Annales des Mines (1900, série 9, volume 18)
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FONÇAGE
PAR
CONGÉLATION
DU
PUITS
N°
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forte pression résultant de son accroissement de volume, joue le rôle d'un mortier reliant les moellons d'une maçonnerie déjà solide par elle-même, mais qui manque d'étanchéité. Dans ces conditions, quelques décimètres de glace emprisonnés dans une cassure irrégulière doivent pouvoir résister à une pression considérable, et la solution, de laquelle il faut chercher à se rapprocher, consisterait à créer autour du puits un rempart de glace uniforme, en supposant aux diverses assises du terrain une conductibilité et une chaleur spécifique uniformes. Il est bien certain que ce rempart de glace, dans l'hypothèse de terrains homogènes imbibés par une nappe d'eau en repos, aurait une épaisseur sensiblement uniforme, si la température du liquide congélateur était la même sur toute la longueur d'un tube de circulation. Mais la nappe d'eau entourant le puits n'est pas en repos, et si la vitesse de translation peut être négligée dans les assises inférieures, il n'en est pas de même dans les assises supérieures, où elle s'opposera à la propagation active du froid. Donc, dans le cas d'une température uniforme tout le long des tubes congélateurs, le bloc de glace formé autour du puits sera plus épais en bas qu'en haut. D'autre part, la température du liquide congélateur ne peut pas se maintenir constante de haut en bas d'un tubecircuit, ou, du moins, sa constance serait très difficile à réaliser. En effet, le liquide contenu dans l'espace annulaire, entre le gros tube et le petit tube, est soumis, d'une part, à l'action du liquide froid descendant dans le tube central qui le refroidit, et, d'autre part, à l'action du terrain qui le réchauffe. S 'il y a équilibre entre les quantités de froid échangées en chaque point de la hauteur d'un tube-circuit, la température sera la même sur toute la hauteur de ce tube. L'action réfrigérante sera égale sur toute la hau-
DE
LA
MINE
DE
FER
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teur des terrains traversés, et la zone des terrains congelés en résultant aura une épaisseur uniforme de haut en bas. Mais, s'il n'y a pas équilibre entre les quantités de froid échangées dans une certaine section d'un tubecircuit, d'une part entre le tube central et l'espace annulaire, d'autre part entre l'espace annulaire et le terrain, il s'ensuivra que l'influence du froid sera différente en intensité aux deux extrémités du tube congélateur, et que la zone congelée aura un profil tronconique renversé ou droit. Dans une étude publiée dans les Annales des Mines (8 e série, t. VIII), M. Lebreton a établi, entre les températures du liquide à la base et à la partie supérieure d'un tube-circuit, la relation suivante : e -e =(e -e ) [i-™*], (
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dans laquelle : 60 — Oo est l'écart des températures à la sortie et à l'entrée des réfrigérants ; 9] — 0„ l'écart des températures à la partie inférieure et à la partie supérieure du tube extérieur d'un circuit (*) ; p, le rayon du tube central ; »), son épaisseur ; Y, la conductibilité du métal; A, la hauteur à congeler ; II, le poids du liquide coulant dans le tube central par heure ; c, sa chaleur spécifique; s, le rapport de la circonférence au diamètre. Dans cette formule, on voit que si:
(*)f>o, <h et 6._, sont les valeurs absolues des températures au-dessous, de 0".