FR2938276A1 - Ground properties in-situ measurement method, involves decoupling downward waves from upward waves, and determining signals relative to resistant force, speed, displacement and energy transmitted to ground - Google Patents

Abstract

The method involves performing an extensometric measurement on a rod (4) adjacent to a beating head (2) of a dynamic penetrometer (1), where waves are propagated through the rod in a downward direction extended from the head and in upward direction extended from a conical immersion point (10) towards the head. Beating energy is received by the head, and is transmitted to the rod. The downward waves are decoupled from the upward waves, and signals relative to resistant force, speed, displacement and energy transmitted to ground are determined. An independent claim is also included for a variable energy dynamic penetrometer for in-situ measurement of property of a ground.

Description

La présente invention concerne un pénétromètre dynamique à énergie variable et un procédé de mesure. La détermination des paramètres mécaniques des sols peut se faire in-situ. Les essais in-situ ont notamment l'avantage de mesurer les sols dans leur état contraint naturel ce qui ne peut pas être fait dans le cadre d'un essai en laboratoire. Pour ces mesures in-situ, on peut utiliser un pénétromètre dynamique tel que celui montré par le document FR-A-2 817 344. Contrairement aux pénétromètres classiques qui sont des outils lourds et fastidieux à mettre en oeuvre, un pénétromètre dynamique est léger et extrêmement simple à mettre en oeuvre, ce qui permet, par exemple, d'effectuer des mesures sur des sites difficiles d'accès. De manière classique, un pénétromètre dynamique possède une tête de battage, et un train de tiges, la tige d'extrémité étant munie d'un cône permettant la pénétration dans le sol. La tête de battage sur laquelle on vient exercer manuellement ou automatiquement des coups par un marteau est pourvue d'une jauge de déformation. Le principe général de fonctionnement repose sur la mesure de l'énergie reçue par le pénétromètre lors de la frappe de la tête du pénétromètre par la jauge de contrainte et sur la mesure par un capteur d'enfoncement du déplacement de la pointe du pénétromètre sous l'effet de l'énergie reçue par la tête du pénétromètre. Les signaux mesurés par la jauge de contrainte et le capteur d'enfoncement sont transmis à une unité de calcul qui détermine alors la 25 résistance du terrain au niveau de la pointe du pénétromètre. On obtient ainsi un pénétrogramme représentatif du terrain dans lequel le pénétromètre est enfoncé. Dans ce contexte technique, il est apparu que le modèle du pénétromètre dynamique tel que décrit précédemment peut être amélioré pour 30 retirer de nouvelles informations sur les paramètres du sol. Selon un premier aspect, l'invention concerne un procédé de mesure in situ de propriétés d'un sol à l'aide d'un pénétromètre comprenant un train de tiges ayant au moins une tige dont la tige d'extrémité présente une pointe d'enfoncement conique et une tête de battage conçue pour recevoir une 35 énergie de battage et pour la transmettre au train de tiges. Ce procédé comprend les étapes consistant à : - effectuer une mesure extensométrique sur la tige adjacente à la tête de battage, des ondes se propageant dans le train de tiges dans la direction descendante allant de la tête de battage vers la pointe et dans la direction montante allant de la pointe vers la tête de battage, - effectuer un découplage de l'onde descendante cf (Ç) et de l'onde montante Eg(q), - déterminer les signaux de force résistante Fp(t), de vitesse vp(t), du déplacement dp(t), et d'énergie transmise au sol EFdp(t). Selon le procédé objet de la présente invention, la mesure extensométrique est effectuée en deux points a et b de la tige où sont effectuées une mesure Ea(t) et une mesure Eb(t), le découplage de l'onde descendante cf g) et de l'onde montante Eg(r)) étant donné par l'équation dans laquelle =(t-ta), q=(t+ta), ta =(a/c), tb =(b/c) et T =(L/c), avec L la longueur du train de tiges, La force résistante Fp(t) est déterminée par la formule : eg(17 ) V < 2(T - ta) ftfù2tb+2ta)+sa( ta)ù&b( ùtb+2ta1 V .>2(T-tai V r)< 2T ùsft r7ù2ta)+sa(17ùta) , rj> 2T ù a (t F(t)= 1 {Fr(t)+FÎ1t+2(Tùt 2(T -- ta') il La vitesse vp(t) est déterminée par la formule : F(F+Tùta) Zv (t+T ù ta ) ùFa(t-T+tz)+Z,v,i(t+T+tz)1 p Z Le déplacement dp(t) de la pointe est déterminé par la formule d p(.t) = J v,()dt L'énergie transmise EFdp(t) au sol est déterminée par la formule : EFdpn = {FF(t)v (t)}dt The present invention relates to a dynamic variable energy penetrometer and a measurement method. The determination of the mechanical parameters of soils can be done in situ. In-situ tests have the particular advantage of measuring soils in their natural constrained state, which can not be done in a laboratory test. For these in-situ measurements, it is possible to use a dynamic penetrometer such as that shown in document FR-A-2 817 344. Unlike conventional penetrometers which are heavy and tedious tools to implement, a dynamic penetrometer is light and extremely simple to implement, which makes it possible, for example, to perform measurements on sites that are difficult to access. Conventionally, a dynamic penetrometer has a threshing head, and a drill string, the end rod being provided with a cone allowing penetration into the ground. The threshing head on which one comes to exert manually or automatically shots by a hammer is provided with a strain gauge. The general principle of operation is based on the measurement of the energy received by the penetrometer during the striking of the penetrometer head by the strain gauge and on the measurement by a sensor of depression of the displacement of the tip of the penetrometer under the effect of the energy received by the penetrometer head. The signals measured by the strain gauge and the sink sensor are transmitted to a computing unit which then determines the resistance of the ground at the tip of the penetrometer. This gives a penetrogram representative of the terrain in which the penetrometer is depressed. In this technical context, it has been found that the dynamic penetrometer model as described above can be improved to remove new information on soil parameters. According to a first aspect, the invention relates to a method for in situ measurement of the properties of a soil using a penetrometer comprising a drill string having at least one rod whose end rod has a tip of conical depression and a threshing head adapted to receive threshing energy and to transmit it to the drill string. This method comprises the steps of: - performing an extensometric measurement on the rod adjacent to the threshing head, waves propagating in the drill string in the downward direction from the threshing head to the tip and in the rising direction from the tip to the threshing head, decoupling the falling wave cf (Ç) and the rising wave Eg (q), - determining the resistance force signals Fp (t), of speed vp ( t), displacement dp (t), and energy transmitted to ground EFdp (t). According to the method which is the subject of the present invention, the extensometric measurement is carried out at two points a and b of the rod where a measurement Ea (t) and a measurement Eb (t) are carried out, the decoupling of the downward wave cf g) and the rising wave Eg (r)) given by the equation where = (t-ta), q = (t + ta), ta = (a / c), tb = (b / c) and T = (L / c), with L the length of the drill string, The resistant force Fp (t) is determined by the formula: eg (17) V <2 (T - ta) ftf2tb + 2ta) + sa (ta ) ù & b (ùtb + 2ta1 V.> 2 (T-tai V r) <2T ùsft r7ù2ta) + sa (17ùta), rj> 2T ù a (t F (t) = 1 {Fr (t) + F1t + 2 The speed vp (t) is determined by the formula: F (F + Ti) Zv (t + T ù ta) ùFa (t-T + tz) + Z, v, i (t + T + tz) 1 p Z The displacement dp (t) of the point is determined by the formula dp (.t) = J v, () dt The transmitted energy EFdp (t) on the ground is determined by the formula: EFdpn = {FF (t) v (t)} dt

Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un pénétromètre dynamique à énergie variable de mesure in situ de propriété d'un sol comprenant un train de tiges ayant au moins une tige, dont la tige d'extrémité présente un cône d'enfoncement et une tête de battage conçue pour recevoir une énergie de battage et pour la transmettre au train de tiges. Ce pénétromètre comprend, de plus, au moins un moyen de mesure des ondes qui se propagent dans le train de tiges et des moyens de traitement de ces mesures conçus pour déterminer les signaux de vitesse vp(t) de la pointe, du déplacement dp(t) de la pointe, de force résistante Fp(t) au niveau de la pointe et d'énergie transmise au sol EFdp(t). According to a second aspect, the invention relates to a variable energy dynamic penetrometer for in situ soil property measurement comprising a drill string having at least one rod, whose end rod has a driving cone and a threshing head adapted to receive threshing energy and to transmit it to the drill string. This penetrometer further comprises at least one means for measuring the waves propagating in the drill string and means for processing these measurements designed to determine the speed signals vp (t) of the tip, the displacement dp ( t) of the tip, of strong force Fp (t) at the tip and energy transmitted to the ground EFdp (t).

Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, le pénétromètre comprend deux jauges de déformation montées en pont de Wheatstone disposées à la surface d'une tige du pénétromètre. De préférence, les jauges de déformation sont disposées sur la tige adjacente à la tête de battage. In a preferred embodiment of the invention, the penetrometer comprises two Wheatstone bridge-mounted strain gauges disposed on the surface of a penetrometer shaft. Preferably, the strain gauges are disposed on the rod adjacent to the threshing head.

En outre, les moyens de traitement peuvent comprendre une boîte d'amplification et un micro ordinateur. Pour sa bonne compréhension, l'invention est décrite en référence au dessin ci annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif une forme de réalisation d'un pénétromètre selon celle-ci et le procédé de mesure de sol associé à ce pénétromètre. Figure 1 montre schématiquement une forme d'exécution d'un pénétromètre selon l'invention. Le pénétromètre selon l'invention est un pénétromètre dynamique à énergie variable c'est-à-dire un outil mesurant la pénétration dans le sol d'une 30 tige à pointe conique battue par une masse non calibrée. La structure du pénétromètre 1 proprement dit comprend : 3 - une tête de battage 2 réalisée dans un acier à haut module d'élasticité. La tête de battage 2 peut incorporer des moyens de mesure de l'énergie transmise à la tête de battage par un organe de frappe de type marteau. Les moyens de mesure de l'énergie peuvent être des jauges de déformation 3, par exemple, montées en pont de Wheatstone placées à la surface de la tête de battage, - un train de tiges 4 est fixé au dessous de la tête de battage. Dans le pénétromètre selon l'invention, une des tiges 4, de préférence la tige directement fixée à la tête de battage 2 est équipée de deux jauges de déformation 6 et 7 montées en pont de Wheatstone. Ces jauges de déformation 6 et 7 sont positionnées en deux points de la tige et portent par convention les références a et b. Le signal provenant des jauges de déformation 6 et 7 peut être traité par boîte amplificatrice 8 qui est elle-même reliée à une unité de traitement de type par exemple, micro-ordinateur 9 possédant notamment des mémoires ROM et RAM et un processeur. Enfin, à l'extrémité de son train de tiges, le pénétromètre possède une pointe conique 10. On note que le pénétromètre peut également être doté de moyens de mesure de la distance d'enfoncement sous l'effet des coups d'un marteau 11 sur la tête de battage 2. En pratique, il peut s'agir d'une courroie 12 dont une extrémité est reliée à la tête de battage 2 et dont la seconde extrémité est reliée à un guide 13 qui est posé sur la surface du sol. Un système optique peut également être envisagé pour mesurer l'enfoncement du train de tiges 4 dans le sol. Le pénétromètre selon l'invention peut ainsi réaliser la mesure de deux phénomènes qui vont permettre d'avoir une connaissance de la structure du sol. D'une part, le pénétromètre mesure la résistance du sol au niveau 30 de la pointe de manière connue. Cette mesure est faite en transmettant de l'énergie par un impact à la tête de battage 2 par le marteau 11. L'énergie de l'impact est mesurée par les jauges de déformation 3. En mesurant l'enfoncement consécutif à l'impact et en connaissant les paramètres du pénétromètre tels que la section de la pointe et la masse du 35 marteau, on détermine la résistance du sol à la pointe du train de tiges 4. On obtient ainsi un pénétrogramme représentatif du sol. In addition, the processing means may comprise an amplification box and a microcomputer. For a good understanding, the invention is described with reference to the accompanying drawing showing, by way of non-limiting example, an embodiment of a penetrometer according thereto and the method of measuring soil associated with the penetrometer. Figure 1 schematically shows an embodiment of a penetrometer according to the invention. The penetrometer according to the invention is a dynamic variable energy penetrometer, that is to say a tool measuring the penetration into the ground of a tapered tip rod beaten by an uncalibrated mass. The structure of the penetrometer 1 itself comprises: 3 - a threshing head 2 made of a steel with a high modulus of elasticity. The threshing head 2 may incorporate means for measuring the energy transmitted to the threshing head by a hammer-type striking member. The energy measuring means may be strain gauges 3, for example, Wheatstone bridge mounted on the surface of the threshing head, - a drill string 4 is fixed below the threshing head. In the penetrometer according to the invention, one of the rods 4, preferably the rod directly attached to the threshing head 2 is equipped with two strain gauges 6 and 7 mounted Wheatstone bridge. These strain gauges 6 and 7 are positioned at two points of the rod and conventionally bear the references a and b. The signal from strain gauges 6 and 7 can be processed by amplifier box 8 which is itself connected to a processing unit of the type, for example, microcomputer 9 having in particular ROM and RAM memories and a processor. Finally, at the end of its drill string, the penetrometer has a tapered tip 10. It should be noted that the penetrometer may also be provided with means for measuring the driving distance under the effect of a hammer 11 2. In practice, it may be a belt 12, one end of which is connected to the threshing head 2 and whose second end is connected to a guide 13 which is placed on the surface of the ground. . An optical system may also be envisaged for measuring the penetration of the drill string 4 into the ground. The penetrometer according to the invention can thus realize the measurement of two phenomena which will make it possible to have a knowledge of the structure of the soil. On the one hand, the penetrometer measures soil resistance at the tip in a known manner. This measurement is made by transmitting energy by an impact to the threshing head 2 by the hammer 11. The energy of the impact is measured by the strain gauges 3. By measuring the depression following the impact and by knowing the parameters of the penetrometer such as tip section and hammer mass, soil resistance is determined at the tip of the drill string 4. Thus a representative soil penetrogram is obtained.

L'invention propose d'aller plus loin dans la connaissance des caractéristiques du terrain. Pour cela, le pénétromètre 1 propose de réaliser une mesure de l'onde transmise par le marteau 11 et réfléchie depuis la pointe 10. La mesure de ce phénomène est effectuée par le deuxième ensemble de jauges de déformation 6 et 7 qui est disposé sur la tige 4 positionnée immédiatement au dessous de la tête de battage 2. Dans cet aspect de l'invention, on considère que la ou les tiges du pénétromètre sont des corps élastiques, de section homogène et uniforme qui possèdent un module d'Young E et une densité p. Le marteau 11 est un corps de masse M qui frappe le pénétromètre avec une vitesse vm. Le marteau 11 génère dans le pénétromètre une onde de compression u(x,t) qui propage à une vitesse constante c vers sa pointe. Lorsque l'onde u(x,t) arrive à la pointe 10 du pénétromètre, une partie de l'onde est utilisée pour déformer le sol et une autre partie est réfléchie vers le haut du pénétromètre, où une nouvelle réflexion aura lieu. Il y a donc une superposition des ondes qui se déplacent en sens contraire à savoir une onde montante et une onde descendante selon l'équation suivante : u(x,t) = f(t-x c)+g(t+x c) (équation 1) avec c= .NlEp étant la célérité de l'onde dans le train de tiges 4. The invention proposes to go further in the knowledge of the terrain characteristics. For this, the penetrometer 1 proposes to make a measurement of the wave transmitted by the hammer 11 and reflected from the tip 10. The measurement of this phenomenon is performed by the second set of strain gauges 6 and 7 which is arranged on the rod 4 positioned immediately below the threshing head 2. In this aspect of the invention, it is considered that the penetrometer rod or rods are elastic bodies of uniform and uniform section which have a Young's modulus E and a density p. The hammer 11 is a body of mass M which strikes the penetrometer with a speed vm. The hammer 11 generates in the penetrometer a compression wave u (x, t) which propagates at a constant speed c towards its tip. When the wave u (x, t) arrives at the tip 10 of the penetrometer, part of the wave is used to deform the ground and another part is reflected up the penetrometer, where new reflection will take place. There is therefore a superposition of waves that move in the opposite direction, namely a rising and a falling wave according to the following equation: u (x, t) = f (txc) + g (t + xc) (equation 1) with c = .NlEp being the speed of the wave in the drill string 4.

Par convention, on précise que l'onde descendante est désignée 25 par f et que l'onde montante est désignée par g. Le passage de l'onde u(x,t) entraîne dans un point x le long des tiges des variations de déformation E(x,t)=(6u(x,t)/6x) et de vitesse particulaire v(x,t)=(6u(x,t)/5t). On obtient ainsi : By convention, it is specified that the down-wave is designated by f and that the rising wave is designated by g. The passage of the wave u (x, t) results in a point x along the rods of the deformation variations E (x, t) = (6u (x, t) / 6x) and particle velocity v (x, t) = (6u (x, t) / 5t). We obtain as follows:

30 E (x, t) =Ef(t-x c)+Eg(t+x c ) (équation 2) E (x, t) = Ef (t-xc) + Eg (t + xc) (equation 2)

v(x,t) = vf(t-x c)+vg(t+x c) (équation 3) v (x, t) = vf (t -xc) + vg (t + xc) (equation 3)

L'équation 3 peut être exprimée en termes de déformation 35 descendante Ef(t-x/c) et de déformation montante Eg(t+x/c) et on obtient : v(x,t)= c{-cf(t - x c)+cg(t + x c )} (équation 4) On peut remarquer que la solution au problème de la propagation de l'onde u(x,t) dans les tiges passe par la connaissance des ondes 5 montantes ef(t-x/c) et descendantes Eg(t+x/c). Equation 3 can be expressed in terms of the downward strain Ef (tx / c) and upward strain Eg (t + x / c) and we obtain: v (x, t) = c {-cf (t - xc) ) + cg (t + xc)} (equation 4) It can be noted that the solution to the problem of the propagation of the u (x, t) wave in the rods passes through the knowledge of the rising waves ef (tx / c ) and descending Eg (t + x / c).

Un problème réside dans le fait que les mesures réalisées à l'aide des jauges de déformation ou éventuellement à l'aide d'accéléromètres ne permettent que l'enregistrement des signaux E(x,t) ou v(x,t) où les ondes Ef(t-x/c) et Eg(t+x/c) sont souvent confondues l'une avec l'autre. A problem lies in the fact that the measurements made with the help of the strain gauges or possibly using accelerometers only allow the recording of the signals E (x, t) or v (x, t) where the waves Ef (tx / c) and Eg (t + x / c) are often confused with each other.

10 Pour pouvoir exploiter ces signaux, il convient donc d'effectuer un découplage entre les ondes montantes et descendantes. In order to be able to exploit these signals, it is therefore necessary to decouple between the rising and falling waves.

Dans la pratique, le découplage peut se faire suivant différentes méthodes : In practice, decoupling can be done by different methods:

- en utilisant une seule mesure extensométrique, - using a single extensometric measurement,

15 - en utilisant deux mesures extensométriques, Using two extensometric measurements,

- en utilisant une mesure extensomérique et une mesure d'accélération. - using an extensomeric measurement and an acceleration measurement.

Dans l'exemple de réalisation, on utilise les deux jauges de déformation 6 et 7 qui sont collées en deux points, a et b, le long des tiges. De In the exemplary embodiment, the two strain gauges 6 and 7 are used which are glued at two points, a and b, along the rods. Of

20 cette façon, pour chaque coup du marteau 11, on enregistre les mesures ea(t) et eb(t), Le découplage se fait d'après l'équation 5, où =(t-ta), rt=(t+ta), ta =(a/c), tb =(b/c) et T =(L/c), avec L la longueur du train de tiges, car 4 + ta) -2tb--2ta)+sa(. - taÏ ù &b( ù tb+?'taJ 0 se ri - , ù e+'I 17ù 2ta)+Sa( Ijùta) 25 (équation 5) La connaissance de Efg) et Eg(r)) permet de reconstruire les signaux de déformation E(xi,t), de force F(xi,t), de vitesse particulière v(xi,t) et de déplacement u(xi,t) en tout point xi du pénétromètre, notamment dans la In this way, for each stroke of the hammer 11, the measurements ea (t) and eb (t) are recorded. The decoupling is done according to the equation 5, where = (t-ta), rt = (t + ta), ta = (a / c), tb = (b / c) and T = (L / c), with L the length of the drill string, since 4 + ta) -2tb - 2ta) + sa ( - Ï b b b ta ta ta ta ta ta Sa ((((((((((((((((((((((((((((((( deformation E (xi, t), of force F (xi, t), of particular speed v (xi, t) and displacement u (xi, t) at any point xi of the penetrometer, in particular in the

30 pointe 10. La reconstruction des signaux de force Fa(t) et de vitesse particulière va(t) (équations 2 et 4) pour le point de mesure a permet de déterminer la valeur de la force résultante sur la pointe Fp(t). 3 ~ Lf F(()= IFS/ )-Fa(t+2(Tù n )Jj- -?(TùI~1.j1 (équation 6) Où Zt=(EA/c) est l'impédance mécanique de la tige. Point 10. The reconstruction of the force signals Fa (t) and the particular velocity va (t) (equations 2 and 4) for the measurement point a makes it possible to determine the value of the resultant force on the tip Fp (t). . 3 ~ Lf F (() = IFS /) -Fa (t + 2 (Tn n) Jj- -? (TiI ~ 1.j1 (equation 6) Where Zt = (EA / c) is the mechanical impedance of the rod.

La vitesse d'enfoncement de la pointe vp(t) est obtenue d'après l'équation 7, et l'enfoncement de la pointe dp(t) obtenu en intégrant le signal vp(t). Fa(t+T ù )+Zrva(t+Tùta)ùF~(I T+ç_)+Z.Va(t+T+ç ) 2Z (équation 7) d,,(t) = 1'F(.)dt (équation 8) Finalement, on peut calculer l'énergie transmise au sol EFd(t) au 15 cours de l'enfoncement d'après la formule suivante : EFd(t)= (r/vptt}#+ It (équation 9) Sur le terrain, la mise en oeuvre du pénétrometre selon l'invention 20 peut se faire de la manière suivante. The penetration speed of the tip vp (t) is obtained from equation 7, and the depression of the tip dp (t) obtained by integrating the signal vp (t). F (t + T ù) + Zrva (t + Tùta) ùF ~ (I T + ç) + Z.Va (t + T + ç) 2Z (equation 7) d ,, (t) = 1'F (. Finally, the energy transmitted to the ground EFd (t) during the depression can be calculated according to the following formula: EFd (t) = (r / vptt) # + It (equation 9) In the field, the implementation of the penetrometer according to the invention 20 can be done in the following manner.

Les jauges de déformation 6 et 7 qui sont fixées sur la tige 4 sont connectées à la boîte amplificatrice 8 qui peut posséder un nombre de ports d'acquisition permettant également de connecter la jauge de déformation 3 qui se trouve sur la tête de battage 2. The strain gauges 6 and 7 which are fixed on the rod 4 are connected to the amplifying box 8 which can have a number of acquisition ports also for connecting the strain gauge 3 which is on the threshing head 2.

25 Une fois le coup du marteau 11 fourni au pénétromètre, les signaux extensométriques mesurés par les jauges de déformation 6 et 7 sont transférés au micro ordinateur 9 par l'intermédiaire d'une carte d'acquisition, où un logiciel assure le traitement des données qui lui sont fournis, l'enregistrement et l'affichage des signaux sur un écran. vp(t) = La fréquence d'échantillonnage peut varier dans un plage comprise entre, par exemple, 250khz et 500khz selon les ports utilisés. Le filtrage des signaux, le découplage des ondes eg) et eg(q), la reconstruction des signaux vp(t), dp(t) et Fp(t), et le calcul des énergies se font par l'intermédiaire d'un programme stocké dans le micro ordinateur 9 intégrant les équations formulées précédemment. La connaissance des ondes dg) et eg(q) permet de décrire entièrement le phénomène dynamique de propagation de l'onde de compression entraînée par l'impact du marteau dans les tiges 4 du pénétromètre, et permet, notamment, de reconstruire les signaux de vitesse vp(t), du déplacement dp(t), de force résistante Fp(t) et d'énergie transmise au sol dans la pointe ce qui permet de caractériser le sol dans lequel le pénétromètre s'enfonce. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à sa forme de réalisation 15 décrite ci-dessus mais elle en embrasse au contraire toute les formes de réalisation. Once the hammer blow 11 has been supplied to the penetrometer, the extensometric signals measured by the strain gauges 6 and 7 are transferred to the microcomputer 9 via an acquisition card, where software provides the data processing. provided to it, recording and displaying signals on a screen. vp (t) = The sampling frequency may vary within a range from, for example, 250khz to 500khz depending on the ports used. The filtering of the signals, the decoupling of the waves eg) and eg (q), the reconstruction of the signals vp (t), dp (t) and Fp (t), and the calculation of the energies are done via a program stored in the microcomputer 9 incorporating the equations previously formulated. The knowledge of the waves dg) and eg (q) makes it possible to fully describe the dynamic phenomenon of propagation of the compression wave caused by the impact of the hammer in the rods 4 of the penetrometer, and allows, in particular, to reconstruct the signals of velocity vp (t), displacement dp (t), resistance force Fp (t) and energy transmitted to the ground in the tip which makes it possible to characterize the soil in which the penetrometer sinks. Of course, the invention is not limited to its embodiment described above but it encompasses all the embodiments.

Claims (10)

REVENDICATIONS1. Procédé de mesure in situ de propriétés d'un sol à l'aide d'un pénétromètre (1) comprenant un train de tiges (4) ayant au moins une tige dont la tige d'extrémité présente une pointe d'enfoncement (10) conique et une tête de battage (2) conçue pour recevoir une énergie de battage et pour la transmettre au train de tiges (4), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à : - effectuer une mesure extensométrique sur la tige (4) adjacente à la tête de battage (2), des ondes se propageant dans le train de tiges (4) dans la direction descendante allant de la tête de battage (2) vers la pointe (10) et dans la direction montante allant de la pointe (10) vers la tête de battage (2), - effectuer un découplage de l'onde descendante Ef (&) et de l'onde montante Eg(n), - déterminer les signaux de force résistante Fp(t), de vitesse vp(t), du déplacement dp(t), et d'énergie transmise au sol EFdp(t). REVENDICATIONS1. Method for in situ measurement of properties of a soil with a penetrometer (1) comprising a drill string (4) having at least one rod whose end rod has a driving point (10) conical and a threshing head (2) designed to receive a threshing energy and to transmit it to the drill string (4), characterized in that it comprises the steps of: - performing an extensometric measurement on the rod (4) ) adjacent to the threshing head (2), waves propagating in the drill string (4) in the downward direction from the threshing head (2) to the tip (10) and in the upward direction from the tip (10) to the threshing head (2), - decoupling the falling wave Ef (&) and the rising wave Eg (n), - determining the resistance force signals Fp (t), velocity vp (t), displacement dp (t), and energy transmitted to ground EFdp (t). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mesure extensométrique est effectuée en deux points a et b de la tige (4) où sont effectuées une mesure Ea(t) et une mesure Eb(t), le découplage de l'onde descendante Ef (i;) et de l'onde montante Eg(q), étant donné par la formule suivante dans laquelle =(t-ta), q=(t+ta), ta =(a/c), tb =(b/c) et T =(L/c), avec L la longueur du train de tiges, V -<2(T-ta) > 2(T - ta) <.2T eg(r~ ùe (77ù2tri)+sr,(t7ùta) ,V r >2T 2. Method according to claim 1, characterized in that the extensometric measurement is performed at two points a and b of the rod (4) where a measurement Ea (t) and a measurement Eb (t) are carried out, the decoupling of the the falling wave Ef (i;) and the rising wave Eg (q), given by the following formula in which = (t-ta), q = (t + ta), ta = (a / c), tb = (b / c) and T = (L / c), where L is the length of the drill string, V - <2 (T-ta)> 2 (T - ta) <.2T eg (r ~ ùe ( 77u2tri) + sr, (t7uta), V r> 2T 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la force résistante Fp(t) est déterminée par la formule : F(t)=1ik M+F,(t+2(T- ù va(T- 2(T 3. Method according to claim 2, characterized in that the resistive force Fp (t) is determined by the formula: F (t) = 1ik M + F, (t + 2 (T- where va (T-2 (T 4. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 3, caractérisé en ce que la vitesse vp(t) est déterminée par la formule : F (r+Tùt1 )+Ztv,(r+Tùr )ùFjtùT+f1)+Z:v1+T+t 1 va(t) _ 2Z, 4. Method according to one of claims 1 or 3, characterized in that the speed vp (t) is determined by the formula: F (r + Ttt1) + Ztv, (r + Trr) ùFjtùT + f1) + Z: v1 + T + t 1 is (t) _ 2Z, 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le déplacement dp(t) de la pointe est déterminé par la formule : r d (t) = j 1• ridt 5. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the displacement dp (t) of the tip is determined by the formula: r d (t) = j 1 • ridt 6. Procédé selon l'un des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'énergie transmise EFdp(t) au sol est déterminée par la formule : Efid(t) = {FFfr)vp(t1}dr 15 6. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the transmitted energy EFdp (t) on the ground is determined by the formula: Efid (t) = {FFfr) vp (t1} dr 15 7. Pénétromètre (1) dynamique à énergie variable de mesure un situ de propriété d'un sol comprenant un train de tiges (4) ayant au moins une tige, dont la tige d'extrémité présente un cône d'enfoncement (10) et une tête de battage (2) conçue pour recevoir une énergie de battage et pour la 20 transmettre au train de tiges (4), caractérisé en ce que le pénétromètre comprend, de plus, au moins un moyen de mesure des ondes qui se propagent dans le train de tiges et des moyens de traitement de ces mesures conçus pour déterminer les signaux de vitesse vp(t) de la pointe, du déplacement dp(t) de la pointe, de force résistante Fp(t) au niveau de la pointe et d'énergie transmise 25 au sol EFdp(t). A variable energy dynamic penetrometer (1) for measuring a soil property situation comprising a drill string (4) having at least one rod, the end rod of which has a driving cone (10) and a threshing head (2) designed to receive threshing energy and to transmit it to the drill string (4), characterized in that the penetrometer further comprises at least one means for measuring waves propagating in the drill string (4). the drill string and means for processing these measurements designed to determine the speed signals vp (t) of the tip, the displacement dp (t) of the tip, the resistant force Fp (t) at the tip and of energy transmitted to the ground EFdp (t). 8. Pénétromètre selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend deux jauges de déformation (6,7) montées en pont de Wheatstone disposées à la surface d'une tige (4) du pénétromètre. 10 1 30 8. Penetrometer according to claim 7, characterized in that it comprises two strain gauges (6,7) mounted Wheatstone bridge disposed on the surface of a rod (4) of the penetrometer. 10 1 30 9. Pénétromètre selon la revendication 8 caractérisé en ce que les jauges de contraintes (6,7) sont disposées sur la tige adjacente à la tête de battage (2). 9. Penetrometer according to claim 8 characterized in that the strain gauges (6,7) are disposed on the rod adjacent to the threshing head (2). 10. Pénétromètre selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que les moyens de traitement comprennent une boite d'amplification (8) et un micro ordinateur (9). 10. Penetrometer according to one of claims 7 to 9, characterized in that the processing means comprises an amplification box (8) and a microcomputer (9).