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Printed by Jouve, 75001 PARIS (FR) (19) EP 2 944 725 A1 TEPZZ 9447 5A_T (11) EP

Printed by Jouve, 75001 PARIS (FR) (19) EP 2 944 725 A1 TEPZZ 9447 5A_T (11) EP 2 944 725 A1 (12) DEMANDE DE BREVET EUROPEEN (43) Date de publication: 18.11.2015 Bulletin 2015/47 (21) Numéro de dépôt: 15167264.9 (22) Date de dépôt: 12.05.2015 (51) Int Cl.: E02D 1/02 (2006.01) G01N 3/30 (2006.01) G01N 3/34 (2006.01) E21B 49/00 (2006.01) G01N 11/12 (2006.01) G01N 33/24 (2006.01) (84) Etats contractants désignés: AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR Etats d’extension désignés: BA ME Etats de validation désignés: MA (30) Priorité: 13.05.2014 FR 1454251 (71) Demandeur: Sol Solution 63200 Riom (FR) (72) Inventeurs: • Benz Navarrete, Miguel 63000 CLERMONT-FERRAND (FR) • Gourves, Roland 63200 MARSAT (FR) (74) Mandataire: Grand, Guillaume et al Cabinet Lavoix 62, Rue de Bonnel 69003 Lyon (FR) (54) PÉNÉTROMÈTRE DYNAMIQUE, ENSEMBLE DE MESURE, SYSTÈME ET MÉTHODE DE DÉTERMINATION DE LA COMPACITÉ ET DE LA CAPACITÉ PORTANTE D’UN SOL (57) Ce pénétromètre dynamique (1) comprend une tête de battage (3), qui est prolongée par une barre (4) terminée par une pointe (5) prévue pour pénétrer dans un sol (S), et des moyens de mesure pour déterminer à la fois l’énergie de battage, appliquée sur la tête de bat- tage, et l’enfoncement de la pointe dans le sol. Les moyens de mesure sont portés en intégralité par la tête de battage et sont adaptés pour mesurer l’accélération et/ou la vitesse de la tête de battage. EP 2 944 725 A1 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Description [0001] La présente invention concerne un pénétromè- tre dynamique, un ensemble de mesure de la compacité et de la capacité portante d’un sol comprenant un tel pénétromètre, ainsi qu’une méthode de détermination de la compacité et de la capacité portante d’un sol associée. [0002] Il est connu d’utiliser un pénétromètre dynami- que pour la reconnaissance des sols en surface, et plus précisément pour le contrôle de la compacité ou de la portance des couches de sol de différents ouvrages en terre. [0003] Un essai de pénétration dynamique consiste à faire pénétrer dans le sol, par battage, un train de tiges ou de tubes métalliques muni d’une pointe conique. [0004] Un pénétromètre dynamique léger à énergie constante est un appareil de construction relativement simple, composé d’une barre d’essai dont l’extrémité in- férieure est munie d’une pointe conique dont l’angle au sommet varie à 30 à 90°, qui est prévue pour pénétrer dans le sol. A l’extrémité supérieure de la barre d’essai, le pénétromètre dynamique léger est muni d’une enclu- me prévue pour recevoir les chocs répétés d’une masse de battage qui coulisse le long d’une barre de guidage. [0005] Le battage, c’est-à-dire l’enfoncement de la pointe conique dans le sol, est réalisé en levant puis en lâchant la masse de battage de manière répétée. La mas- se de battage tombe d’une hauteur fixe, et fournit donc au pénétromètre une énergie constante. La masse de battage des pénétromètres dynamiques légers est gé- néralement inférieure ou égale à 10 kg. La hauteur de chute moyenne est de l’ordre de 55 cm. L’énergie de battage est donc de l’ordre de 50 J. [0006] Pour exploiter les résultats d’un tel essai, on enregistre généralement le nombre de coups nécessai- res pour enfoncer la pointe conique d’une profondeur donnée. Cette profondeur est mesurée par l’opérateur grâce à des repères de mesure présents sur la barre d’essai ou simplement à l’aide d’un mètre ou d’une règle. [0007] L’utilisation d’un tel pénétromètre est relative- ment fastidieuse, car il est nécessaire de compter le nom- bre de coups nécessaires pour enfoncer la pointe d’une hauteur donnée, et de noter ce résultat sur une feuille dite « de chantier ». De plus, la résolution verticale des mesures est très limitée car le nombre de coups est re- levé uniquement tous les 10 ou 20 cm d’enfoncement. [0008] US-A-2007/0277598 divulgue un pénétromètre dynamique léger à énergie constante dans lequel la me- sure de l’enfoncement de la pointe conique est automa- tisée grâce à un faisceau laser mesurant la profondeur de pénétration dans le sol. Ceci permet de faciliter l’essai de pénétration dynamique, en automatisant la mesure de l’enfoncement. Toutefois, le temps de mise en place d’un essai à l’aide d’un tel pénétromètre est relativement élevé, et l’essai est limité à une énergie de battage cons- tante, puisqu’il n’est pas prévu de mesurer la vitesse ou la hauteur de chute de la masse. De plus, la fiabilité de l’essai est limitée puisqu’il est possible de laisser tomber la masse de battage d’une hauteur de chute inférieure à la hauteur prévue. [0009] Par ailleurs, l’utilisation d’une énergie de batta- ge constante pose problème dans le cas des sols mous, car l’énergie de battage est relativement importante et l’enfoncement à chaque coup est relativement élevé. Par conséquent, la précision de la mesure et l’interprétation des valeurs obtenues sont dégradées. Dans le cas des sols raides, l’énergie de battage est insuffisante pour en- foncer la pointe dans le sol, et par conséquent l’essai ne peut pas être effectué. [0010] Les pénétromètres dynamiques à énergie va- riable sont une alternative aux pénétromètres dynami- ques à énergie constante. L’énergie de battage est pro- duite par un opérateur qui frappe le pénétromètre à l’aide d’un maillet, et la force de frappe varie en fonction de la dureté de sols. Des jauges de contrainte ou d’autres moyens de mesure similaires, installés dans l’enclume du pénétromètre, permettent de mesurer l’énergie de battage fournie pour chaque frappe. Un boîtier électro- nique muni d’un codeur enregistre l’enfoncement pour chaque frappe, grâce à des moyens de mesure disposés au sol. Un exemple d’un tel pénétromètre est divulgué dans FR-A-2 817 344. [0011] Un autre exemple d’un pénétromètre dynami- que à énergie variable est donné par WO-A- 2013/124426 qui peut être considéré comme l’état de la technique le plus proche de l’invention définie aux reven- dications 1 et 13. WO-A-2013/124426 divulgue un péné- tromètre comportant une tête de battage, prolongée par une barre terminée par une pointe. Aux fins de la déter- mination de l’énergie de battage, appliquée sur la tête de battage, ce pénétromètre comporte deux capteurs de déformation, notamment deux jauges de contrainte, qui sont portées par la tête de battage : comme rappelé dans la partie introductive de WO-A-2013/124426, l’utilisation de ces jauges de contrainte permet de déduire l’énergie de battage. Aux fins de la détermination de l’enfoncement de sa pointe dans le sol, le pénétromètre de WO-A- 2013/124426 comprend une courroie, qui s’étend jusqu’à un boîtier, posé au sol et servant de guide à la pointe, cette courroie n’étant donc pas intégralement portée par la tête de battage : comme expliqué dans WO-A- 2013/124426, la courroie permet de mesurer directe- ment la distance parcourue par la pointe lors de son en- foncement. On notera par ailleurs que WO-A- 2013/124426 envisage, à titre uniquement optionnel, d’intégrer à sa tête de battage un accéléromètre : cette accéléromètre sert de dispositif de mesure de secours en cas de défaillance d’une des deux jauges de contrain- te, ou bien réalise une mesure redondante de l’accélé- ration, cette dernière étant normalement calculée à l’aide, à la fois, des mesures de déformation, réalisées par les deux jauges de contrainte, et de la mesure de la distance d’enfoncement, réalisée par la courroie. Ainsi, l’enseignement technique de WO-A-2013/124426 pré- voit nécessairement d’associer l’accéléromètre option- nel précité avec au moins une des deux jauges de con- 1 2 EP 2 944 725 A1 3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 trainte et avec la courroie. [0012] On comprend donc que les pénétromètres dy- namiques à énergie variable nécessitent au moins deux moyens de mesure distincts, dont l’un mesure l’énergie de battage et l’autre la profondeur d’enfoncement, ce qui les rend complexes, coûteux et contraignants. Il en ré- sulte que leur prix initial est élevé et que le temps pour les installer avant la réalisation d’un essai est important du fait qu’il est nécessaire, lors de la mise en station, de connecter chaque élément de mesure au boitier et au PC d’acquisition. [0013] C’est à ces inconvénients qu’entend plus parti- culièrement remédier l’invention, en proposant un nou- veau pénétromètre dynamique de construction simple, permettant d’améliorer la technique de pénétration pour des auscultations d’une profondeur inférieure à 2 m et ayant des applications notamment dans le domaine du génie civil, agricole ou militaire. [0014] A cet effet, l’invention a pour objet un pénétro- mètre dynamique, tel que défini à la revendication 1. [0015] Grâce à l’invention, le pénétromètre dynamique est équipé uniquement de moyens de mesure de l’accé- lération et/ou de la vitesse, par exemple un unique cap- teur d’accélération ou un unique géophone, ce qui per- met d’automatiser et donc de fiabiliser l’essai de mesure de la compacité du sol. L’accélération ou la vitesse per- mettent à la fois de calculer l’énergie de uploads/Litterature/ ep2944725a1.pdf