THE ART” section above, comprises a stud 412 and an expansive shell 414 mounted at the neighborhood of the distal end of the stud 412.
  • This expansive shell 414 consists of four sheets 418 connected to each other at their end 418a, then held together by a ring 422. These sheets 418 surround the stud 412, and their outer surface is rendered rough by a series of teeth 419 of triangular section, as illustrated in FIGS. 13 and 14.
  • the four sheets 418 are retained at the distal end of the stud by a U-shaped retaining member 424.
  • mobile insertion 416 in the form of a cone is mounted by screwing at the distal end of the stud 412. By pivoting the stud 412 in a given direction relative to the insertion wedge 416, the latter moves by screwing the along the stud 412 in the direction of the four sheets 418, and can be inserted between the four sheets 418 to generate their spacing.
  • the expansive shell opens, i.e. -to say that the four sheets 418 move apart and gradually move away from the stud 412, and the teeth 419 come to apply pressure and cling to the internal peripheral surface of the hole drilled in the wall of the excavation.
  • a conventional support plate (not shown), installed near the proximal end (not shown) of the stud 412, is then tightened against the external surface of the wall of the excavation, to load the anchor bolt 410.
  • Such an anchor bolt with serrated sheets has many drawbacks.
  • the serrated sheets 418 have only a punctual grip on the rocky surface delimiting the borehole, that is to say that only the tip of the teeth 419 puncturing punctually against the peripheral surface of the hole allows the expansive shell to cling to.
  • this bolt can lose its load instantaneously, for example by breaking and crumbling the rock portions to which the teeth 419 hold on.
  • the expansion sheath is pressed against the rock surface delimiting the borehole, and since the expansion sheath is made of 'an elastic deformable material, the entire periphery of the outer surface of the expansion sheath bears against the internal surface of the hole, deforming to perfectly match the irregularities which are present there.
  • the anchoring of the anchoring head on the internal surface of the hole is accomplished by the firm application of the entire periphery of the expansion sheath against this surface of the hole, and makes it possible to adapt to the irregularities which therein. appear, thus maximizing the contact area, and therefore the friction force, between the anchor head and the internal surface of the hole.
  • FIGS. 1— 3b there are structures similar to those of the embodiment of FIGS. 1— 3b, and their reference numbers correspond to those of the embodiment of FIGS. 1— 3b but increased by 100 (for example, the anchor bolt, bearing the number 10 in Figures 1—3b, bears the number 110 in the embodiment of Figures 4—6c).
  • Figures 4-6c show an anchor bolt 110, similar to but different from bolt 10 in Figures 1 - 3b.
  • the stud 112 rather than being threaded over its entire length, is threaded only at its two end portions.
  • a threaded portion located in the vicinity of the proximal end 112b allows the screwing on the stud 112 of the two nuts 130, 131, and the other threaded portion located in the vicinity of the distal end 112a allows the screwing of the movable insertion corner 116.
  • the stationary assembly formed of two nuts 24, 24 one screwed against the other in the embodiment of FIGS. 1— 3b is replaced by a steel tube 124, pressed against and secured to the central non-threaded portion of the stud 112.
  • the tube 124 can rotate integrally with the stud 112 when the latter is pivoted around its longitudinal axis.
  • the expansion sheath 118 is provided with four elongated strips 119 made of a soft elastic material, distributed regularly over the periphery of the external surface of the expansion sheath 118. These strips 119 may for example be shorter that the expansion sheath 118, and be installed on the end portion of the expansion sheath 118 facing the stationary insertion corner 120; alternatively these strips can have the same length as the expansion sheath.
  • the movable insertion corner 116 only has a main cylindrical portion 116a and a frustoconical portion 116c, unlike the movable insertion corner 16 of FIGS. 1— 3b which also includes a rear stop 16b.
  • the procedure for installing the anchor bolt 110 is similar to that of the anchor bolt 10.
  • the anchor head 114 is adjusted by manually screwing the insertion corner 116 to slightly wedge the sheath. expansion 118 between the two insertion corners 116 and 120.
  • the stud 112 on which the anchor head 114 is mounted is inserted into a hole T previously drilled in an excavation wall P, the strips 119 slightly engaging the internal surface of the hole T, as illustrated in FIG. 6a.
  • the stud 112 is pivoted about its longitudinal axis as suggested by the arrow D in FIG. 6a.
  • the strips 119 engaging the internal surface of the hole they make it possible to retain the expansion sheath 118 so that it remains stationary despite the rotation movement of the stud 112.
  • the frictionally pressing of the movable insertion corner 116 against the sheath 118 allows the mobile insertion corner 116 also to remain stationary despite the movement of rotation of the stud 112.
  • the stud 112 pivots relative to the insertion corner 116, which allows the insertion corner 116 to move by screwing towards the expansion sheath 118, such as suggested by the arrows E in FIG. 6a, and gradually penetrate into its cavity 118c, so as to radially stretch the expansion sheath 118 to compress it against the internal surface of the hole T, as illustrated in FIG. 6b .
  • the anchor bolt 110 is capable of performing well even in the event of deformation of the rock mass in which it is installed.
  • deformation is the decompression (or relaxation) of the rock mass, consisting of a relative displacement of blocks of rock which constitute it, which generates the volume expansion of the rock mass.
  • the walls of the excavation in the event of loosening of the solid mass, will tend to expand and to close in on themselves, as suggested by the arrows H in FIG. 6c, and the hole T in which the bolt is installed will therefore tend to elongate.
  • the decompression of the massif is likely to occur during adjacent blasting.
  • Figure 6c shows the behavior of the anchor bolt 110 following decompression of the bed.
  • the support plate 126 When the rock mass decompresses, and therefore when the hole T lengthens, the support plate 126 is driven by the surface S of the wall P which decompresses and closes, as suggested by the arrows F in FIG. 6c.
  • the support plate 126 carries with it the stud 112, which will be pulled axially towards the outside of the hole T, as suggested by the arrow G, and consequently also drives the insertion wedge 116 screwed onto the stud 112.
  • This outward movement of the hole T of the insertion corner 116 does not cause the displacement of the expansion sheath 118, the latter remaining pressed against and firmly clamped to the internal surface of the hole T.
  • the insertion corner can penetrate with force and slide in the cavity 118c of the expansion sheath, rather than causing the pressure drop of the bolt. So the fact that the corner insertion 116, unlike the insertion corner 16 of the embodiment of Figures l-3b, does not have a rear stop will allow it to slide inside and along the cavity 118c of the expansion sheath , as illustrated in FIG. 6c, the insertion corner 116 stretching radially and continuously compressing the expansion sheath 118 against the surface of the hole when it is in its cavity.
  • the structures similar to those of the embodiment of FIGS. 1 - 3b have the same reference numbers but increased by 200.
  • the anchor bolt, numbered 10 in the embodiment of FIGS. 1 - 3b, is numbered 210 on the realization of Figures 7-9.
  • the stud 212 is threaded over its entire length, and is provided in the vicinity of its distal end 212a with an anchor head 214.
  • This anchor head 214 comprises an assembly of two nuts 224 screwed and tightened l one against the other, integral in rotation with the stud 212.
  • a hollow sleeve 221 the internal cavity 221c of which is smooth and not tapped, is mounted on the stud 112, and its rear surface abuts against a washer 222, leaning in turn against the two nuts 224 screwed against each other.
  • Sleeve 221 defines integrally a main cylindrical part 221a, as well as a diametrically larger rear stop 221b and of annular shape, situated at one end of the main cylindrical part 221a.
  • the anchor head 214 comprises an expansive shell 217.
  • This expansive shell 217 defines a hollow annular base portion 217a to which four sheets 217b are integrally attached having a serrated outer surface.
  • the hollow annular part 217a has a diameter corresponding to that of the outer surface of the cylindrical part 221a of the sleeve, and the hollow annular part 217a engages in axial sliding and is threaded around the cylindrical part 221a of the sleeve.
  • an insertion corner 216 of frustoconical shape, screwed onto the stud 212, can be inserted between the four sheets 217b. It is possible to observe in FIG. 7 that the insertion corner 216 defines four flattened portions 216a, each having to align with one of the sheets 217b. The procedure for installing the anchor bolt 210 will now be detailed.
  • the anchor head 214 must be adjusted so that the insertion wedge 216 is inserted between the four sheets 217b of the expanding shell without, however, the insertion wedge 216 applying pressure on the sheets 217b nor does not dismiss them.
  • Such a configuration of the anchor head 214 is illustrated in FIG. 8.
  • the stud 212 provided with the anchor head 214 is inserted into the hole made in the wall of the excavation.
  • the stud 212 is then pivoted in a given direction, and since the sheets 217b of the expansive shell rest with friction against the internal surface of the hole and that the sheets 217b engage the flattened part 216a of the insertion corner 216, thus preventing the latter to be rotated at the same time as the stud 212, a relative movement of the stud 212 by report to the insertion corner is generated, which generates the movement by screwing the insertion corner 216 towards the expansive shell.
  • the axial displacement of the insertion wedge 216 in the direction of the expansive shell 217 generates the radial spacing of the sheets 217b, the outer surface of which thus presses and clings to the surface of the hole T.
  • the displacement of the insertion wedge 216 towards the expansive shell 217 pushes it towards the expansion sheath 218, and the hollow annular part 217a of the expansive shell slides along the cylindrical part 221a of the sleeve and comes to axially compress the expansion sheath 218
  • the progressive axial compression of the expansion sheath 218 by the expansive shell 217 induces the radial expansion of the expansion sheath 218, which gradually takes on a domed shape.
  • the expansion sheath 218 thus widening in diameter, it compresses against the internal surface of the hole drilled in the wall P of the excavation, as suggested in FIG. 9.
  • the expansion sheath 218 thus compressed plays two roles.
  • the expansion sheath being made of an elastic material, and therefore having a tendency to want to regain its shape when deformed, the expansion sheath acts as a spring on the expansive shell 217.
  • the expansion sheath when compressed axially, the expansion sheath pushes on the hollow annular part 217a of the expansive shell, and if vibrations or strong shearing forces cause the rock to crumble at the interface between the serrated sheets 217b and the surface of the hole by the sheets serrated (as described above, rock crumbling from the inner surface of the hole is a common problem with expansive shell bolts), the elastic expansion sheath 218 can decompress slightly and push the expansive shell 217 further direction of the expansion wedge 216, which remains stationary, which allows the sheets 217b to deviate further towards the peripheral inner surface of the hole, and their serrated outer surface to take hold on this inner surface of the hole.
  • This embodiment of the anchor bolt 510 comprises a stud 512 on which multiple anchor heads 514 are installed.
  • the anchor bolt 510 of this embodiment has the advantage of having several anchor points in the rock along hole, and can therefore withstand higher loads.
  • Another embodiment of the invention, illustrated in Figures 11 and 12, could also be envisaged.
  • the anchoring device 310 of this embodiment makes use of an anchoring bolt typically called “Split Set”, consisting of a steel tube 311 defining a proximal end 311a and a distal end 311b, as well as a slot 311e extending over its entire length.
  • the proximal end 311a of the tube 311 is turned up and defines at this location a lip 311c, intended to retain a ring 31 ld.
  • the ring 31d is in turn intended to retain a support plate 326, pierced in its center and penetrated by the tube 311.
  • the distal end portion of the tube 311 is slightly thinned , in that its diameter is narrowed relative to the central part of the tube.
  • a “Split Set” type tube such as the tube 311 illustrated in FIG. 11, can be used alone for supporting a wall. Its installation consists first of all in drilling a hole having a diameter smaller than the central part of the tube. Next, insert the narrowed distal end portion of the tube 311 into the hole, and hammer the tube 311 through its proximal end 31a, so that the tube is gradually inserted into the drilled hole.
  • Tube 311 can be pushed into the hole using the impact function of the impact / rotation drill used to drill the hole. Since the central part of the tube 311 has a larger diameter than the hole, its insertion into the hole causes the tube to tighten, the slot 311e closing gradually, so that the diameter of the tube can adapt to that of the hole to be able to enter it.
  • the tube 311 is inserted into the hole until the support plate 326 comes to bear firmly against the exterior surface of the wall of the excavation.
  • the elastic capacity of the tube 311 which is deformed to shrink diametrically in order to be able to penetrate the hole, allows it to act as a spring and to make it continually tend towards its initial non-deformed shape.
  • This tube 3111 when installed on an excavation wall, has the advantage of being able to accommodate decompression of the rock mass. Indeed, in the event of decompression of the rock mass, where the wall of the excavation tends to close and the drilled hole tends to lengthen, the tube can be driven by the support plate 326, itself driven by the wall which closes, and the tube can slide relative to the hole. However, this bolt cannot withstand very large loads.
  • the present invention provides for the use of an anchor bolt of the “Split Set” type in combination with one of the variants of anchor bolt with elastic expansion sheath described above, in order to increase the strength of the bolt. .
  • the anchor bolt 310 is similar to the anchor bolt 10 in Figures l-3b, however without a backing plate
  • the elastic expansion sheath 318 compresses radially against the internal surface of the tube 311, and presses the steel tube 311 more against the internal surface of the hole.
  • the anchor bolt of the present invention could include a stud, at the proximal end of which is fixed a support plate, and comprising an anchor head having an expansion sheath mounted on a sleeve (similar to the sleeve 221 in FIG. 7), the sleeve defining a main cylindrical portion and a rear stop.
  • the anchoring head would include a pushing member defining a first tapped hollow portion screwed onto the stud, and a second hollow portion with non-tapped interior cavity and slidingly engaging the cylindrical part of the sleeve, so that the expansion sheath is located between this second part and the rear stop of the sleeve.
  • This pushing member could be set in motion by screwing along the stud by rotating the latter, to allow the pushing member to compress the expansion sheath axially against the rear stop of the sleeve. By axially compressing the expansion sheath, it would undergo a radial expansion and take a domed shape (as in FIG. 9), and would come to apply firmly against the surface delimiting the hole, to allow the anchoring of the head.
  • the stud of the embodiments described above could be replaced by any suitable support member.
  • the anchor head with elastic expansion sheath could include a bar on which the expansion sheath is mounted as well as the activating organism (s) (insertion corner (s), sleeve, etc.), and with respect to which the activating organ (s) could move to exercise pressure on the expansion sheath and tilt the anchor head into the functional position.
  • the support member in this case, could be a solid metal cable used to connect the anchor head to a support member which can bear against the exterior surface of the wall excavation, such as a support plate.
  • the cable could be securely stretched between the anchor head anchored in the solid mass and the support plate to provide support for the excavation wall.
  • a person skilled in the field of the present invention could design other variants of anchor bolts different from those described above. However, for reasons of clarity, these variants have not all been described, but it is understood that they are encompassed by the scope of protection defined by the following claims.

Abstract

Un dispositif d'ancrage destiné à stabiliser une paroi d'excavation, et destiné à être inséré dans un trou foré dans la paroi d'une excavation. Le dispositif d'ancrage comprend une tige allongée rigide définissant une extrémité distale destinée à être insérée dans le trou foré, et une extrémité proximale opposée à la extrémité proximale, un organe d'appui monté sur la tige au voisinage de son extrémité proximale destiné à s'appuyer contre une surface extérieure de la paroi rocheuse, et une tête d'ancrage montée sur la tige et destinée à être insérée dans le trou foré dans la paroi de l'excavation. La tête d'ancrage comporte un organe expansif flexible monté sur la tige, fait d'un matériau élastique et apte à s'étirer et s'élargir radialement, et un organe d'activation monté mobile sur la tige, cet organe d'activation étant susceptible d'être mis en mouvement relativement à la tige rigide et à l'organe expansif, et pouvant entrer en contact avec celui-ci pour y exercer une pression. Pour ancrer la tête d'ancrage dans la paroi de l'excavation au niveau du trou qui y est foré, l'organe d'activation et l'organe expansif doivent être déplacés l'un par rapport à l'autre de manière à entrer en contact mutuel, et de manière à permettre à l'organe d'activation d'exercer une pression sur l'organe expansif pour engendrer l'expansion radiale d'au moins une portion de ce dernier, pour que cette portion de l'organe expansif vienne s'appuyer avec friction contre une partie de la surface interne délimitant le trou foré dans la paroi de l'excavation.

Description

TITRE DE L'INVENTION : DISPOSTTTF D'ANCRAGE À AÏNE D'EXPANSION ÉLASTIQUE
DONNÉES DE RÉFÉRENCE
La présente demande de brevet revendique la priorité de la demande de brevet provisoire No. 60/514,004 déposée aux États-Unis le 27 octobre 2003, conformément aux dispositions de la Convention de Paris.
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un dispositif de soutènement pour parois d'excavations, et concerne plus particulièrement un boulon d'ancrage dont la tête d'ancrage comporte une gaine d'expansion élastique.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE
L'abattage de roches dans une mine ou toute autre sorte d'excavation souterraine se fait généralement par sautage à l'aide d'explosifs, et est suivi d'une phase d'extraction où les roches ainsi abattues sont débarrassées du chantier. Les mineurs doivent par la suite purger les parois de l'excavation, c'est-à-dire provoquer la chute de blocs de roche qui tendent à se détacher de celles-ci, à l'aide d'une barre à écailler par exemple. Ensuite, la stabilité des parois de la galerie (ou du tunnel, ou de la chambre) ainsi formée doit être assurée en faisant appel à une ou plusieurs techniques de soutènement. Le soutènement du massif rocheux est essentiel pour la sécurité des travailleurs et le bon fonctionnement des opérations dans la mine. Parmi les différentes techniques de soutènement, des boulons d'ancrage sont communément utilisés pour stabiliser le massif rocheux. Les boulons d'ancrage dits « mécaniques » (rockbolt en anglais) sont les plus couramment utilisés à cause de leur faible coût et rapidité et facilité d'installation. Un boulon d'ancrage mécanique comporte une longue tige filetée appelée goujon, à l'extrémité distale de laquelle est montée une coquille expansive de forme généralement cylindroïde. La coquille expansive inclut un nombre de feuilles métalliques allongées (typiquement 2 ou 4) entourant le goujon, toutes reliées entre elles à une de leurs extrémités, et dont la surface externe est dentelée et donc rugueuse. Comme pour tout boulon d'ancrage, ce type de boulon d'ancrage est également pourvu d'une plaque d'appui installée à l'extrémité proximale du goujon. En faisant tourner le goujon dans une direction donnée par rapport à la coquille expansive, les feuilles de la coquille expansive s'ouvrent telles les pétales d'une fleur en déploiement, et la coquille expansive s'élargit radialement. Avant de procéder à l'installation d'un tel boulon d'ancrage, un long trou est foré perpendiculairement à la surface de la paroi du massif rocheux à stabiliser. Le diamètre de ce trou doit être légèrement plus grand que celui de la coquille expansive cylindroïde, pour permettre l'insertion aisé du boulon jusqu'au fond du trou. Ensuite, un travailleur doit faire tourner le goujon en utilisant un outil pneumatique à mandrin rotatif par exemple. La coquille expansive ne pouvant pas tourner librement dans le trou étant donné qu'elle s'appuie avec friction contre la surface interne du trou, la rotation du goujon engendre une rotation relative du goujon par rapport à la coquille expansive, ce qui permet à cette dernière de s'ouvrir et à ses feuilles dentelées de se cramponner fermement à la paroi du trou. Une fois la coquille expansive ainsi ancrée dans le trou, un écrou situé à l'extrémité proximale du goujon doit être vissé contre la plaque de manière à presser celle-ci contre la paroi de l'excavation, et pour mettre en charge le boulon. Lorsque le boulon d'ancrage est mis en charge, c'est l'action combinée de la pression exercée par la plaque contre la paroi de l'excavation, et de la pression exercée par la coquille expansive à l'intérieur du trou, qui permet de stabiliser la paroi rocheuse. De tels boulons d'ancrage mécaniques comportent des avantages. Notamment, ces boulons d'ancrage mécaniques sont faciles et rapides à installer, sont peu dispendieux, et procurent à la paroi de l'excavation un soutènement actif, c'est-à-dire qu'ils deviennent efficaces et sont mis en charge immédiatement après leur installation. Par contre, ils comportent aussi d'importants inconvénients, qui ne permettent pas leur utilisation dans toutes les situations. Notamment, ils perfoπnent médiocrement lorsque utilisés en roche tendre ou fracturée, et sont sensibles aux vibrations, c'est-à-dire qu'ils peuvent perdre leur charge suite à un coup de terrain ou à un sautage adjacent. De plus, ces boulons sont très peu résistants au cisaillement. En effet, si des forces de cisaillement trop importantes apparaissent à l'interface entre la surface interne du trou et les feuilles dentelées de la coquille, la surface interne du trou peut s'effriter, et les dents de ces feuilles peuvent ainsi « démordre » de la surface interne du trou. De plus, dès qu'ils perdent leur charge, l'efficacité de ces boulons passe de 100% à 0% instantanément étant donné que la coquille expansive n'a plus prise sur la surface interne du trou. Ceci peut être dangereux, car à moins de tester chaque boulon individuellement pour voir s'il est toujours en charge, un boulon posé ayant perdu sa charge peut laisser l'impression aux travailleurs qu'il est toujours fonctionnel alors qu'il ne l'est plus du tout. D'autres types de boulon d'ancrage existent aussi et sont fréquemment utilisés pour soutenir les parois d'excavation souterraines, par exemple les boulons cimentés. Un boulon cimenté est essentiellement constitué d'une barre crénelée entourée de ciment et portant une plaque d'appui à son extrémité proximale. La pose d'un boulon cimenté débute normalement par le forage d'un long trou, comme pour un boulon mécanique, suivi de l'injection de ciment à consistance épaisse à l'intérieur du trou. Une fois que le ciment y est injecté, on insère la longue barre crénelée dans le trou jusqu'à ce que la plaque d'appui vienne s'appuyer contre la paroi de l'excavation. Le boulon est ensuite mis en charge passivement par la convergence du massif rocheux. Lors de cette convergence (où les parois de l'excavation tendent à se refermer sur elles- même à cause des grandes pressions naturellement présentes dans le massif rocheux et amplifiées dans les excavations souterraines), la plaque d'appui du boulon transmettra la charge à la barre. La friction entre les contacts roche/ciment et ciment/tige contribue à stabiliser la paroi de l'excavation dans laquelle le boulon cimenté est installé. Ce type de boulon est très résistant en tension, et peut être utilisé dans toutes sortes de roches, même en roche tendre et très fracturée, contrairement aux boulons mécaniques. De plus, ce type de boulon est beaucoup plus résistant au cisaillement que les boulons mécaniques, et ne perd pas entièrement sa charge si les forces de cisaillement deviennent trop importantes, contrairement aux boulons mécaniques. Par contre, l'installation de boulons cimentés est longue et coûteuse, nécessite l'emploi d'une pompe à ciment, et est salissante ce qui rend son utilisation désagréable pour les travailleurs. De plus, l'installation de tels boulons en position verticale, sur le plafond de l'excavation par exemple, est très laborieuse, car elle nécessite l'injection de ciment dans un trou vertical. D'autres dispositifs d'ancrage peuvent être employés pour le soutènement de parois d'excavations tels que des boulons résinés, ou des boulon à friction de type « Split Set » consistant en un tube d'acier fendu et martelé jusque dans le fond du trou foré dans la paroi de l'excavation, mais possèdent tous de nombreux inconvénients.
SOMMAIRE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un dispositif d'ancrage destiné à stabiliser une paroi d'excavation, et destiné à être au moins partiellement inséré dans un trou foré dans la paroi d'excavation, ledit dispositif d'ancrage comprenant :
- un organe de soutien allongé définissant une extrémité distale destinée à être insérée dans le trou foré, et une extrémité proximale opposée à ladite extrémité distale;
- un organe d'appui monté sur ledit organe de soutien au voisinage de sadite extrémité proximale, destiné à s'appuyer contre une surface extérieure de la paroi rocheuse ; et - une tête d'ancrage montée sur ledit organe de soutien et destinée à être insérée dans le trou foré dans la paroi de l'excavation, ladite tête d'ancrage comportant : • un organe expansif flexible monté sur ledit organe de soutien, fait d'un matériau élastique et apte à s'étirer et s'élargir radialement ; et • un organe d'activation monté mobile sur ledit organe de soutien, ledit organe d'activation susceptible d'être mis en mouvement relativement audit organe de soutien et audit organe expansif et pouvant entrer en contact avec celui-ci, ledit organe d'activation étant susceptible d'exercer une pression sur ledit organe d'expansion ; caractérisé en ce que pour ancrer ladite tête d'ancrage dans la paroi de l'excavation au niveau du trou qui y est foré, ledit organe d'activation et ledit organe expansif doivent être déplacés l'un par rapport à l'autre de manière à entrer en contact mutuel, et de manière à permettre audit organe d'activation d'exercer une pression sur ledit organe expansif pour engendrer l'expansion radiale d'au moins une portion de ce dernier, pour que cette dite portion dudit organe expansif vienne s'appuyer avec friction contre une partie de la surface interne délimitant le trou foré dans la paroi de l'excavation. Dans l'une des réalisations de l'invention, le dispositif d'ancrage est caractérisé en ce que ledit organe expansif est une gaine d'expansion élastique de forme cylindroïde définissant une première extrémité et une deuxième extrémité, et une cavité intérieure pénétrée par ledit organe de soutien. Dans l'une des réalisations de l'invention, le dispositif d'ancrage est caractérisé en ce que ledit organe de soutien est une tige allongée rigide, définissant un axe longitudinal s' étendant entre sesdites extrémités distale et proximale. Dans l'une des réalisations de l'invention, le dispositif d'ancrage est caractérisé en ce que ladite tige allongée rigide est au moins partiellement filetée, et en ce que ledit organe d'activation définit une cavité intérieure longitudinale dont la paroi périphérique est aussi au moins partiellement filetée et engage par vissage ladite tige, et en ce que ladite tige peut être pivotée autour de sondit axe longitudinal pour provoquer le déplacement dudit organe d'activation par vissage axialement le long de ladite tige, pour permettre un déplacement relatif dudit organe d'activation par rapport à ladite gaine d'expansion. Dans l'une des réalisations de l'invention, le dispositif d'ancrage est caractérisé en ce que ladite cavité de ladite gaine d'expansion définit une première lumière au voisinage de ladite première extrémité de ladite gaine d'expansion, et caractérisé en ce que ledit organe d'activation comporte un organe d'insertion susceptible de se mouvoir axialement le long de ladite tige lorsque celle-ci est pivotée autour de son axe longitudinal, ledit organe d'insertion étant susceptible de s'insérer au moins partiellement dans ladite cavité intérieure de ladite gaine d'expansion par sadite première lumière, pour appliquer une pression radiale vers l'extérieur sur une surface périphérique de ladite cavité intérieure de ladite gaine d'expansion au moins au voisinage de sadite première extrémité, pour engendrer l'étirement et l'expansion radiale de ladite gaine d'expansion au moins au voisinage de sadite première extrémité. Dans l'une des réalisations de l'invention, le dispositif d'ancrage est caractérisé en ce que ledit organe d'insertion est un coin d'insertion comportant une portion tronconique, ledit coin d'insertion pouvant au moins partiellement pénétrer dans ladite cavité interne de ladite gaine d'expansion par sadite première lumière pour engendrer l'expansion et l'étirement radial de ladite gaine d'expansion au moins au voisinage de sadite première extrémité. Dans l'une des réalisations de l'invention, le dispositif d'ancrage comprend au surplus un organe de retenue monté stationnaire sur ladite tige, ladite deuxième extrémité de ladite gaine d'expansion pouvant s'appuyer sur ledit organe de retenue stationnaire lorsque ledit coin d'insertion vient s'insérer dans ladite première lumière de la cavité intérieure pour étirer radialement vers l'extérieur ladite gaine d'expansion. Dans l'une des réalisations de l'invention, le dispositif d'ancrage est caractérisé en ce que ladite cavité de ladite gaine d'expansion définit une deuxième lumière opposée à ladite première lumière et située au voisinage de ladite deuxième extrémité de ladite gaine d'expansion, et est caractérisé de plus en ce que ledit organe de retenue comprend un deuxième coin d'insertion définissant une deuxième portion tronconique, ledit deuxième coin d'insertion pouvant s'insérer dans ladite deuxième lumière de ladite cavité de ladite gaine d'expansion lorsque ledit coin d'insertion se meut vers ladite gaine d'expansion et pousse celle-ci vers ledit deuxième coin d'insertion. Dans l'une des réalisations de l'invention, le dispositif d'ancrage comprend au surplus un organe de retenue monté stationnaire sur ladite tige, et caractérisé ce que ledit organe d'activation est un organe de poussée susceptible de se mouvoir le long de ladite tige et de pousser ladite gaine d'expansion contre ledit organe de retenue de manière à comprimer axialement ladite gaine d'expansion et engendrer son expansion radiale. Dans l'une des réalisations de l'invention, le dispositif d'ancrage comprend au surplus un manchon creux pénétré par ladite tige et maintenu axialement stationnaire sur celui-ci, et définissant une portion principale cylindrique et une butée arrière annulaire faisant saillie radialement vers l'extérieur d'une des extrémités de ladite portion principale cylindrique, ladite butée arrière formant ledit organe de retenue, ladite portion principale cylindrique dudit manchon pénétrant ladite cavité intérieure de ladite gaine d'expansion. Dans l'une des réalisations de l'invention, le dispositif d'ancrage est caractérisé en ce que ledit organe de poussée comporte une coquille expansive dont une première portion d'extrémité est annulaire et creuse et engage en coulissement ladite portion principale cylindrique dudit manchon, de manière à ce que ladite gaine d'expansion puisse être coincée entre ladite portion d'extrémité annulaire de ladite coquille expansive et ladite butée arrière dudit manchon, ladite coquille expansive comportant de plus un nombre de feuilles ayant une surface extérieure dentelée, ledit organe de poussée incluant au surplus un coin d'insertion monté mobile par vissage sur ladite tige filetée et susceptible de se mouvoir en direction de ladite coquille expansive, à la fois pour s'insérer entre lesdites feuilles de ladite coquille expansive et engendrer leur écartement pour permettre leur application contre la surface périphérique délimitant le trou foré dans la paroi de l'excavation, et pour pousser en coulissement ladite première portion d'extrémité de ladite coquille expansive le long de ladite portion principale cylindrique dudit manchon et contre ladite gaine d'expansion et engendrer la compression axiale de cette dernière, et donc son expansion radiale pour permettre son application contre la surface périphérique délimitant le trou foré dans la paroi de l'excavation. Dans l'une des réalisations de l'invention, le dispositif d'ancrage est caractérisé en ce que ledit organe d'appui est une plaque d'appui. Dans l'une des réalisations de l'invention, le dispositif d'ancrage est caractérisé en ce que ladite tige est munie d'au moins deux têtes d'ancrage pour augmenter le nombre de points d'ancrage le long du trou foré dans la paroi de l'excavation, pour que ledit dispositif d'ancrage puisse résister à de plus importantes charges. Dans l'une des réalisations de l'invention, le dispositif d'ancrage est caractérisé en ce que ladite gaine d'expansion comporte au moins une lanière allongée fixée sur une surface extérieure de ladite gaine d'expansion. La présente invention a également trait à un dispositif d'ancrage destiné à stabiliser une paroi d'excavation d'un massif rocheux, et destiné à être au moins partiellement inséré dans un trou foré dans la paroi d'excavation, ledit dispositif comprenant : - un tube à diamètre ajustable destiné à être inséré dans le trou foré dans la paroi de l'excavation, et dont une surface extérieure est destinée à appliquer une pression radiale vers l'extérieur sur la surface interne du trou; - un organe d'appui monté sur ledit tube au voisinage d'une extrémité proximale de celui-ci, destiné à s'appuyer contre une surface extérieure de la paroi d'excavation ;
- une tige allongée rigide définissant une extrémité distale insérée dans ledit tube, et une extrémité proximale opposée à ladite extrémité proximale, ladite tige définissant un axe longitudinal s 'étendant entre lesdites extrémités distale et proximale ; et
- une tête d'ancrage montée sur ladite tige et insérée dans ledit tube, ladite tête d'ancrage comportant : • un organe expansif flexible monté sur ladite tige, fait d'un matériau élastique et apte à s'étirer et s'élargir radialement ; et • un organe d'activation monté mobile sur ladite tige, ledit organe d'activation susceptible d'être mis en mouvement relativement à ladite tige rigide et audit organe expansif et pouvant entrer en contact avec celui-ci, ledit organe d'activation étant susceptible d'exercer une pression sur ledit organe d'expansion ; caractérisé en ce que pour mettre en place ledit dispositif d'ancrage, ladite tige ainsi que ladite tête d'ancrage doivent être insérés dans ledit tube, ledit tube ayant préalablement été inséré dans le trou foré dans la paroi de l'excavation, puis ledit organe d'activation et ledit organe expansif doivent être déplacés l'un par rapport à l'autre de manière à entrer en contact mutuel, et de manière à permettre audit organe d'activation d'exercer une pression sur ledit organe expansif pour engendrer l'expansion radiale d'au moins une portion de ce dernier, pour que cette dite portion dudit organe expansif vienne exercer une pression radiale contre une surface interne du tube pour permettre de majorer la pression appliquée par ladite surface externe dudit tube sur la surface interne du trou. La présente invention a également trait à une tête d'ancrage destinée à être installé sur une tige rigide, et destinée à s'ancrer dans un trou foré dans une paroi d'excavation d'un massif rocheux, ladite tête d'ancrage comprenant : - un organe expansif flexible destiné à être monté sur la tige, fait d'un matériau élastique et apte à s'étirer et s'élargir radialement ; et
- un organe d'activation destiné à être monté mobile sur la tige, ledit organe d'activation susceptible d'être mis en mouvement relativement audit organe expansif et pouvant entrer en contact avec celui-ci, ledit organe d'activation étant susceptible d'exercer une pression sur ledit organe d'expansion ; caractérisé en ce que pour ancrer ladite tête d'ancrage dans le massif rocheux au niveau du trou foré dans la paroi de l'excavation, ledit organe d'activation et ledit organe expansif doivent être déplacés l'un par rapport à l'autre de manière à entrer en contact mutuel, et de manière à permettre audit organe d'activation d'exercer une pression sur ledit organe expansif pour engendrer l'expansion radiale d'au moins une portion de ce dernier, pour que cette dite portion dudit organe expansif vienne s'appuyer avec friction contre une surface interne périphérique délimitant le trou foré dans la paroi de l'excavation. La présente invention a également trait à une méthode de solidarisation d'un amas rocheux instable, cet amas rocheux comprenant une surface extérieure irrégulière délimitant un couloir d'accès, ladite méthode comprenant les étapes suivantes : a) utiliser une foreuse pour forer au moins une cavité allongée au travers ladite surface extérieure et dans l'amas rocheux, l'amas rocheux formant une surface intérieure, délimitant cette cavité allongée forée, et une partie annulaire de sadite surface extérieure, débouchant sur ledit couloir d'accès; b) prévoir un dispositif d'ancrage comprenant une tige allongée rigide définissant une partie d'extrémité distale logée dans cette cavité allongée, une partie d'extrémité proximale faisant saillie hors de cette cavité allongée, ledit dispositif d'ancrage comprenant au surplus un organe expansif élastique monté sur ladite tige, ledit organe expansif pouvant se trouver dans une première condition non-contrainte, et pouvant engager à serre ladite surface intérieure d'amas rocheux lorsque contrainte en une seconde condition de compression, ledit dispositif d'ancrage comportant aussi un organe d'activation monté mobile sur ladite tige au voisinage dudit organe expansif, ledit dispositif d'ancrage comportant au surplus, sur ladite partie d'extrémité proximale de ladite tige, un organe d'appui ainsi qu'un dispositif de contrainte en tension; c) insérer au moins une partie de ladite tige rigide dans ladite cavité allongée, en commençant par sadite partie d'extrémité distale, de manière à ce que ledit organe expansif élastique et ledit organe d'activation montés sur ladite tige soient eux aussi insérés dans ladite cavité, et de manière à ce que ladite plaque d'appui et ledit dispositif de contrainte en tension dégagent ladite cavité et se situent au voisinage de ladite partie annulaire de ladite surface extérieure de l'amas rocheux; d) déplacer ledit organe mobile d'activation le long de ladite tige pour engagement dudit organe expansif élastique de façon à contraindre ledit organe expansif à sadite seconde condition de compression; et e) ajuster ledit dispositif de contrainte en tension de manière à ce qu'il engage à serre ledit organe d'appui contre ladite partie annulaire de surface extérieure d'amas rocheux. La présente invention a également trait à un dispositif d'ancrage d'un amas rocheux instable, cet amas rocheux étant du type comprenant une surface extérieure irrégulière, délimitant un couloir d'accès, et au moins une cavité forée au travers cette surface extérieure et dans l'amas rocheux, ledit dispositif comprenant :
- une tige rigide allongée, destinée à venir s'insérer dans cette cavité forée, ladite tige comprenant une partie distale destinée à être logée dans cette cavité forée, une partie proximale destinée à faire saillie hors de cette cavité forée, et une partie intermédiaire située entre ladite partie distale et ladite partie proximale ; - un organe expansif élastique, installé sur ladite partie intermédiaire de ladite tige, ledit organe expansif destiné à dégager la surface intérieure d'amas rocheux en une première condition non-contrainte, mais pouvant engager à serre cette surface intérieure d'amas rocheux lorsque contrainte en une seconde condition de compression ;
- un organe mobile d'activation dudit organe expansif, installé sur ladite tige ;
- un organe d'appui , installé sur ladite partie d'extrémité proximale de ladite tige ; et
- un dispositif de contrainte en tension, installé sur ladite partie d'extrémité proximale de ladite tige, pour engager à serre ledit organe d'appui contre ladite partie annulaire de surface extérieure d'amas rocheux.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
Dans les dessins annexés : La figure 1 montre une vue éclatée en perspective d'un boulon d'ancrage selon une première réalisation de l'invention ; La figure 2 est une vue agrandie en perspective montrant particulièrement la tête d'ancrage du boulon d'ancrage de la figure 1 ; Les figures 3a et 3b sont des sections verticales brisées d'un massif rocheux, montrant en coupe transversale le boulon d'ancrage de la figure 1, suggérant la séquence d'installation de ce boulon d'ancrage dans un trou horizontal foré dans ce massif rocheux ; La figure 4 montre une vue éclatée en perspective d'un boulon d'ancrage selon une seconde réalisation de l'invention ; La figure 5 est une vue agrandie en perspective montrant particulièrement la tête d'ancrage du boulon d'ancrage de la figure 4; Les figures 6a et 6b sont des vues semblables à celles des figures 3 a et 3b, mais montrant le boulon d'ancrage selon la réalisation de la figure 4 ; La figure 6c montre une vue semblable aux figures 6a et 6b, mais illustrant le comportement du boulon d'ancrage en cas de décompression du massif rocheux ; La figure 7 montre une vue éclatée en perspective d'un boulon d'ancrage selon une troisième réalisation de l'invention ; La figure 8 est une vue agrandie en perspective montrant particulièrement la tête d'ancrage du boulon d'ancrage de la figure 7 ; La figure 9 est une section verticale brisée d'un massif rocheux, montrant en coupe transversale le boulon d'ancrage de la figure 7 logé dans un trou foré dans ce massif rocheux, et montrant sa tête d'ancrage en position fonctionnelle logée dans ce trou ; La figure 10 est une vue semblable à la figure 4 mais pour montre un boulon d'ancrage à multiples têtes d'ancrage selon une quatrième réalisation de la présente invention, et montrant les multiples têtes d'ancrage de ce boulon en position fonctionnelle ; La figure 11 montre une vue en perspective d'un boulon d'ancrage de type « Split Set » ; La figure 12 montre une vue en coupe transversale d'une cinquième réalisation de la présente invention, combinant un boulon d'ancrage de type « Split Set » et un boulon d'ancrage à gaine élastique semblable à celui de la figure 1, logés dans un trou foré dans un massif rocheux montré en section verticale ; et Les figures 13 et 14 montrent des vues agrandies en perspective arrière et avant, respectivement, d'une tête d'ancrage à coquille expansive enseignée par l'art antérieur.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DES RÉALISATIONS DE L'INVENTION
Les figures 1-12 montrent plusieurs réalisations du dispositif d'ancrage de la présente invention. Même si ces dispositifs d'ancrage peuvent être utilisés sur toutes sortes de parois nécessitant un soutènement, telles qu'un mur en béton ou la paroi d'une falaise, la présente description ne traitera, pour alléger le texte, que de leur utilisation pour le soutènement d'une paroi rocheuse d'excavation, par exemple dans une mine. Les figures 1— 3b montrent un boulon d'ancrage 10 selon l'une des réalisations de l'invention. Le boulon d'ancrage 10 comprend une tige filetée rigide appelée goujon 12, et définissant une extrémité distale 12a et une extrémité proximale 12b. Le goujon 12 peut avoir par exemple une longueur d'un demi mètre à 3 mètres, dépendamment par exemple de l'application à laquelle le boulon d'ancrage 10 est destiné. Une tête d'ancrage 14 est montée sur le goujon 12, par exemple au voisinage de son extrémité distale 12a. Cette tête d'ancrage 14 est destinée à être insérée dans un trou foré dans la paroi de l'excavation. La tête d'ancrage 14 comporte un organe expansif sous la forme d'une gaine d'expansion 18 tubulaire et allongée de forme cylindroïde, montée sur le goujon 12 de manière à ce que la surface périphérique de sa cavité intérieure tubulaire 18c entoure le goujon 12 et engage le goujon 12 assez librement sans être serrée autour de celui-ci. Cette tête d'ancrage 14 comporte au surplus deux coins d'insertions : un coin d'insertion mobile 16, et un coin d'insertion stationnaire 20, tous deux montés sur le goujon 12 de part et d'autre de la gaine d'expansion 18. Les coins d'insertion 16 et 20 peuvent avoir ou ne pas avoir la même longueur. Chacun des deux coins d'insertion 16, 20 définit une portion principale généralement cylindrique 16a, 20a respectivement, une butée arrière 16b, 20b annulaire faisant saillie radialement vers l'extérieur à l'arrière de la portion principale cylindrique 16a, 20a. De plus, ces coins d'insertion 16, 20 comportent chacun une portion tronconique 16c, 20c en forme de pointe faisant saillie axialement vers l'avant de la portion principale cylindrique 16a, 20a. La portion tronconique 16c du coin d'insertion mobile 16 pointe en direction de la lumière distale 18a de la cavité intérieure 18c de la gaine d'expansion 18 ; similairement, la portion tronconique 20c du coin d'insertion stationnaire 20 pointe en direction de la lumière proximale 18b de la cavité intérieure 18c de la gaine d'expansion 18. L'extrémité libre de la portion tronconique 16c, 20c des coins d'insertion 16, 20 a un plus petit diamètre que celui de la cavité intérieure 18c cylindrique de la gaine d'expansion. Par contre, la partie tronconique 16c, 20c s'élargit progressivement et mène vers la partie principale cylindrique 16a, 20a des coins d'insertion, dont le diamètre est plus grand que celui de la cavité 18c. Chacun de ces coins d'insertion 16, 20 est tubulaire, et définit une cavité intérieure 16d, 20d. La cavité intérieure 16d du coin d'insertion mobile 16 est taraudée, et le coin d'insertion mobile 16 est monté par vissage sur le goujon 12 ; les filets de cette cavité taraudée 16d pourront coopérer avec les filets du goujon 12, lorsque celui-ci est pivoté autour de son axe longitudinal, pour permettre le déplacement axial du coin d'insertion mobile 16 par rapport au goujon 12, tel que décrit plus en détail ci-dessous. La cavité intérieure 20d du coin d'insertion stationnaire 20, quant à elle, définit une surface périphérique lisse non taraudée. Cette cavité 20d est pénétrée par le goujon 12, et la butée arrière 20b du coin 20 s'appuie contre une rondelle 22, maintenue axialement stationnaire par deux écrous 24, 24 vissés sur le goujon 12 et serrés fermement l'un contre l'autre. Lorsque le goujon 12 est tourné autour de son axe longitudinal, les deux écrous 24, 24 sont solidaires en rotation avec le goujon 12, et ne se meuvent donc pas axialement le long du goujon 12. Ainsi, lorsque le goujon 12 est tourné autour de son axe longitudinal, la surface arrière du coin d'insertion 20 glisse sur la rondelle 22, et la tête d'ancrage 14 ne peut se déplacer vers l'extrémité proximale du goujon 12 au-delà de l'assemblage axialement stationnaire par rapport au goujon 12 formé par les deux écrous 24, 24 serrés par vissage l'un contre l'autre. Les coins d'insertions 16, 20 peuvent s'insérer avec force dans la cavité 18c de la gaine d'expansion 18, pour induire l'étirement et donc l'expansion radiale de cette dernière. Lorsque les différents composantes de la tête d'ancrage 14 sont agencés de manière à ce que la gaine d'expansion 18 n'est pas étirée radialement par les coins d'insertions 16, 20, on dira ci- après que la tête d'ancrage 14 est en position de repos (tel qu'illustré sur la figure 3a). Lorsque la gaine 18 est étirée radialement par les coins d'insertion 16, 20, on dira que la gaine d'expansion 18 est en position fonctionnelle (figure 3b). Le goujon 12, au voisinage de son extrémité proximale 12b, est muni d'une plaque d'appui 26 conventionnelle, percée en son centre et pénétrée par le goujon 12. Cette plaque, lorsque le boulon d'ancrage 10 sera mis en place dans un trou foré dans la paroi d'une excavation, viendra s'appuyer contre la surface extérieure de la paroi de l'excavation P (figure 3a-3b) pour mettre en charge le boulon d'ancrage 10. De plus, une rondelle 28 et deux écrous 30, 31 sont montés sur le goujon 12 entre la plaque d'appui 26 et l'extrémité proximale 12b du goujon. Les deux écrous 30, 31 vissés et serrés l'un contre l'autre formant un assemblage stationnaire par rapport au goujon 12, i.e. sont solidaires en rotation avec le goujon 12, permettront à un outil rotatif de saisir le goujon 12 par sa partie saillante de la paroi de l'excavation et située à l'extérieur du trou foré, et de le faire tourner autour de son axe longitudinal. De plus, ces écrous 30, 31 serviront à serrer la plaque d'appui 26 contre la paroi de l'excavation. La procédure d'installation du boulon d'ancrage 10 sera maintenant détaillée. Avant d'installer des boulons d'ancrage sur la paroi de l'excavation, celle-ci doit être apprêtée pour pouvoir les recevoir. D'abord, tel qu'expliqué précédemment dans la section « ÉTAT DE LA TECHNIQUE » ci-dessus, la paroi P de l'excavation doit être purgée de tous les blocs de roches instables ayant tendance à vouloir s'en détacher. Par la suite, un long trou T (figures 3a-3b) doit être foré dans la paroi rocheuse de l'excavation P ; ce trou peut être foré à l'aide d'une foreuse à mouvement combiné de percussion/rotation muni d'une tarière par exemple. Ce trou T est préférablement foré perpendiculairement à la surface extérieure S de la paroi de l'excavation, et doit avoir une profondeur correspondant à la longueur du boulon ; typiquement, le trou T est foré de manière à être plus long que le goujon d'environ 10 centimètres (4 pouces). Le diamètre du trou T doit être tel qu'il est légèrement plus grand que le diamètre de la gaine d'expansion 18 lorsque la tête d'ancrage 14 est en position de repos, i.e. lorsque la gaine d'expansion 18 n'est pas radialement étirée par les coins d'insertion 16, 20. Une fois ce trou T pratiqué dans la paroi de l'excavation, le boulon d'ancrage 10 peut y être installé. Avant d'insérer, dans le trou T, le goujon 12 muni au voisinage de son extrémité distale 12a de la tête d'ancrage 14, la tête d'ancrage doit être préalablement ajustée. Elle doit être ajustée de manière à se trouver en position de repos, tel qu'illustré à la figure 3a. Dans cette position de repos, la portion tronconique 16c, 20c des coins d'insertion 16, 20 doit être partiellement insérée dans la cavité 18c de la gaine d'expansion 18, de manière à ce que la surface externe de ces portions tronconiques 16c, 20c s'appuie avec friction contre la paroi périphérique de la cavité 18c de la gaine d'expansion 18, sans toutefois que cette dernière ne soit étirée radialement par les coins d'insertion 16, 20. Cet ajustement peut se faire en vissant manuellement le coin d'insertion mobile 16 de manière à ce qu'il se rapproche progressivement de la lumière distale 18a de la cavité 18c de la gaine d'expansion, et ce jusqu'à ce que la gaine d'expansion 18 soit légèrement coincée entre les deux coins d'insertion 16, 20. Le goujon 12 muni de la tête d'ancrage 14 en position de repos, est ensuite enfoncé dans le trou T. Lorsque la tête d'ancrage 14 en position de repos est insérée dans le trou T, la gaine d'expansion 18 qui est diamétralement plus petite que le trou T, repose par gravité avec friction contre la partie inférieure rugueuse du trou T. Ceci peut être observé sur la vue en coupe de la figure 3 a, où la surface inférieure de la gaine 18 repose contre le creux du trou T. Ensuite, le goujon 12 doit être tourné autour de son axe longitudinal (tel que suggéré par la flèche A sur la figure 3 a) dans une direction donnée. Un outil rotatif approprié (non illustré sur les figures) est utilisé pour accomplir cette rotation du goujon, par exemple la foreuse utilisée préalablement pour le forage du trou T dans le massif rocheux, mais munie cette fois d'une douille à écrou plutôt que d'une tarière. La douille de cet outil rotatif doit engager l'écrou 30, et l'outil doit être actionné pour transmettre à cet écrou un mouvement de rotation. Étant donné que l'écrou 30 est serré contre l'écrou juxtaposé 31, la rotation de l'écrou 30 n'induit pas un mouvement de vissage de celui-ci sur le goujon 12, mais plutôt la rotation du goujon 12 autour de son axe longitudinal, solidairement avec l'écrou 30 entraîné en rotation par l'outil rotatif. Lorsque le goujon 12 est pivoté autour de son axe longitudinal, la gaine d'expansion 18, quant à elle, ne pivote pas puisqu'elle s'appuie avec friction contre la surface rugueuse délimitant le trou foré dans le roc, et le frottement de la gaine d'expansion 18 contre le le roc entourant le trou T permet à lui seul d'éviter que la gaine d'expansion se mette à tourner en même temps que le goujon 2. De plus, le coin d'insertion mobile 16 s'appuie avec friction contre la gaine d'expansion 18, et le frottement seul du coin d'insertion mobile 16 contre la gaine d'expansion 18 permet de retenir le coin d'insertion mobile 16 pour éviter que celui-ci ne soit entraîné en rotation en même temps que le goujon 12. Ainsi, le coin d'insertion mobile 16 reste stationnaire par rapport à la gaine d'expansion 18 et par rapport à la surface rocheuse entourant le trou T lorsque le goujon 12 est pivoté, ce qui permet d'engendrer un pivotement relatif du goujon 12 par rapport au coin d'insertion mobile 16, et par conséquent, d'engendrer le mouvement par vissage du coin d'insertion 16 (dont la cavité intérieure 16d est taraudée) par rapport au goujon 12 (dont la surface extérieure est filetée). Ainsi, en faisant pivoter dans une direction donnée le goujon 12 lorsque celui-ci est enfoncé dans le trou T et lorsque la tête d'ancrage 14 est ajustée en position de repos, on peut provoquer le vissage du coin d'insertion 16 sur le goujon 12, et ainsi provoquer le déplacement axial du coin d'insertion mobile 16 vers la gaine d'expansion 18, tel que suggéré par les flèches B sur la figure 3a. Bien sûr, la direction dans laquelle le goujon 12 doit être pivoté pour engendrer le déplacement du coin d'insertion 16 en direction de la gaine d'expansion 18 dépend de l'orientation des filets qui y sont ménagés. Ce déplacement axial permet d'une part de pousser la gaine d'expansion 18 vers le coin d'insertion stationnaire 20 (tel que suggéré par les flèches C sur la figure 3a), de manière à ce que la gaine d'expansion 18 s'engage et s'enfile au moins partiellement autour- du coin d'insertion 20. De plus, le déplacement axial du coin d'insertion mobile 16 permet simultanément son insertion progressive dans la lumière 18a de la cavité 18c de la gaine d'expansion 18, jusqu'à ce que sa portion tronconique 16c et/ou sa portion principale cylindrique 16a y soient au moins partiellement insérée. Étant donné que le diamètre extérieur des portions principales cylindriques 16a, 20a des coins d'insertion 16, 20 est plus grand que le diamètre de la cavité intérieure 18c de la gaine d'expansion 18, une telle insertion des coins d'insertion 16, 20 dans la cavité 18c de la gaine d'expansion 18 induit l'étirement et l'expansion radiale d'au moins une portion de celle-ci, et donc le basculement de la tête d'ancrage en position fonctionnelle, dans laquelle la gaine d'expansion 18 est appliquée fermement contre la surface intérieure du trou T foré dans la paroi de l'excavation, tel qu'illustré à la figure 3b. Une importante force de friction est donc générée entre la gaine d'expansion 18 et la surface rocheuse entourant le trou T sur laquelle elle est comprimée, qui permet un solide ancrage de la tête d'ancrage 14 au roc entourant le trou T. Le pivotement du goujon 12 doit se poursuivre jusqu'à ce que la résistance au pivotement, qui est fonction de la pression appliquée radialement par la tête d'ancrage 14 contre la surface interne du trou foré dans le roc, atteint une valeur limite. Lorsque cette valeur limite est atteinte, la tête d'ancrage est considérée comme ancrée dans le massif rocheux. Une fois que l'ancrage de la tête d'ancrage 14 dans le roc est accompli, la plaque 26 — qui demeurait espacée de la surface S de la paroi P de l'excavation — doit être appliquée contre la surface S de la paroi P de l'excavation, et doit être maintenue pressée contre celle-ci en vissant successivement l'écrou 31 puis l'écrou 30 vers la plaque d'appui. Une fois que la plaque d'appui 26 est appuyée et serrée contre la surface de la paroi de l'excavation, le boulon d'ancrage 10 est mis en charge et devient donc opérationnel, et contribue désormais au soutènement de la paroi P de l'excavation. Le boulon d'ancrage de l'invention, tel que le boulon d'ancrage 10 des figures 1— 3b par exemple, présente de nombreux avantages par rapport aux boulons d'ancrage mécaniques traditionnels (typiquement désignés « rockbolt » en anglais), tel que celui illustré aux figures 11 et 12. Le boulon d'ancrage 410 des figures 13-14, dont il est question également dans la section « ÉTAT DE LA TECHNIQUE » ci-dessus, comprend un goujon 412 et une coquille expansive 414 montée au voisinage de l'extrémité distale du goujon 412. Cette coquille expansive 414 est constituée de quatre feuilles 418 reliées entre elles à leur extrémité 418a, puis maintenue ensemble par une bague 422. Ces feuilles 418 entourent le goujon 412, et leur surface extérieure est rendue rugueuse par une série de dents 419 à section triangulaire, tel qu'illustré sur les figures 13 et 14. Les quatre feuilles 418 sont retenues à l'extrémité distale du goujon par un organe de retenue 424 en forme de U. Un coin d'insertion mobile 416 en forme de cône est monté par vissage à l'extrémité distale du goujon 412. En faisant pivoter le goujon 412 dans une direction donnée par rapport au coin d'insertion 416, celui-ci se meut par vissage le long du goujon 412 en direction des quatre feuilles 418, et peut s'insérer entre les quatre feuilles 418 pour engendrer leur écartement. Lorsque le boulon 410 est installé dans un trou foré dans un paroi d'excavation rocheuse pour le soutènement de celle-ci et que le goujon est pivoté par rapport au coin d'expansion, la coquille expansive s'ouvre, c'est-à-dire que les quatre feuilles 418 s'écartent et s'éloignent progressivement du goujon 412, et les dents 419 viennent appliquer une pression et se cramponner sur la surface interne périphérique du trou foré dans la paroi de l'excavation. Une plaque d'appui conventionnelle (non illustrée), installée au voisinage de l'extrémité proximale (non illustrée) du goujon 412, est ensuite serrée contre la surface extérieure de la paroi de l'excavation, pour mettre en charge le boulon d'ancrage 410. Un tel boulon d'ancrage à feuilles dentelées comporte de nombreux inconvénients. En effet, les feuilles dentelés 418 n'ont qu'une prise ponctuelle sur la surface rocheuse délimitant le trou de forage, c'est-à-dire que seule la pointe des dents 419 piquant ponctuellement contre la surface périphérique du trou permet à la coquille expansive de s'y accrocher. De plus, en cas de vibrations dans le massif rocheux dans lequel ce boulon est installé, dus par exemple à un sautage adjacent ou à un coup de terrain (phénomène naturel qui consiste en un relâchement soudain et intempestif du roc), où d'importantes forces de cisaillement apparaissent à l'interface entre les feuilles 418 et la surface rocheuse délimitant le trou de forage, ce boulon peut perdre sa charge instantanément, par exemple en cassant et en effritant les portions de roc auxquelles les dents 419 se cramponnent. Cette sensibilité aux vibrations est d'autant plus importante lorsqu'un tel boulon est utilisé sur une paroi d'excavation composée de roche tendre ou fracturée, où de faibles vibrations suffisent pour que les dents des feuilles effritent et désagrègent la surface périphérique du trou, ce qui engendre la perte de charge du boulon. Pour cette raison, ces boulons ne peuvent généralement pas être utilisés sur des parois d'excavation faites de roche tendre ou fracturée. Le boulon d'ancrage à gaine d'expansion élastique de la présente invention permet de résoudre ces problèmes, tout en demeurant peu dispendieux et facile d'installation. En effet, lorsque son goujon est pivoté pour que la tête d'ancrage bascule en position fonctionnelle, la gaine d'expansion est pressée contre la surface du roc délimitant le trou de forage, et étant donné que la gaine d'expansion est faite d'un matériau déformable élastique, toute la périphérie de la surface extérieure de la gaine d'expansion s'appuie contre la surface interne du trou, se déformant pour épouser parfaitement les irrégularités qui y sont présentes. Ainsi, l'ancrage de la tête d'ancrage sur la surface interne du trou est accompli par l'application ferme de toute la périphérie de la gaine d'expansion contre cette surface du trou, et permet de s'adapter aux irrégularités qui y apparaissent, maximisant ainsi l'aire de contact, et donc la force de friction, entre la tête d'ancrage et la surface interne du trou. Cette caractéristique est avantageuse par rapport aux boulons d'ancrage mécanique traditionnels, pour lesquels l'ancrage dans le trou se limite au piquage ponctuel d'un nombre limité de dents dans la surface du trou. De plus, la coquille expansive des boulons d'ancrage mécanique traditionnels est incapable de s'adapter aux irrégularités présentes sur la surface du trou, et est susceptible au surplus d'engendrer l'effritement du roc si des forces de cisaillement apparaissent à l'interface entre celle-ci et le roc. Avec le boulon à gaine d'expansion élastique de la présente invention, des faibles vibrations occasionnent la déformation de la gaine élastique plutôt que l'effritement de la surface du trou. Ceci permet au roc, même tendre ou fracturé, de garder son intégrité en cas de vibrations dans le massif rocheux. La capacité de déformation de la gaine élastique permet donc au boulon d'ancrage de garder sa charge même si des forces de cisaillement apparaissent à l'interface entre la gaine d'expansion et la surface interne du trou. Des réalisations alternatives de la présente invention sont également envisagées, telle que celle illustrée aux figures 4-6c. Dans cette réalisation, on retrouve des structures similaires à celles de la réalisation des figures 1— 3b, et leurs numéros de référence correspondent à ceux de la réalisation des figures 1— 3b mais majorés de 100 (par exemple, le boulon d'ancrage, portant le numéro 10 sur les figures 1— 3b, porte le numéro 110 dans la réalisation des figures 4— 6c). Les figures 4-6c montrent un boulon d'ancrage 110, similaire au boulon 10 des figures 1— 3b, mais différant de celui-ci sur quelques aspects. D'abord, le goujon 112, plutôt que d'être fileté sur toute sa longueur, n'est fileté qu'à ses deux portions d'extrémité. Une portion filetée située au voisinage de l'extrémité proximale 112b permet le vissage sur le goujon 112 des deux écrous 130, 131, et l'autre portion filetée située au voisinage de l'extrémité distale 112a permet le vissage du coin d'insertion mobile 116. De plus, l'assemblage stationnaire formé de deux écrous 24, 24 vissés l'un contre l'autre sur la réalisation des figures 1— 3b est remplacé par un tube d'acier 124, pressé contre et solidaire de la portion centrale non filetée du goujon 112. Le tube 124 peut tourner solidairement avec le goujon 112 lorsque celui-ci est pivoté autour de son axe longitudinal. Par ailleurs, la gaine d'expansion 118 est pourvue de quatre lanières allongées 119 faites d'un matériau élastique mou, réparties régulièrement sur la périphérie de la surface externe de la gaine d'expansion 118. Ces lanières 119 peuvent par exemple être moins longues que la gaine d'expansion 118, et être installées sur la portion d'extrémité de la gaine d'expansion 118 faisant face au coin d'insertion stationnaire 120 ; alternativement ces lanières peuvent avoir la même longueur que la gaine d'expansion. Finalement, le coin d'insertion mobile 116 ne comporte qu'une portion principale cylindrique 116a et une portion tronconique 116c, contrairement au coin d'insertion mobile 16 des figures 1— 3b qui comporte au surplus une butée arrière 16b. La procédure d'installation du boulon d'ancrage 110 est similaire à celle du boulon d'ancrage 10. D'abord, la tête d'ancrage 114 est ajustée en vissant manuellement le coin d'insertion 116 pour coincer légèrement la gaine d'expansion 118 entre les deux coins d'insertion 116 et 120. Ensuite, le goujon 112 sur lequel est monté la tête d'ancrage 114 est inséré dans un trou T préalablement foré dans une paroi P d'excavation, les lanières 119 engageant légèrement la surface interne du trou T, tel qu'illustré sur la figure 6a. Ensuite, le goujon 112 est pivoté autour de son axe longitudinal tel que suggéré par la flèche D sur la figure 6a. Les lanières 119 engageant la surface interne du trou, elles permettent de retenir la gaine d'expansion 118 pour qu'elle demeure stationnaire malgré le mouvement de rotation du goujon 112. L'appui avec friction du coin d'insertion mobile 116 contre la gaine d'expansion 118 permet au coin d'insertion mobile 116 lui aussi de rester stationnaire malgré le mouvement de rotation du goujon 112. Ainsi, en faisant pivoter le goujon 112, le goujon 112 pivote par rapport au coin d'insertion 116, ce qui permet au coin d'insertion 116 de se mouvoir par vissage vers la gaine d'expansion 118, tel que suggéré par les flèches E sur la figure 6a, et de pénétrer progressivement dans sa cavité 118c, de manière à étirer radialement la gaine d'expansion 118 pour la comprimer contre la surface interne du trou T, tel qu'illustré à la figure 6b. Le boulon d'ancrage 110 est susceptible de bien performer même en cas de déformation du massif rocheux dans lequel il est installé. Un exemple de déformation est la décompression (ou relâchement) du massif rocheux, consistant en un déplacement relatif de blocs de roche qui le constituent, ce qui engendre l'expansion volumique du massif rocheux. Ainsi, les parois de l'excavation, en cas de relâchement du massif, auront tendance à prendre de l'expansion et à se refermer sur elles-mêmes, tel que suggéré par les flèches H de la figure 6c, et le trou T dans lequel le boulon est installé aura donc tendance à s'allonger. La décompression du massif est susceptible de se produire lors de sautage adjacents. La figure 6c montre le comportement du boulon d'ancrage 110 suite à une décompression du massif. Lorsque le massif rocheux décompresse, et donc lorsque le trou T s'allonge, la plaque d'appui 126 est entraîné par la surface S de la paroi P qui décompresse et se referme, tel que suggéré par les flèches F de la figure 6c. La plaque d'appui 126 entraîne avec elle le goujon 112, qui sera tiré axialement vers l'extérieur du trou T, tel que suggéré par la flèche G, et par conséquent entraîne aussi le coin d'insertion 116 vissé sur le goujon 112. Ce mouvement vers l'extérieur du trou T du coin d'insertion 116 n'entraîne pas le déplacement de la gaine d'expansion 118, celle-ci restant appliquée contre et cramponnée solidement à la surface interne du trou T. Ainsi, lorsque le massif se relâche et la paroi de l'excavation prend de l'expansion, et qu'une très importante force de tension est transmise par la plaque d'appui 126 au goujon 112, le coin d'insertion peut pénétrer avec force et coulisser dans la cavité 118c de la gaine d'expansion, plutôt que d'engendrer la perte de charge du boulon. Ainsi, le fait que le coin d'insertion 116, contrairement au coin d'insertion 16 de la réalisation des figures l-3b, ne dispose pas d'une butée arrière lui permettra de coulisser à l'intérieur et le long de la cavité 118c de la gaine d'expansion, tel qu'illustré sur la figure 6c, le coin d'insertion 116 étirant radialement et comprimant continuellement la gaine d'expansion 118 contre la surface du trou lorsqu'il se trouve dans sa cavité. Le fait que le coin d'insertion 116, privé d'une butée arrière, puisse coulisser le long de la cavité 118c de la gaine d'expansion permet au boulon d'ancrage 110 d'accommoder un allongement du trou T, et donc de garder sa charge en dépit d'un relâchement du massif rocheux. Ceci est une amélioration substantielle en comparaison aux boulons d'ancrage mécaniques existants. Étant donné que les boulons d'ancrage mécaniques traditionnels ne disposent d'aucun moyen pour accommoder un relâchement du massif, un relâchement du massif cause généralement soit l'effritement de la surface rocheuse entourant le trou au niveau de ses points de contacts avec les feuilles dentelées, soit, si la tête d'ancrage ne « démord » de la surface rocheuse entourant le trou, la génération de trop fortes contraintes dans la plaque d'appui finissant par mener à sa rupture. Une autre réalisation de l'invention est montrée sur les figures 7-9. Dans ces figures, les structures similaires à celles de la réalisation des figures 1— 3b portent les mêmes numéros de référence mais majorés de 200. Par exemple, le boulon d'ancrage, numéroté 10 dans la réalisation des figures 1— 3b, est numéroté 210 sur la réalisation des figures 7-9. Dans cette réalisation, le goujon 212 est fileté sur toute sa longueur, et est pourvu au voisinage de son extrémité distale 212a d'une tête d'ancrage 214. Cette tête d'ancrage 214 comporte un assemblage de deux écrous 224 vissés et serrés l'un contre l'autre, solidaires en rotation du goujon 212. De plus, un manchon 221 creux, dont la cavité intérieure 221c est lisse et non taraudée, est montée sur le goujon 112, et sa surface arrière s'accote contre une rondelle 222, accotée à son tour contre les deux écrous 224 vissés l'un contre l'autre. Le manchon 221 définit intégralement une partie principale cylindrique 221a, ainsi qu'une butée arrière 221b diamétralement plus grande et de forme annulaire, située à l'une des extrémités de la partie principale cylindrique 221a. Une gaine d'expansion 218, dont la cavité intérieure 218c a un diamètre correspondant au diamètre extérieur de la partie principale cylindrique 221a du manchon 221, est enfilée autour de la partie principale cylindrique 221a du manchon 221 ; la gaine d'expansion 218 est plus courte que la partie principale cylindrique 221a du manchon. De plus, la tête d'ancrage 214 comporte une coquille expansive 217. Cette coquille expansive 217 définit une portion de base annulaire creuse 217a à laquelle sont intégralement attachées quatre feuilles 217b ayant une surface extérieure dentelée. La partie annulaire creuse 217a a un diamètre correspondant à celui de la surface extérieure de la partie cylindrique 221a du manchon, et la partie annulaire creuse 217a engage en coulissement axial et est enfilée autour de la partie cylindrique 221a du manchon. Au surplus, un coin d'insertion 216 de forme tronconique, vissé sur le goujon 212, peut venir s'insérer entre les quatre feuilles 217b. Il est possible d'observer sur la figure 7 que le coin d'insertion 216 définit quatre portions aplaties 216a, devant chacune s'aligner avec une des feuilles 217b. La procédure d'installation du boulon d'ancrage 210 sera maintenant détaillée. D'abord, la tête d'ancrage 214 doit être ajustée de manière à ce que le coin d'insertion 216 soit inséré entre les quatre feuilles 217b de la coquille expansive sans toutefois que le coin d'insertion 216 n'applique de pression sur les feuilles 217b ni ne les écarte. Une telle configuration de la tête d'ancrage 214 est illustrée à la figure 8. Ensuite, le goujon 212 muni de la tête d'ancrage 214 est enfoncé dans le trou pratiqué dans la paroi de l'excavation. Le goujon 212 est ensuite pivoté dans une direction donnée, et étant donné que les feuilles 217b de la coquille expansive reposent avec friction contre la surface interne du trou et que les feuilles 217b engagent la partie aplatie 216a du coin d'insertion 216, empêchant ainsi ce dernier d'être entraîné en rotation en même temps que le goujon 212, un mouvement relatif du goujon 212 par rapport au coin d'insertion est généré, ce qui engendre le mouvement par vissage du coin d'insertion 216 vers la coquille expansive. Le déplacement axial du coin d'insertion 216 en direction de la coquille expansive 217 engendre Pécartement radial des feuilles 217b, dont la surface extérieure vient ainsi se presser et se cramponner à la surface du trou T. Simultanément, le déplacement du coin d'insertion 216 en direction de la coquille expansive 217 pousse celle-ci vers la gaine d'expansion 218, et la partie annulaire creuse 217a de la coquille expansive coulisse le long de la partie cylindrique 221a du manchon et vient comprimer axialement la gaine d'expansion 218. La compression axiale progressive de la gaine d'expansion 218 par la coquille expansive 217 induit l'expansion radiale de la gaine d'expansion 218, qui prend progressivement une forme bombée. La gaine d'expansion 218 s'élargissant ainsi en diamètre, elle vient se comprimer contre la surface interne du trou foré dans la paroi P de l'excavation, tel que suggéré à la figure 9. La gaine d'expansion 218 ainsi comprimée joue deux rôles. D'abord, le fait qu'elle reste appuyée solidement contre la surface rocheuse délimitant le trou, en combinaison avec l'action de cramponnement des feuilles dentelées écartées sur cette surface interne du trou, permet la génération d'une force de friction entre la tête d'ancrage 214 et la surface du trou qui permet à la tête d'ancrage 214 d'être solidement ancrée dans le massif rocheux. De plus, la gaine d'expansion étant faite d'un matériau élastique, et ayant donc tendance à vouloir retrouver sa forme lorsque déformée la gaine d'expansion joue un rôle de ressort sur la coquille expansive 217. En effet, lorsque comprimée axialement, la gaine d'expansion pousse sur la partie annulaire creuse 217a de la coquille expansive, et si des vibrations ou d'importantes forces de cisaillement engendrent un effritement du roc à l'interface entre les feuilles dentelées 217b et la surface du trou par les feuilles dentelés (tel que décrit ci-dessus, l'effritement du roc de la surface interne du trou est un problème courant avec les boulons à coquille expansive), la gaine d'expansion 218 élastique peut décomprimer légèrement et pousser la coquille expansive 217 davantage en direction du coin d'expansion 216, qui lui reste stationnaire, ce qui permet aux feuilles 217b de s'écarter davantage en direction de la surface interne périphérique du trou, et à leur surface extérieure dentelée de reprendre prise sur cette surface interne du trou. Une autre réalisation de l'invention, illustrée à la figure 10, pourrait être envisagée. Cette réalisation du boulon d'ancrage 510 comprend un goujon 512 sur lequel sont installées de multiples têtes d'ancrage 514. Le boulon d'ancrage 510 de cette réalisation a l'avantage d'avoir plusieurs points d'ancrage dans le roc le long du trou, et peut donc résister à de plus importantes charges. Une autre réalisation de l'invention, illustrée aux figures 11 et 12, pourrait également être envisagée. Le dispositif d'ancrage 310 de cette réalisation fait usage d'un boulon d'ancrage typiquement appelé « Split Set », consistant en un tube d'acier 311 définissant une extrémité proximale 311a et une extrémité distale 311b, ainsi qu'une fente 311e s' étendant sur toute sa longueur. L'extrémité proximale 311a du tube 311 est retroussée et définit à cet endroit une lèvre 311c, destinée à retenir une bague 31 ld. La bague 31 ld est à son tour destinée à retenir une plaque d'appui 326, percée en son centre et pénétrée par le tube 311. On peut aussi remarquer sur la figure 11 que la portion d'extrémité distale du tube 311 est légèrement amincie, en ce que son diamètre est rétréci par rapport à la partie centrale du tube. Un tube de type « Split Set », tel que le tube 311 illustré à la figure 11, peut être utilisé seul pour le soutènement d'une paroi. Son installation consiste d'abord en le forage d'un trou ayant un diamètre plus petit que la partie centrale du tube. Ensuite, il faut insérer la portion d'extrémité distale rétrécie du tube 311 dans le trou, et marteler le tube 311, par son extrémité proximale 31 la, de façon à ce que le tube soit progressivement inséré dans le trou foré. Le tube 311 peut être enfoncé dans le trou en utilisant la fonction de percussion de la foreuse à percussion/rotation utilisée pour forer le trou. Étant donné que la partie centrale du tube 311 a un plus grand diamètre que le trou, son insertion dans le trou provoque un resserrement du tube, la fente 311e se refermant progressivement, pour que le diamètre du tube puisse s'adapter à celui du trou pour pouvoir y pénétrer. Le tube 311 est enfoncé dans le trou jusqu'à ce que la plaque d'appui 326 vienne s'appuyer fermement contre la surface extérieure de la paroi de l'excavation. La capacité élastique du tube 311, qui s'est déformé pour rétrécir diamétralement pour pouvoir pénétrer dans le trou, lui permet d'agir comme un ressort et de le faire tendre continuellement vers sa forme initiale non déformée. Ceci permet à la surface extérieure du tube 311 d'exercer une pression radiale vers l'extérieure sur la surface interne du trou, engendrant ainsi une force de friction entre la surface externe du tube et la surface interne du trou, assurant un ancrage solide du tube dans le trou. Ce tube 311, lorsqu' installé sur une paroi d'excavation, a l'avantage de pouvoir accommoder une décompression du massif rocheux. En effet, en cas de décompression du massif rocheux, où la paroi de l'excavation a tendance à se refermer et le trou foré a tendance à s'allonger, le tube peut être entraîné par la plaque d'appui 326, elle-même entraînée par la paroi qui se referme, et le tube peut glisser par rapport au trou. Cependant, ce boulon ne peut résister à de très grande charges. La présente invention prévoit l'utilisation d'un boulon d'ancrage de type « Split Set » en combinaison avec l'une des variantes de boulon d'ancrage à gaine d'expansion élastique décrites ci-dessus, pour augmenter la résistance du boulon. En insérant un boulon d'ancrage 310 dans le tube 311 (le boulon d'ancrage 310 est similaire au boulon d'ancrage lO des figures l-3b, cependant dépourvu d'une plaque d'appui), après que le tube 311 ait été inséré dans le trou foré dans la paroi de l'excavation, et en faisant pivoter le goujon 312 de manière à faire basculer la tête d'ancrage 314 en position fonctionnelle, la gaine d'expansion élastique 318 se comprime radialement contre la surface interne du tube 311, et vient presser davantage le tube d'acier 311 contre la surface interne du trou. Ceci a pour effet de complémenter l'effet ressort du tube fendu et donc de majorer la force de friction entre la surface externe du tube 311 et la surface interne du roc délimitant le trou foré, et permet donc à l'assemblage du tube 311 / boulon d'ancrage 310 de résister à de plus grandes charges que le tube d'acier 311 de type « Split Set » utilisé seul. Une autre réalisation (non illustrée) du boulon d'ancrage de la présente invention pourrait comprendre un goujon, à l'extrémité proximale duquel est fixée une plaque d'appui, et comprenant une tête d'ancrage ayant une gaine d'expansion montée sur un manchon (similaire au manchon 221 de la figure 7), le manchon définissant une portion principale cylindrique et une butée arrière. De plus, la tête d'ancrage comprendrait un organe de poussée définissant une première portion creuse taraudée vissée sur le goujon, et une deuxième portion creuse à cavité intérieure non taraudée et engageant en coulissement la partie cylindrique du manchon, de manière à ce que la gaine d'expansion se situe entre cette deuxième partie et la butée arrière du manchon. Cet organe de poussée serait susceptible d'être mis en mouvement par vissage le long du goujon en faisant tourner celui-ci, pour permettre à l'organe de poussée de venir comprimer axialement la gaine d'expansion contre la butée arrière du manchon. En comprimant axialement la gaine d'expansion, elle subirait une expansion radiale et prendrait une forme bombée (comme sur la figure 9), et viendrait s'appliquer fermement contre la surface délimitant le trou, pour permettre l'ancrage de la tête d'ancrage dans le roc. Dans une autre réalisation de l'invention (non illustrée), le goujon des réalisations décrites précédemment pourrait être remplacé par tout organe de soutien approprié. Par exemple, plutôt que d'être montée sur un long goujon s 'étendant sur toute la longueur du trou foré, la tête d'ancrage à gaine d'expansion élastique pourrait comprendre une barre sur laquelle sont montées la gaine d'expansion ainsi que le(s) organe(s) d'activation (coin(s) d'insertion, manchon, etc.), et par rapport à laquelle le ou les organe(s) d'activation pourrai(en)t se déplacer pour exercer une pression sur la gaine d'expansion et faire basculer la tête d'ancrage en position fonctionnelle. L'organe de soutien, dans ce cas-ci, pourrait être un câble métallique solide servant à relier la tête d'ancrage à un organe d'appui pouvant s'appuyer contre la surface extérieure de la paroi d'excavation, tel d'une plaque d'appui. Le câble pourrait être solidement tendu entre la tête d'ancrage ancré dans le massif et la plaque d'appui pour assurer le soutènement de la paroi d'excavation. Une personne versée dans le domaine de la présente invention pourrait concevoir d'autres variantes de boulons d'ancrages différents de ceux ci-haut décrits. Toutefois, pour des raisons de clarté, ces variantes n'ont pas toutes été décrites, mais il est entendu qu'elles sont englobées par la portée de protection définie par les revendications suivantes.

Claims

REVENDICATIONS
1. Un dispositif d'ancrage destiné à stabiliser une paroi d'excavation, et destiné à être au moins partiellement inséré dans un trou foré dans la paroi d'excavation, ledit dispositif d'ancrage comprenant :
- un organe de soutien allongé définissant une extrémité distale destinée à être insérée dans le trou foré, et une extrémité proximale opposée à ladite extrémité distale ;
- un organe d'appui monté sur ledit organe de soutien au voisinage de sadite extrémité proximale, destiné à s'appuyer contre une surface extérieure de la paroi rocheuse ; et
- une tête d'ancrage montée sur ledit organe de soutien et destinée à être insérée dans le trou foré dans la paroi de l'excavation, ladite tête d'ancrage comportant : • un organe expansif flexible monté sur ledit organe de soutien, fait d'un matériau élastique et apte à s'étirer et s'élargir radialement ; et • un organe d'activation monté mobile sur ledit organe de soutien, ledit organe d'activation susceptible d'être mis en mouvement relativement audit organe de soutien et audit organe expansif et pouvant entrer en contact avec celui-ci, ledit organe d'activation étant susceptible d'exercer une pression sur ledit organe d'expansion ; caractérisé en ce que pour ancrer ladite tête d'ancrage dans la paroi de l'excavation au niveau du trou qui y est foré, ledit organe d'activation et ledit organe expansif doivent être déplacés l'un par rapport à l'autre de manière à entrer en contact mutuel, et de manière à permettre audit organe d'activation d'exercer une pression sur ledit organe expansif pour engendrer l'expansion radiale d'au moins une portion de ce dernier, pour que cette dite portion dudit organe expansif vienne s'appuyer avec friction contre une partie de la surface interne délimitant le trou foré dans la paroi de l'excavation.
2. Un dispositif d'ancrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit organe expansif est une gaine d'expansion élastique de forme cylindroïde définissant une première extrémité et une deuxième extrémité, et une cavité intérieure pénétrée par ledit organe de soutien.
3. Un dispositif d' ancrage selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit organe de soutien est une tige allongée rigide, définissant un axe longitudinal s'étendant entre sesdites extrémités distale et proximale.
4. Un dispositif d' ancrage selon la revendication 3 , caractérisé en ce que ladite tige allongée rigide est au moins partiellement filetée, et en ce que ledit organe d'activation définit une cavité intérieure longitudinale dont la paroi périphérique est aussi au moins partiellement filetée et engage par vissage ladite tige, et en ce que ladite tige peut être pivotée autour de sondit axe longitudinal pour provoquer le déplacement dudit organe d'activation par vissage axialement le long de ladite tige, pour permettre un déplacement relatif dudit organe d'activation par rapport à ladite gaine d'expansion.
5. Un dispositif d' ancrage selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite cavité de ladite gaine d'expansion définit une première lumière au voisinage de ladite première extrémité de ladite gaine d'expansion, et caractérisé en ce que ledit organe d'activation comporte un organe d'insertion susceptible de se mouvoir axialement le long de ladite tige lorsque celle-ci est pivotée autour de son axe longitudinal, ledit organe d'insertion étant susceptible de s'insérer au moins partiellement dans ladite cavité intérieure de ladite gaine d'expansion par sadite première lumière, pour appliquer une pression radiale vers l'extérieur sur une surface périphérique de ladite cavité intérieure de ladite gaine d'expansion au moins au voisinage de sadite première extrémité, pour engendrer l'étirement et l'expansion radiale de ladite gaine d'expansion au moins au voisinage de sadite première extrémité.
6. Un dispositif d' ancrage selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit organe d'insertion est un coin d'insertion comportant une portion tronconique, ledit coin d'insertion pouvant au moins partiellement pénétrer dans ladite cavité interne de ladite gaine d'expansion par sadite première lumière pour engendrer l'expansion et l'étirement radial de ladite gaine d'expansion au moins au voisinage de sadite première extrémité.
7. Un dispositif d' ancrage selon la revendication 6, comprenant au surplus un organe de retenue monté stationnaire sur ladite tige, ladite deuxième extrémité de ladite gaine d'expansion pouvant s'appuyer sur ledit organe de retenue stationnaire lorsque ledit coin d'insertion vient s'insérer dans ladite première lumière de la cavité intérieure pour étirer radialement vers l'extérieur ladite gaine d'expansion.
8. Un dispositif d'ancrage selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite cavité de ladite gaine d'expansion définit une deuxième lumière opposée à ladite première lumière et située au voisinage de ladite deuxième extrémité de ladite gaine d'expansion, caractérisé de plus en ce que ledit organe de retenue comprend un deuxième coin d'insertion définissant une deuxième portion tronconique, ledit deuxième coin d'insertion pouvant s'insérer dans ladite deuxième lumière de ladite cavité de ladite gaine d'expansion lorsque ledit coin d'insertion se meut vers ladite gaine d'expansion et pousse celle-ci vers ledit deuxième coin d'insertion.
9. Un dispositif d'ancrage selon la revendication 4, comprenant au surplus un organe de retenue monté stationnaire sur ladite tige, et caractérisé ce que ledit organe d'activation est un organe de poussée susceptible de se mouvoir le long de ladite tige et de pousser ladite gaine d'expansion contre ledit organe de retenue de manière à comprimer axialement ladite gaine d'expansion et engendrer son expansion radiale.
10. Un dispositif d'ancrage selon la revendication 9, comprenant au surplus un manchon creux pénétré par ladite tige et maintenu axialement stationnaire sur celui-ci, et définissant une portion principale cylindrique et une butée arrière annulaire faisant saillie radialement vers l'extérieur d'une des extrémités de ladite portion principale cylindrique, ladite butée arrière formant ledit organe de retenue, ladite portion principale cylindrique dudit manchon pénétrant ladite cavité intérieure de ladite gaine d'expansion.
11. Un dispositif d'ancrage selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit organe de poussée comporte une coquille expansive dont une première portion d'extrémité est annulaire et creuse et engage en coulissement ladite portion principale cylindrique dudit manchon, de manière à ce que ladite gaine d'expansion puisse être coincée entre ladite portion d'extrémité annulaire de ladite coquille expansive et ladite butée arrière dudit manchon, ladite coquille expansive comportant de plus un nombre de feuilles ayant une surface extérieure dentelée, ledit organe de poussée incluant au surplus un coin d'insertion monté mobile par vissage sur ladite tige filetée et susceptible de se mouvoir en direction de ladite coquille expansive, à la fois pour s'insérer entre lesdites feuilles de ladite coquille expansive et engendrer leur écartement pour permetfre leur application contre la surface périphérique délimitant le trou foré dans la paroi de l'excavation, et pour pousser en coulissement ladite première portion d'extrémité de ladite coquille expansive le long de ladite portion principale cylindrique dudit manchon et contre ladite gaine d'expansion et engendrer la compression axiale de cette dernière, et donc son expansion radiale pour permettre son application contre la surface périphérique délimitant le trou foré dans la paroi de l'excavation.
12. Un dispositif d'ancrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit organe d'appui est une plaque d'appui.
13. Un dispositif d'ancrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite tige est munie d'au moins deux têtes d'ancrage pour augmenter le nombre de points d'ancrage le long du trou foré dans la paroi de l'excavation, pour que ledit dispositif d'ancrage puisse résister à de plus importantes charges.
14. Un dispositif d'ancrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite gaine d'expansion comporte au moins une lanière allongée fixée sur une surface extérieure de ladite gaine d'expansion.
15. Un dispositif d'ancrage destiné à stabiliser une paroi d'excavation d'un massif rocheux, et destiné à être au moins partiellement inséré dans un trou foré dans la paroi d'excavation, ledit dispositif comprenant : - un tube à diamètre ajustable destiné à être inséré dans le trou foré dans la paroi de l'excavation, et dont une surface extérieure est destinée à appliquer une pression radiale vers l'extérieur sur la surface interne du frou;
- un organe d'appui monté sur ledit tube au voisinage d'une extrémité proximale de celui-ci, destiné à s'appuyer contre une surface extérieure de la paroi d'excavation ;
- une tige allongée rigide définissant une extrémité distale insérée dans ledit tube, et une extrémité proximale opposée à ladite extrémité proximale, ladite tige définissant un axe longitudinal s'étendant entre lesdites extrémités distale et proximale ; et
- une tête d'ancrage montée sur ladite tige et insérée dans ledit tube, ladite tête d'ancrage comportant : • un organe expansif flexible monté sur ladite tige, fait d'un matériau élastique et apte à s'étirer et s'élargir radialement ; et • un organe d'activation monté mobile sur ladite tige, ledit organe d'activation susceptible d'être mis en mouvement relativement à ladite tige rigide et audit organe expansif et pouvant entrer en contact avec celui-ci, ledit organe d'activation étant susceptible d'exercer une pression sur ledit organe d'expansion ; caractérisé en ce que pour mettre en place ledit dispositif d'ancrage, ladite tige ainsi que ladite tête d'ancrage doivent être insérés dans ledit tube, ledit tube ayant préalablement été inséré dans le frou foré dans la paroi de l'excavation, puis ledit organe d'activation et ledit organe expansif doivent être déplacés l'un par rapport à l'autre de manière à entrer en contact mutuel, et de manière à permettre audit organe d'activation d'exercer une pression sur ledit organe expansif pour engendrer l'expansion radiale d'au moins une portion de ce dernier, pour que cette dite portion dudit organe expansif vienne exercer une pression radiale contre une surface interne du tube pour permettre de majorer la pression appliquée par ladite surface externe dudit tube sur la surface interne du trou.
16. Une tête d'ancrage destinée à être installée sur une tige rigide, et destinée à s'ancrer dans un trou foré dans une paroi d'excavation d'un massif rocheux, ladite tête d'ancrage comprenant :
- un organe expansif flexible destiné à être monté sur la tige, fait d'un matériau élastique et apte à s'étirer et s'élargir radialement ; et
- un organe d'activation destiné à être monté mobile sur la tige, ledit organe d'activation susceptible d'être mis en mouvement relativement audit organe expansif et pouvant entrer en contact avec celui-ci, ledit organe d'activation étant susceptible d'exercer une pression sur ledit organe d'expansion ; caractérisé en ce que pour ancrer ladite tête d'ancrage dans le massif rocheux au niveau du trou foré dans la paroi de l'excavation, ledit organe d'activation et ledit organe expansif doivent être déplacés l'un par rapport à l'autre de manière à entrer en contact mutuel, et de manière à permettre audit organe d'activation d'exercer une pression sur ledit organe expansif pour engendrer l'expansion radiale d'au moins une portion de ce dernier, pour que cette dite portion dudit organe expansif vienne s'appuyer avec friction contre une surface interne périphérique délimitant le trou foré dans la paroi de l'excavation.
17. Méthode de solidarisation d'un amas rocheux instable, cet amas rocheux comprenant une surface extérieure irrégulière délimitant un couloir d'accès, ladite méthode comprenant les étapes suivantes : a) utiliser une foreuse pour forer au moins une cavité allongée au travers ladite surface extérieure et dans l'amas rocheux, l'amas rocheux formant une surface intérieure, délimitant cette cavité allongée forée, et une partie annulaire de sadite surface extérieure, débouchant sur ledit couloir d'accès; b) prévoir un dispositif d'ancrage comprenant une tige allongée rigide définissant uαe partie d'extrémité distale logée dans cette cavité allongée, une partie d'extrémité proximale faisant saillie hors de cette cavité allongée, ledit dispositif d'ancrage comprenant au surplus un organe expansif élastique monté sur ladite tige, ledit organe expansif pouvant se trouver dans une première condition non-contrainte, et pouvant engager à serre ladite surface intérieure d'amas rocheux lorsque contrainte en une seconde condition de compression, ledit dispositif d'ancrage comportant aussi un organe d'activation. monté mobile sur ladite tige au voisinage dudit organe expansif, ledit dispositif d'ancrage comportant au surplus, sur ladite partie d'extrémité proximale de ladite tige, un organe d'appui ainsi qu'un dispositif de contrainte en tension; c) insérer au moins une partie de ladite tige rigide dans ladite cavité allongée, en comnαençant par sadite partie d'extrémité distale, de manière à ce que ledit organe expansif élastique et ledit organe d'activation montés sur ladite tige soient eux aussi insérés dans ladite cavité, et de manière à ce que ladite plaque d'appui et ledit dispositif de contrainte en tension dégagent ladite cavité et se situent au voisinage de ladite partie annulaire de ladite surface extérieure de l'amas rocheux; d) déplacer ledit organe mobile d'activation le long de ladite tige pour engagement dudit organe expansif élastique de façon à contraindre ledit organe expansif à sadite seconde condition de compression; et e) ajuster ledit dispositif de contrainte en tension de manière à ce qu'il engage à serre ledit organe d'appui contre ladite partie annulaire de surface extérieure d'amas rocheux.
18. Dispositif d'ancrage d'un amas rocheux instable, cet amas rocheux étant du type comprenant une surface extérieure irrégulière, délimitant un couloir d'accès, et au moins une cavité forée au travers cette surface extérieure et dans l'amas rocheux, ledit dispositif comprenant : une tige rigide allongée, destinée à venir s'insérer dans cette cavité forée, ladite tige comprenant une partie distale destinée à être logée dans cette cavité forée, une partie proximale destinée à faire saillie hors de cette cavité forée ; un organe expansif élastique, installé sur au moins une fraction de ladite partie distale de ladite tige, ledit organe expansif destiné à dégager la surface intérieure d'amas rocheux en une première condition non-contrainte, mais pouvant engager à serre cette surface intérieure d'amas rocheux lorsque contrainte en une seconde condition de compression ; un organe mobile d'activation dudit organe expansif, installé sur ladite partie distale de ladite tige ; un organe d'appui , installé sur ladite partie d'extrémité proximale de ladite tige ; et un dispositif de contrainte en tension, installé sur ladite partie d'extrémité proximale de ladite tige, pour engager à serre ledit organe d'appui contre ladite partie annulaire de surface extérieure d'amas rocheux.
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