Présentation
INTRODUCTION
Depuis toujours l’homme a recherché dans le sous-sol les matériaux nécessaires à sa survie et à son développement.
Pour ce faire, il a développé des techniques et matériels de plus en plus sophistiqués. Mais c’est sans doute la traversée, ou le prélèvement, des roches qui a posé le plus grand nombre de problèmes.
Cet article s’intéresse plus particulièrement aux différentes méthodes de forage et carottage dans les sols durs ainsi qu’aux équipements que ces méthodes mettent en œuvre.
L'expertise technique et scientifique de référence
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- Version courante de déc. 2024 par Thibault FOURCADE
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I - Méthode
A - Carottage en rotation
Il s’agit de découper un échantillon de roche et le remonter en surface pour identification visuelle et passage, en tout ou partie, en laboratoire pour essais (géotechnique), ou évaluation (recherche minière).
Les premiers échantillons complets ont pu être obtenus en mettant en rotation un tube épais, fendu sur la partie au contact de la roche. Cette fente permet de laisser passer l’eau destinée à refroidir le métal en contact avec la roche et de remonter les débris de découpage. Le découpage se fait en introduisant de la grenaille d’acier (grains de 1,5 à4 mm de diamètre), par l’intermédiaire des tiges. En ajustant au mieux les paramètres de rotation et poussée, la roche est découpée par usure. Il en est de même pour le tube et les grains de grenaille à renouveler régulièrement, ainsi que pour la fente, à élargir.
Pour récupérer l’échantillon découpé, il faut le coincer dans le tube en introduisant, par l’intermédiaire de l’injection, des grains de sable ou petit gravier, entre la carotte et les parois du tube.
Depuis, les outils de découpage et les équipements destinés à récupérer les échantillons de roche ont beaucoup évolué. Une amélioration significative a été apportée en 1923 par l’apparition d’un métal très dur (positionné entre 9 et 9,2 sur l’échelle de MOHS). Il s’agit du Widia, mélange de poudre de tungstène et de noir de fumée, auquel on ajoute du cobalt. Positionné sous forme de prismes et de façon judicieuse, il permet le carottage dans les roches. Son usure rapide dans les roches abrasives présente cependant un handicap important.
Les premières couronnes, utilisant les diamants impropres en joaillerie, ont permis d’augmenter de manière significative les performances dans les roches les plus dures.
Mais, la véritable révolution dans le domaine du carottage dans les roches a été l’apparition des couronnes à imprégnation diamantée ou couronnes à concrétion diamantée.
B - Matériels
Nous nous intéresserons successivement aux :- carottiers, conteneurs dans lequel la carotte...
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