LCPC - Apport Des Méthodes Géophysiques Pour l'Auscultation Des Ouvrages en Terre - Rouen 2006

8/17/2019 LCPC - Apport Des Méthodes Géophysiques Pour l'Auscultation Des Ouvrages en Terre - Rouen 2006

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CETE Normandie Centre - 7 février 2006

Remblais en zone inondable : Recherches autour d’une expérimentation grandeur nature

Apports des méthodes

géophysiques

pour l’auscultation des

ouvrages en terre

Sérgio PALMA LOPES

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

Section Reconnaissance et Géophysique


2/30

Apport des méthodes géophysiques - S. Palma Lopes (LCPC)

Sommaire

La géophysique appliquée

Apports des méthodes géophysiques

Suivi électrique du remblai expérimental

Conclusion


3/30



méthodes géophysiques (et autres...)

sismiques

gravimétriques

magnétiquesélectriques

électromagnétiques BF

électromagnétiques HF

“nucléaires”

thermiques


4/30 Apport des méthodes géophysiques - S. Palma Lopes (LCPC)


Méthodegéophysique

MILIEU

nature / état / structure

sollicitation

réponse

propriété physique

p(x,y,z,t)




Applications :Reconnaissance avant chantier

Aide à la réalisation d’un ouvrage

Contrôle (couches de forme,...)

Suivi des évolutions dans le temps




Propriétés très sensibles à l’eau

Permittivité diélectrique ε

(matériau, eau, air )

permittivités relatives :

matériaux ~ 1-10

air = 1

eau ~ 80

méthodes EM HF (10 MHz – 20 GHz)




Radar géologique :

mesure continue et rapide

10 MHz – 3 GHz, qq cm à qq 10 m

limité si sol conducteur (argiles)épaisseurs couches, ε, teneur en eau

ε

T e m p s ( n s )

Distance (m)

0

7

fig : profil brut R2

GB

GB

GB

BB BB




Sondes “ε” :TDR

boucles “HF”

(LRPC-Rouen)sondes capacitives

qq cm – 10 cm

ε, teneur en eau :

mesures ponctuelles, suivi temporel

ε

(CER-Rouen)

(LRPC-Rouen - ERA)

(LCPC)




Propriétés très sensibles à l’eau

Conductivité électrique σ = 1/ρ

(nature et présence d’argiles, porosité et

type, teneur en eau, salinité et mobilité des

ions, température ...)

sable sec ~ 500 à 10 000 Ohm.m sable saturé ~ 50 à 100 Ohm.m

méthodes électriques et EM BF

(0 – 1 MHz)




Emetteur proche : “Slingram” σ

E RGPS

10 - 20 - 40 m

(LRPC-Rouen (ERA) – Port 2000, Le Havre




Emetteur proche : “Slingram”

qq m à qq 10 m

milieux conducteurs => application aux remblais

profilage ou cartographie

1 Km/jour à qq 10 Km/jour => zonage de portions

à risque d’ouvrages de grand linéaire

développements : multi-bobines, multi-

fréquences => information continue 2D

recherches : modélisation réponses

σ




Emetteur lointain : RMT σ

10

100

1000

0 1 0 0

2 0 0

3 0 0

4 0 0

5 0 0

6 0 0

7 0 0

8 0 0

9 0 0

1 0 0 0

1 1

0 0

1 2

0 0

1 3 0 0

1 4

0 0

1 5 0 0

1 6 0 0

1 7

0 0

distance en m

r é s i s t i v i t é a p p a r e n t e e n

o h m . m

162 kHz Côté Agly

162 kHz Côté val

2

3

4 5

1

nombreuses

surverses

Brèches


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Emetteur lointain : RMT

qq KHz – MHz, qq m à qq 10 m

milieux conducteurs ou résistants

profilage ou cartographie

qq Km/jour à qq 10 Km/jour => zonage de

portions à risque d’ouvrages de grand linéaire

développements : capteur de champ E

recherches : modélisation réponses/topographie

σ


14/30



Méthode “électrique”σ

plage

résistivimètre

avant-plage

eau

sédiment

ligne multiélectrodes

plage

résistivimètre

avant-plage

eau

sédiment

ligne multiélectrodes

PNEC – (BRGM, Géomarine, LCPC)


15/30



Méthode “électrique”

0 à qq 100 m

milieux conducteurs et résistants

profilage, “sondage” et tomographie 2D et 3D :“zoom” d’une zone choisie, suivi dans le temps

σ


16/30



Remblais en zone inondable ~ digues de

protection

PN CriTerreGuide méthodologique

(C.Fauchard, P. Mériaux, 2004)

ERINOH (ANR-PRGCU) : 2006-2008“Erosion Interne dans les Ouvrages Hydrauliques”

CEMAGREF, CEREGE, EDF, GeM, IREX, LCPC, LIRIGM,

LMPG, LRPC-Rouen, Paris VI “Sisyphe”, SOBESOL


17/30



Localisation des électrodes sur le remblai expérimental

49

50

51

52

53

54

55

56

0 5 10 15 20

Coupe transverse (m)

A l t i t u d e ( m )

flûte de surface

flûte enterrée


18/30



mars 2005

source : LRPC Saint-Brieuc


19/30



juin 2005



20/30



septembre 2005



21/30



novembre 2005



22/30



janvier 2006



23/30



variations d’étathydrique ?



24/30




L.Marescot, 2004

LCPC, IG-Lausanne

Localisation des électrodes su r le remblai expérimental

49

50

51

52

53

54

55

56

0 5 10 15 20

Coupe transverse (m)

A l t i t u d e ( m )

flûte de surface

flûte enterrée

tomographies électriques 3D


25/30



Suivi température dans le remblai

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 4400

1

2

3

45

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

Temps (jour)

T e m p e r a t u r e ( ° C )

AXE CENTRAL : Partie supérieure normalement compactée (180-530cm)

6T10

8T13

10T17

11T20

13T22

14T24

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 4406

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

Temps (jour)

T e m p e r a t u r e ( ° C )

AXE CENTRAL : Partie inférieure sous-compactée (0-180cm)

0T1

1T3

3T5

5T7

CER-Rouen

station météo

capteur T°


26/30



sonde TDR

antenne boucle

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 44020

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40 AXE CENTRAL : Partie supérieure normalement compactée (180-530cm)

Temps (jour)

T e n e u r e n e a u v o l u m i q u e ( % )

6W17

8W23

10W27

11W30

13W32

14W34

Teneur en eau volumique (TDR)


27/30



cellule résistivité

modèle microstructure

1.5

1.55

1.6

1.65

1.7

1.75

1.8

1.85

1.9

1.95

2

5% 15% 25%W

M a s s e v o l u

m i q u e s è c h e

( g / c m

3 )

saturation

8 ohm.m

8.5 ohm.m

9 ohm.m

10 ohm.m

12 ohm.m15 ohm.m

20 ohm.m

30 ohm.m

DESS (2004) + Thèse (2005-2008)

(Y.L. Beck, LCPC - RMS)

Approche “matériaux”, “sols”


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variations d’étathydrique !



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Conclusion

Apports pour les ouvrages en terre

Méthodes complémentaires (information, volume

investigué, rendement) et non destructives

Représentativité spatiale (moins deprélèvements) et suivi temporel

à tous les stades de la vie d’un ouvrage

(caractérisation matériau in-situ, aide àréalisation, contrôle, suivi évolutions d’ouvrage)


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Conclusion

Le RST impliqué dans les recherches

en cours / à venir :ERINOH (ANR) (CEMAGREF, EDF,...)

Thèse (LCPC, 2005-2008)Opération de Recherche : Caractérisation

physique de l’état des sols et des ouvrages

d'infrastrucuture (2007)RST : LRPC-Rouen (ERA), LRPC-St-Brieuc,

CER-Rouen, LCPC (RMS),...

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