FR3092598A1 - autonomous stato-dynamic penetrometer - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un pénétromètre (100) comprenant : - Au moins une tige centrale (1) terminée par une pointe de mesure (10) ; - Au moins un tube creux (2) entourant la tige centrale (1); - Une cellule de mesure (3) composée d’une enveloppe externe (31) et d’un logement interne (32) abritant un dispositif de mesure de contrainte (33), l’enveloppe externe (31) étant en contact avec le tube creux (2) et le dispositif de mesure (33) avec la tige centrale (1); - Une enclume (4) composée d’un pied (41) pour prendre appui sur l’enveloppe externe (31) du côté opposé à celui en contact avec le tube creux (2), et une tête (42) destinée à accueillir un outil connecté à un engin de chantier pour réaliser un enfoncement dans le sol de l’ensemble formé par le tube creux (2) et la tige centrale (1). Figure à publier avec l’abrégé : Figure 1 aThe invention relates to a penetrometer (100) comprising: - At least one central rod (1) terminated by a measuring tip (10); - At least one hollow tube (2) surrounding the central rod (1); - A measuring cell (3) composed of an outer casing (31) and an inner housing (32) housing a strain measuring device (33), the outer casing (31) being in contact with the tube hollow (2) and the measuring device (33) with the central rod (1); - An anvil (4) composed of a foot (41) to rest on the outer casing (31) on the side opposite to that in contact with the hollow tube (2), and a head (42) intended to accommodate a tool connected to a construction machine for driving the assembly formed by the hollow tube (2) and the central rod (1) into the ground. Figure to be published with the abstract: Figure 1 a
Description
La présente invention concerne le domaine de la géotechnique et de la géologie. Elle concerne en particulier un dispositif de mesure de la résistance à la pénétration d’un sol, appelé communément un pénétromètre.The present invention relates to the field of geotechnics and geology. It relates in particular to a device for measuring the resistance to penetration of a soil, commonly called a penetrometer.
ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTIONTECHNOLOGICAL BACKGROUND OF THE INVENTION
La compacité des sols est habituellement mesurée, soit en mode statique, soit en mode dynamique, par un dispositif de mesure appelé pénétromètre. Un pénétromètre comporte classiquement des tiges raccordées bout à bout pour former un train de tiges au bout duquel est fixée une pointe de mesure, destinée à s’enfoncer dans le sol sur des profondeurs allant de quelques mètres à plusieurs dizaines de mètres.The compactness of soils is usually measured, either in static mode or in dynamic mode, by a measuring device called a penetrometer. A penetrometer conventionally comprises rods connected end to end to form a train of rods at the end of which is fixed a measuring tip, intended to sink into the ground to depths ranging from a few meters to several tens of meters.
En mode statique, le train de tiges est poussé par des vérins, provoquant l’enfoncement progressif de la pointe de mesure ; cette dernière mesure la résistance de pointe et éventuellement le frottement latéral sur un manchon cylindrique situé au-dessus de la pointe. Ces mesures sont enregistrées de manière continue ou discontinue selon un pas régulier. La mesure statique de la résistance à la pénétration du sol est sans conteste la plus précise car elle est réalisée directement sur la pointe de mesure, au fond du sondage.In static mode, the drill string is pushed by cylinders, causing the progressive sinking of the measuring tip; the latter measures the tip resistance and optionally the lateral friction on a cylindrical sleeve located above the tip. These measurements are recorded continuously or discontinuously according to a regular step. The static measurement of the resistance to soil penetration is unquestionably the most precise because it is carried out directly on the measuring tip, at the bottom of the borehole.
Lorsque la pointe de mesure et le train de tiges sont enfoncés à plusieurs mètres, le frottement exercé par le sol sur le train de tiges doit être vaincu par une forte poussée pour poursuivre l’enfoncement. De plus, quand la résistance du sol est importante (sols très compacts), il devient très complexe d’appliquer une poussée suffisante pour générer l’enfoncement de la pointe. Il en résulte des pénétromètres encombrants et lourds car le poids, la puissance et la qualité de l’ancrage des machines qui actionnent les vérins doivent assurer en toutes circonstances une mesure en mode statique.When the measuring point and the drill string are driven several meters, the friction exerted by the ground on the drill string must be overcome by a strong push to continue driving. In addition, when the resistance of the ground is high (very compact ground), it becomes very complex to apply sufficient thrust to generate the sinking of the point. This results in bulky and heavy penetrometers because the weight, the power and the quality of the anchoring of the machines that operate the jacks must ensure a measurement in static mode in all circumstances.
La mise à disposition et le transport de tels pénétromètres peut donc être un frein à la réalisation d’essais dans des zones géographiques éloignées ou des terrains peu accessibles, ou encore à la réalisation d’essais rapides d’évaluation. Il y a donc un besoin de pénétromètres autonomes et facilement transportables.The provision and transport of such penetrometers can therefore be an obstacle to carrying out tests in remote geographical areas or in inaccessible terrain, or even to carrying out rapid evaluation tests. There is therefore a need for autonomous and easily transportable penetrometers.
OBJET DE L’INVENTIONOBJECT OF THE INVENTION
Un objet de la présente invention est de proposer une solution répondant au besoin précité ; en particulier, l’invention concerne un pénétromètre permettant des mesures en mode statique, simple de mise en œuvre, autonome et facilement transportable.An object of the present invention is to provide a solution meeting the aforementioned need; in particular, the invention relates to a penetrometer allowing measurements in static mode, simple to implement, autonomous and easily transportable.
BREVE DESCRIPTION DE L’INVENTIONBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION
L’invention concerne un pénétromètre comprenant :The invention relates to a penetrometer comprising:
- Au moins une tige centrale terminée à une première extrémité par une pointe de mesure ;
- Au moins un tube creux entourant la tige centrale, cette dernière étant apte à coulisser à l’intérieur du tube creux ;- At least one central rod terminated at a first end by a measuring tip;
- At least one hollow tube surrounding the central rod, the latter being able to slide inside the hollow tube;
- Une cellule de mesure composée d’une enveloppe externe et d’un logement interne abritant un dispositif de mesure de contrainte, la cellule de mesure étant configurée de sorte que l’enveloppe externe établisse un contact avec le tube creux et que le dispositif de mesure de contrainte établisse un contact avec une deuxième extrémité de la tige centrale, lorsque la cellule de mesure est disposée sur l’ensemble formé par le tube creux et la tige centrale ;
- Une enclume composée d’un pied pour prendre appui sur l’enveloppe externe du côté opposé à celui en contact avec le tube creux, et une tête destinée à accueillir un outil connecté à un engin de chantier, pour réaliser un enfoncement dans le sol de l’ensemble formé par le tube creux et la tige centrale.- A measuring cell composed of an outer casing and an inner housing housing a stress measuring device, the measuring cell being configured so that the outer casing makes contact with the hollow tube and that the strain measurement establishes contact with a second end of the central rod, when the measurement cell is arranged on the assembly formed by the hollow tube and the central rod;
- An anvil consisting of a foot to rest on the outer casing on the side opposite to that in contact with the hollow tube, and a head intended to accommodate a tool connected to a construction machine, to drive it into the ground of the assembly formed by the hollow tube and the central rod.
Selon d’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l’invention, prises seules ou selon toute combinaison techniquement réalisable :
- la tige centrale comprend une rallonge pour établir le contact avec le dispositif de mesure de contrainte au niveau de sa deuxième extrémité, la tige centrale ne dépassant pas du tube creux ;
- la cellule de mesure est amovible et le pied de l’enclume est configuré pour chevaucher et prendre appui sur le tube creux ;
- le dispositif de mesure de contrainte est un capteur de pression hydraulique ;
- le dispositif de mesure de contrainte est un vérin, un piston mobile du vérin étant en contact avec une deuxième extrémité de la tige centrale, lorsque la cellule de mesure est disposée sur l’ensemble formé par le tube creux et la tige centrale ;
- la tête de l’enclume est configurée pour coopérer avec une broche d’un brise-roche connecté à un engin de chantier ;
- le pénétromètre comprend un extracteur équipé d’au moins un système de vérins et d’un coinceur automatique de barre pour enserrer le tube creux lors d’une extraction du sol de l’ensemble formé par le tube creux et la tige centrale ;
- le pénétromètre comprend un système d’arrachage équipé d’une tête d’arrachage fixée au moins au tube creux et d’un palonnier disposé sous la tête d’arrachage et muni de câble ou chaine destiné à être fixé à un outil connecté à un engin de chantier tel qu’un bras de pelle mécanique, lors d’une extraction du sol de l’ensemble formé par le tube creux et la tige centrale ;
- le tube creux comprend un écrou de retenue pour coopérer avec la tige centrale et permettre une extraction du sol simultanée de l’ensemble formé par le tube creux et la tige centrale.
- the central rod comprises an extension to establish contact with the stress measuring device at its second end, the central rod not protruding from the hollow tube;
- the measurement cell is removable and the foot of the anvil is configured to overlap and rest on the hollow tube;
- the stress measuring device is a hydraulic pressure sensor;
- the stress measuring device is a jack, a movable piston of the jack being in contact with a second end of the central rod, when the measuring cell is arranged on the assembly formed by the hollow tube and the central rod;
- the head of the anvil is configured to cooperate with a spindle of a rock breaker connected to a construction machine;
- the penetrometer comprises an extractor equipped with at least one system of cylinders and an automatic bar clamp to grip the hollow tube during extraction from the ground of the assembly formed by the hollow tube and the central rod;
- the penetrometer comprises a digging system equipped with a digging head fixed at least to the hollow tube and a lifting beam arranged under the digging head and equipped with a cable or chain intended to be fixed to a tool connected to a construction machine such as a mechanical shovel arm, during extraction from the ground of the assembly formed by the hollow tube and the central rod;
- the hollow tube includes a retaining nut to cooperate with the central rod and allow simultaneous extraction from the ground of the assembly formed by the hollow tube and the central rod.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée de l’invention qui va suivre en référence aux figures annexées sur lesquelles :Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the detailed description of the invention which will follow with reference to the appended figures in which:
Dans la partie descriptive, les mêmes références sur les figures pourront être utilisées pour des éléments de même type. Les figures sont des représentations schématiques qui, dans un objectif de lisibilité, ne sont pas nécessairement à l’échelle.In the descriptive part, the same references in the figures may be used for elements of the same type. The figures are schematic representations which, for the purpose of readability, are not necessarily to scale.
La présente invention concerne un pénétromètre 100 destiné à être utilisé pour la mesure en mode statique de la résistance à la pénétration d’un sol.The present invention relates to a penetrometer 100 intended to be used for the measurement in static mode of the resistance to penetration of a soil.
Comme illustré sur la figure 1a, le pénétromètre 100 comprend au moins une tige centrale 1 terminée à une première extrémité 11 par une pointe de mesure 10. La pointe de mesure 10 peut être solidaire de la première extrémité 11 avec une coulisse, ou alternativement, elle peut être seulement en contact et sera perdue au fond du trou après chaque essai ; cette dernière option peut être d’intérêt lorsque le risque de casse ou de coincement en profondeur est avéré.As illustrated in FIG. 1a, the penetrometer 100 comprises at least one central rod 1 terminated at a first end 11 by a measuring tip 10. The measuring tip 10 can be secured to the first end 11 with a slide, or alternatively, it can only be in contact and will be lost at the bottom of the hole after each test; this last option can be of interest when the risk of breakage or jamming in depth is proven.
Le pénétromètre 100 comprend au moins un tube creux 2 entourant la tige centrale 1. Les diamètres respectifs du tube creux 2 et de la tige centrale 1 sont adaptés de sorte que cette dernière puisse coulisser librement à l’intérieur du tube creux 2.The penetrometer 100 comprises at least one hollow tube 2 surrounding the central rod 1. The respective diameters of the hollow tube 2 and of the central rod 1 are adapted so that the latter can slide freely inside the hollow tube 2.
Le couple formé par la tige centrale 1 et le tube creux 2 est destiné à s’enfoncer dans le sol, la pointe 10 en bout ayant pour fonction de mesurer la résistance à la pénétration du sol. Pour tester la résistance du sol à des profondeurs diverses, des tiges 1 et tubes 2 additionnels peuvent être raccordés bout à bout, pour former un train de couples tige/tube, pouvant être enfoncé dans le sol sur des profondeurs de plusieurs dizaines de mètres.The couple formed by the central rod 1 and the hollow tube 2 is intended to sink into the ground, the point 10 at the end having the function of measuring the resistance to penetration of the ground. To test the resistance of the ground at various depths, additional rods 1 and tubes 2 can be connected end to end, to form a train of rod/tube pairs, which can be driven into the ground to depths of several tens of meters.
Les tube 2 et tige 1 sont préférentiellement formés à partir d’acier présentant une dureté comprise entre 70 à 90 kg/mm2. Le tube 2 présente par exemple un diamètre de 32mm ou 45mm avec passage intérieur de 12mm ou 16mm environ.The tube 2 and rod 1 are preferably formed from steel having a hardness of between 70 to 90 kg/mm2. The tube 2 has for example a diameter of 32mm or 45mm with an internal passage of approximately 12mm or 16mm.
Le pénétromètre 100 comprend également une cellule de mesure 3 composée d’une enveloppe externe 31 et d’un logement interne 32. Le logement 32 abrite un dispositif de mesure de contrainte 33.The penetrometer 100 also includes a measuring cell 3 composed of an outer casing 31 and an inner housing 32. The housing 32 houses a stress measuring device 33.
La cellule de mesure 3 est formée de telle sorte que l’enveloppe externe 31 établisse un contact avec une extrémité 22 du tube creux 2 et que le dispositif de mesure 33, dans le logement 32, établisse un contact avec une deuxième extrémité 12 de la tige centrale 1, lorsque la cellule de mesure 3 est disposée sur le couple formé par le tube creux 2 et la tige centrale 1, en position de mesure.The measuring cell 3 is formed in such a way that the outer casing 31 makes contact with one end 22 of the hollow tube 2 and the measuring device 33, in the housing 32, makes contact with a second end 12 of the central rod 1, when the measurement cell 3 is placed on the pair formed by the hollow tube 2 and the central rod 1, in the measurement position.
Avantageusement, la cellule de mesure 3 est prévue pour être amovible, c’est-à-dire qu’elle peut être aisément disposée en position de mesure ou retirée du couple tube 2 / tige 1.Advantageously, the measurement cell 3 is designed to be removable, that is to say that it can be easily placed in the measurement position or removed from the tube 2 / rod 1 couple.
Le pénétromètre 100 comprend en outre une enclume 4 composée d’un pied 41 configuré pour chevaucher une partie supérieure de l’enveloppe externe 31, opposée à la partie en contact avec le tube creux 2, et pour prendre appui sur ladite enveloppe externe 31. L’enclume 4 comporte également une tête 42 destinée à accueillir un outil 200 connecté à l'extrémité du bras articulé d’un engin de chantier, pour réaliser un enfoncement dans le sol du couple formé par le tube creux 2 et la tige centrale 1. La figure 1b illustre un exemple dans lequel l’outil est un brise-roche 200, dont la broche va venir en appui contre la tête 42 de l’enclume 4. Le brise-roche 200 est monté sur un engin de chantier tel qu’une pelle mécanique. C’est cet engin de chantier qui va fournir les moyens d’appui nécessaires à l’enfoncement de l’ensemble tube 2 / tige 1 dans le sol, pour la réalisation de l’essai de mesure de la résistance à la pénétration du sol. En pratique, le bras articulé de la pelle va exercer un appui régulier, menant à un enfoncement régulier du couple tube 2 / tige 1.The penetrometer 100 further comprises an anvil 4 composed of a foot 41 configured to straddle an upper part of the outer casing 31, opposite to the part in contact with the hollow tube 2, and to rest on said outer casing 31. The anvil 4 also includes a head 42 intended to accommodate a tool 200 connected to the end of the articulated arm of a construction machine, to drive into the ground the couple formed by the hollow tube 2 and the central rod 1 1b illustrates an example in which the tool is a rock breaker 200, the spindle of which will bear against the head 42 of the anvil 4. The rock breaker 200 is mounted on a construction machine such as a mechanical shovel. It is this site machine that will provide the support means necessary for driving the tube 2 / rod 1 assembly into the ground, for carrying out the test to measure the resistance to soil penetration. . In practice, the articulated arm of the excavator will exert regular support, leading to regular sinking of the tube 2 / rod 1 couple.
Le pénétromètre 100 selon l’invention est facilement transportable et simple de mise en oeuvre, puisque limité à la seule partie « mesure », les sous-ensembles fonctionnels de massif de réaction et d’appui pour l’enfoncement étant mobilisés sur un engin de chantier, dont la mise à disposition est relativement aisée quel que soit le terrain à investiguer. Le pénétromètre 100 selon l’invention est autonome pour l’évaluation de la résistance du sol car il comporte toute la partie « mesure » nécessaire. Le pénétromètre 100 comporte une enclume 4 adaptée pour coopérer avec un outil 200 (par exemple un brise-roche 200) manœuvré par un engin de chantier, ce qui rend le pénétromètre utilisable avec des engins classiquement disponibles sur un chantier.The penetrometer 100 according to the invention is easily transportable and simple to implement, since it is limited only to the "measurement" part, the functional subassemblies of the reaction mass and of the support for the driving in being mobilized on a machine of construction site, whose availability is relatively easy regardless of the terrain to be investigated. The penetrometer 100 according to the invention is autonomous for the evaluation of the resistance of the ground because it comprises all the "measurement" part necessary. The penetrometer 100 comprises an anvil 4 adapted to cooperate with a tool 200 (for example a rock breaker 200) maneuvered by a construction machine, which makes the penetrometer usable with machines conventionally available on a construction site.
Pour réaliser une mesure de résistance à la pénétration du sol, le pénétromètre 100 est placé verticalement, la pointe de mesure 10 posée sur le sol ou dans un trou préformé de quelques centimètres de profondeur, réalisé par exemple à l’aide de la broche du brise-roche 200. Selon une variante, le couple tige 1 / tube 2 pourra être guidé par un système de croix dont un embout tubulaire central est pré-enfoncé dans le sol et dont les bras disposés en croix permettent d’assurer la stabilité du pénétromètre 100 en position verticale.To carry out a measurement of resistance to penetration of the ground, the penetrometer 100 is placed vertically, the measuring tip 10 placed on the ground or in a preformed hole a few centimeters deep, made for example using the spindle of the rock breaker 200. According to a variant, the pair rod 1 / tube 2 can be guided by a cross system of which a central tubular end is pre-sunk into the ground and whose arms arranged in a cross make it possible to ensure the stability of the penetrometer 100 in vertical position.
En position de mesure, l’enclume 4 chevauche la cellule de mesure 3, laquelle est disposée sur l’ensemble tube 2 / tige 1. La broche du brise-roche 200 prend alors appui sur la tête 42 de l’enclume 4 et le bras articulé de l’engin de chantier démarre la poussée, générant un enfoncement progressif de la pointe 10 et de l’ensemble tube 2 / tige 1 dans le sol.In the measuring position, the anvil 4 straddles the measuring cell 3, which is arranged on the tube 2 / rod 1 assembly. articulated arm of the construction machine starts the thrust, generating a gradual sinking of the tip 10 and of the tube 2 / rod 1 assembly into the ground.
Pour mesurer la résistance du sol, la pointe de mesure 10 doit être sortie par rapport à l’extrémité 21 du tube creux 2. En général, on parlera de deux états distincts pour la pointe de mesure 10 : un état sorti, dans lequel la pointe 10 et la tige centrale 1 dépassent de l’extrémité 21 du tube creux 2, c’est l’état dans lequel une mesure de résistance du sol pourra avoir lieu ; un état effacé, dans lequel la pointe de mesure 10 est placée contre l’extrémité 21 du tube creux 2, qui ne permet pas une mesure de résistance du sol. La course de la pointe de mesure 10 entre son état sorti et son état effacé est de quelques centimètres, par exemple 5 cm. Notons que le pénétromètre 100 comprend un dispositif de sortie de pointe, permettant de gérer cette course. Ce dispositif comporte une rallonge de tige centrale 1, qui permet par simple poussée en tête (c’est-à-dire du côté de la deuxième extrémité 12) de sortir la pointe 10 de la longueur de la rallonge. Avantageusement, la rallonge est proposée en un jeu de plusieurs longueurs, afin de compenser les variations de cotes et usures de la tige 1 (ou du train de tiges 1).To measure the resistance of the ground, the measurement tip 10 must be extended relative to the end 21 of the hollow tube 2. In general, we will speak of two distinct states for the measurement tip 10: an extended state, in which the point 10 and the central rod 1 protrude from the end 21 of the hollow tube 2, this is the state in which a soil resistance measurement can take place; an erased state, in which the measuring tip 10 is placed against the end 21 of the hollow tube 2, which does not allow a soil resistance measurement. The travel of the measuring tip 10 between its extended state and its erased state is a few centimeters, for example 5 cm. It should be noted that the penetrometer 100 includes a tip output device, making it possible to manage this stroke. This device comprises a central rod extension 1, which allows by simple pushing at the head (that is to say on the side of the second end 12) to extend the tip 10 from the length of the extension. Advantageously, the extension is offered in a set of several lengths, in order to compensate for the variations in dimensions and wear of the rod 1 (or of the drill string 1).
Lorsque la pointe de mesure 10 est dans un état sorti, la résistance du sol vue par la pointe 10 peut être mesurée et enregistrée par le dispositif de mesure de contrainte 33.When the measuring tip 10 is in an extended state, the resistance of the ground seen by the tip 10 can be measured and recorded by the strain measuring device 33.
Ce dispositif 33 peut par exemple être un capteur de pression hydraulique apte à mesurer la force de réaction exercée par la deuxième extrémité 12 de la tige centrale 1, au cours de l’enfoncement de la pointe 10. Alternativement, le dispositif de mesure de contrainte 33 pourra être un dispositif à base de ressort et capteur de pression ou encore un capteur électronique.This device 33 can for example be a hydraulic pressure sensor able to measure the reaction force exerted by the second end 12 of the central rod 1, during the depression of the tip 10. Alternatively, the stress measuring device 33 may be a device based on a spring and pressure sensor or even an electronic sensor.
La vitesse d’enfoncement de la pointe 10 est définie par les capacités de contrôle d’appui de l’engin de chantier.The driving speed of the tip 10 is defined by the support control capabilities of the construction machine.
Les mesures en mode statique sont habituellement normalisées pour une vitesse d’enfoncement de 2cm/s. Il peut être difficile pour un engin de chantier d’assurer une telle régularité dans l’enfoncement.Measurements in static mode are usually normalized for a driving speed of 2cm/s. It can be difficult for a construction machine to ensure such regularity in driving.
Ainsi, le pénétromètre 100 selon l’invention propose avantageusement un dispositif de mesure de contrainte 33 comprenant un vérin hydraulique, électrique ou encore pneumatique (figure 2). Le vérin 33 comprend un piston 33a mobile dans un corps de vérin 33b abrité dans le logement 32 de la cellule de mesure 3. Le piston 33a est en contact avec la deuxième extrémité 12 de la tige centrale 1, lorsque la cellule de mesure 3 est disposée sur l’ensemble formé par le tube creux 2 et la tige centrale 1, en position de mesure. La course du piston 33a est avantageusement choisie d’environ 5 cm. Le vérin comprend en outre un capteur 33c susceptible de mesurer et enregistrer la contrainte appliquée par le piston 33a sur la tige centrale 1.Thus, the penetrometer 100 according to the invention advantageously proposes a device for measuring stress 33 comprising a hydraulic, electric or even pneumatic actuator (FIG. 2). The cylinder 33 comprises a piston 33a movable in a cylinder body 33b housed in the housing 32 of the measuring cell 3. The piston 33a is in contact with the second end 12 of the central rod 1, when the measuring cell 3 is arranged on the assembly formed by the hollow tube 2 and the central rod 1, in the measurement position. The stroke of the piston 33a is advantageously chosen to be around 5 cm. The actuator further comprises a sensor 33c capable of measuring and recording the stress applied by the piston 33a on the central rod 1.
Dans ce cas, on peut prévoir à profondeurs régulières, par exemple tous les 10 cm, d’effectuer une mesure en mode statique avec un enfoncement contrôlé de 2cm/s. Pour cela, au bout de 10cm d’enfoncement effectué par l’appui croissant du bras articulé de l’engin de chantier, le piston 33a du vérin 33 étant rétracté, la force d’appui est maintenue constante pour arrêter l’enfoncement de la pointe 10 ; puis, le piston 33a, en contact avec l’extrémité 12 de la tige 1, est sorti à une vitesse constante de 2cm/s, générant un enfoncement de la pointe 10 à cette même vitesse. La contrainte appliquée par le piston 33a sur la tige 1 pour induire cet enfoncement est enregistrée et représentative de la résistance à la pénétration du sol. Lorsque la course du piston 33a est terminée, la mesure est interrompue, le piston 33a est rétracté et l’engin de chantier peut ré-augmenter sa force d’appui pour enfoncer le tube 2 jusqu’à être en contact avec la pointe 10. Une nouvelle mesure avec sortie du piston 33a peut alors être effectuée. Alternativement, un enfoncement supplémentaire peut être effectué par l’appui du bras articulé de l’engin de chantier, par exemple sur environ 10 cm, avant de reprendre une mesure à vitesse constante de 2cm/s avec le vérin 33.In this case, provision can be made at regular depths, for example every 10 cm, to perform a measurement in static mode with a controlled penetration of 2 cm/s. For this, after 10cm of depression carried out by the increasing support of the articulated arm of the construction machine, the piston 33a of the cylinder 33 being retracted, the support force is kept constant to stop the depression of the tip 10; then, the piston 33a, in contact with the end 12 of the rod 1, is released at a constant speed of 2cm/s, generating a depression of the tip 10 at this same speed. The stress applied by piston 33a to rod 1 to induce this depression is recorded and representative of the resistance to soil penetration. When the stroke of the piston 33a is over, the measurement is interrupted, the piston 33a is retracted and the construction machine can re-increase its bearing force to push the tube 2 down until it is in contact with the tip 10. A new measurement with output of the piston 33a can then be carried out. Alternatively, an additional depression can be carried out by pressing the articulated arm of the construction machine, for example over approximately 10 cm, before resuming a measurement at a constant speed of 2 cm/s with jack 33.
Le pénétromètre 100 peut en outre comprendre une interface électronique apte à enregistrer et analyser les différentes mesures issues du dispositif de mesure 33 de la cellule de mesure 3.The penetrometer 100 can also comprise an electronic interface capable of recording and analyzing the various measurements from the measuring device 33 of the measuring cell 3.
Lors d’un essai de résistance à la pénétration d’un sol, il est possible de rencontrer une couche du sol particulièrement résistante, que la force d’appui de l’engin de chantier ne parvient pas à traverser.During a soil penetration resistance test, it is possible to encounter a particularly resistant soil layer, which the downforce of the construction machine cannot penetrate.
Dans un tel cas, le pénétromètre 100 bénéficie du fait que la cellule de mesure 3 est amovible et que le pied 41 de l’enclume 4 est également préférentiellement configuré pour chevaucher le tube creux 2 et y prendre appui.In such a case, the penetrometer 100 benefits from the fact that the measuring cell 3 is removable and that the foot 41 of the anvil 4 is also preferably configured to straddle the hollow tube 2 and rest there.
Avantageusement, la tige centrale 1 comprend, au niveau de sa deuxième extrémité 12, une rallonge 13 dite « drone » en appui d’une part, contre le reste de la tige 1 et d’autre part, contre le dispositif de mesure de contrainte 33. La longueur de la tige centrale 1 est définie de sorte qu’elle ne dépasse pas de l’extrémité 22 du tube creux 2, c’est le drone 13 qui permet de contacter la tige 1 et le dispositif de mesure 33, lorsque la cellule de mesure 3 est disposée sur le couple tige / tube. Lorsque la cellule de mesure 3 est retirée pour placer uniquement l’enclume 4 sur le couple tige / tube, le drone 13 est également retiré. La tige 1 n’étant plus maintenue poussée vers le bas, la pointe 10 va se placer dans son état effacé, plaquée contre l’extrémité 21 du tube creux 2.Advantageously, the central rod 1 comprises, at its second end 12, an extension 13 called "drone" in support on the one hand, against the rest of the rod 1 and on the other hand, against the device for measuring stress 33. The length of the central rod 1 is defined so that it does not protrude from the end 22 of the hollow tube 2, it is the drone 13 which makes it possible to contact the rod 1 and the measuring device 33, when the measuring cell 3 is placed on the rod/tube couple. When the measuring cell 3 is removed to place only the anvil 4 on the rod / tube couple, the drone 13 is also removed. Since the rod 1 is no longer kept pushed downwards, the tip 10 will be placed in its erased state, pressed against the end 21 of the hollow tube 2.
Ainsi, la cellule de mesure 3 étant retirée et l’enclume 4 étant positionnée sur le tube creux 2, sans contact avec la tige centrale 1, il est possible d’appliquer au tube creux 2, une vibration à une fréquence déterminée par l’intermédiaire du brise-roche 200. Cette vibration, de type vibro-fonçage, aide à franchir la couche de sol résistante, sans nécessiter un engin de chantier surdimensionné. Il est important que la pointe 10 soit dans son état effacé lors de l’application de la vibration, pour éviter d’endommager la tige 1 et la pointe 10. Préférentiellement, la fréquence déterminée de la vibration est comprise entre 35 et 100 Hz, et l’énergie mécanique pour chaque impulsion ou coup est comprise entre 25 et 400 Joules.Thus, the measurement cell 3 being removed and the anvil 4 being positioned on the hollow tube 2, without contact with the central rod 1, it is possible to apply to the hollow tube 2, a vibration at a frequency determined by the breaker 200. This vibration, of the vibro-driving type, helps to cross the resistant layer of soil, without requiring an oversized construction machine. It is important that the tip 10 is in its erased state when the vibration is applied, to avoid damaging the rod 1 and the tip 10. Preferably, the determined frequency of the vibration is between 35 and 100 Hz, and the mechanical energy for each impulse or blow is between 25 and 400 Joules.
Lorsque la couche de sol résistante est passée, la cellule de mesure 3 et le drone 13 peuvent être aisément replacés entre le couple tige 1 / tube 2 et l’enclume 4, pour reprendre des mesures de résistance en mode statique. Cette option d’assistance dynamique à l’enfoncement confère au pénétromètre 100 sa qualification de pénétromètre stato-dynamique.When the resistant soil layer has passed, the measuring cell 3 and the drone 13 can be easily replaced between the rod 1 / tube 2 couple and the anvil 4, to resume resistance measurements in static mode. This dynamic penetration assistance option gives the penetrometer 100 its qualification as a stato-dynamic penetrometer.
Avantageusement, le pénétromètre 100 selon l’invention comprend un extracteur 5 équipé d’au moins un système de vérin 51 et d’un coinceur automatique de barre 52 pour enserrer le tube creux 2 lors d’une extraction du sol de l’ensemble formé par le tube creux 2 et la tige centrale 1 (figure 3).Advantageously, the penetrometer 100 according to the invention comprises an extractor 5 equipped with at least one cylinder system 51 and an automatic bar chock 52 to enclose the hollow tube 2 during an extraction from the ground of the assembly formed by the hollow tube 2 and the central rod 1 (Figure 3).
Alternativement, le pénétromètre 100 comprend un système d’arrachage 6 équipé d’une tête d’arrachage 61 fixée au moins au tube creux 2 et d’un palonnier 62 disposé sous la tête d’arrachage 6 et muni de câble ou chaine destiné à être fixé à un outil tel qu’un bras de pelle mécanique, lors d’une extraction du sol de l’ensemble formé par le tube creux 2 et la tige centrale 1 (figure 4).Alternatively, the penetrometer 100 comprises a digging system 6 equipped with a digging head 61 fixed at least to the hollow tube 2 and a lifting beam 62 placed under the digging head 6 and fitted with a cable or chain intended to be attached to a tool such as a mechanical shovel arm, during extraction from the ground of the assembly formed by the hollow tube 2 and the central rod 1 (Figure 4).
Dans les deux cas précités, pour permettre une extraction du sol simultanée de l’ensemble formé par le tube creux 2 et la tige centrale 1, le tube creux 2 peut comprendre un écrou de retenue 23 pour coopérer avec la tige centrale 1. L’écrou 23 est solidaire de l’extrémité 21 du tube creux 2 et va bloquer la tige 1 au niveau d’une section plus large, ce qui permet de remonter la tige 1 en même temps que le tube creux 2.In the two aforementioned cases, to allow simultaneous extraction from the ground of the assembly formed by the hollow tube 2 and the central rod 1, the hollow tube 2 may comprise a retaining nut 23 to cooperate with the central rod 1. nut 23 is integral with end 21 of hollow tube 2 and will block rod 1 at a wider section, which makes it possible to raise rod 1 at the same time as hollow tube 2.
Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l’invention tel que définie par les revendications.Of course, the invention is not limited to the embodiments described and variant embodiments may be added thereto without departing from the scope of the invention as defined by the claims.
Claims (9)
- Au moins une tige centrale (1) terminée à une première extrémité (11) par une pointe de mesure (10) ;
- Au moins un tube creux (2) entourant la tige centrale (1), cette dernière étant apte à coulisser à l’intérieur du tube creux (2) ;
Le pénétromètre (100) étant caractérisé en ce qu’il comprend :
- Une cellule de mesure (3) composée d’une enveloppe externe (31) et d’un logement interne (32) abritant un dispositif de mesure de contrainte (33), la cellule de mesure (3) étant configurée de sorte que l’enveloppe externe (31) établisse un contact avec le tube creux (2) et que le dispositif de mesure de contrainte (33) établisse un contact avec une deuxième extrémité (12) de la tige centrale (1), lorsque la cellule de mesure (3) est disposée sur l’ensemble formé par le tube creux (2) et la tige centrale (1) ;
- Une enclume (4) composée d’un pied (41) pour prendre appui sur l’enveloppe externe (31) du côté opposé à celui en contact avec le tube creux (2), et une tête (42) destinée à accueillir un outil connecté à un engin de chantier, pour réaliser un enfoncement dans le sol de l’ensemble formé par le tube creux (2) et la tige centrale (1).Penetrometer (100) comprising:
- At least one central rod (1) terminated at a first end (11) by a measuring tip (10);
- At least one hollow tube (2) surrounding the central rod (1), the latter being able to slide inside the hollow tube (2);
The penetrometer (100) being characterized in that it comprises:
- A measurement cell (3) composed of an outer casing (31) and an internal housing (32) housing a strain measurement device (33), the measurement cell (3) being configured so that the outer casing (31) makes contact with the hollow tube (2) and the stress measuring device (33) makes contact with a second end (12) of the central rod (1), when the measuring cell (3) is arranged on the assembly formed by the hollow tube (2) and the central rod (1);
- An anvil (4) composed of a foot (41) to bear on the outer casing (31) on the side opposite to that in contact with the hollow tube (2), and a head (42) intended to accommodate a tool connected to a construction machine, to drive the assembly formed by the hollow tube (2) and the central rod (1) into the ground.
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB681626A (en) * | 1949-06-16 | 1952-10-29 | Frankignoul Pieux Armes | Improvements in or relating to soil-testing apparatus |
| JPS60230419A (en) * | 1984-04-27 | 1985-11-15 | Natl House Ind Co Ltd | Swedish type sounding tester |
| FR2583876A1 (en) * | 1985-06-21 | 1986-12-26 | Sopena | Method and device for measuring the shear characteristics of a soil |
| CN107268566A (en) * | 2017-08-11 | 2017-10-20 | 中国水利水电第五工程局有限公司 | A kind of GCO probe GCO instrument |
| WO2019016448A1 (en) * | 2017-07-18 | 2019-01-24 | Equatech.R&D | Static penetrometer and associated measurement method |
-
2019
- 2019-02-13 FR FR1901439A patent/FR3092598B1/en active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB681626A (en) * | 1949-06-16 | 1952-10-29 | Frankignoul Pieux Armes | Improvements in or relating to soil-testing apparatus |
| JPS60230419A (en) * | 1984-04-27 | 1985-11-15 | Natl House Ind Co Ltd | Swedish type sounding tester |
| FR2583876A1 (en) * | 1985-06-21 | 1986-12-26 | Sopena | Method and device for measuring the shear characteristics of a soil |
| WO2019016448A1 (en) * | 2017-07-18 | 2019-01-24 | Equatech.R&D | Static penetrometer and associated measurement method |
| CN107268566A (en) * | 2017-08-11 | 2017-10-20 | 中国水利水电第五工程局有限公司 | A kind of GCO probe GCO instrument |
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