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

Apports des méthodes géophysiques pour l’auscultation des ouvrages en terre Sérgio PALMA LOPES Laboratoire Central des Ponts et Chaussées Section Reconnaissance et Géophysique

CETE Normandie Centre - 7 février 2006 Remblais en zone inondable : Recherches autour d’une expérimentation grandeur nature

Sommaire La géophysique appliquée Apports des méthodes géophysiques Suivi électrique du remblai expérimental Conclusion

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

La géophysique appliquée méthodes géophysiques (et autres...) sismiques gravimétriques magnétiques électriques électromagnétiques BF électromagnétiques HF “nucléaires” thermiques Apport des méthodes géophysiques - S. Palma Lopes (LCPC)

La géophysique appliquée

MILIEU nature / état / structure

sollicitation

Méthode

propriété physique

géophysique

p(x,y,z,t) réponse


Apports des méthodes géophysiques

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

ε(matériau, eau, air) permittivités relatives : matériaux ~ 1-10 air = 1 eau ~ 80 @méthodes EM HF (10 MHz – 20 GHz) Apport des méthodes géophysiques - S. Palma Lopes (LCPC)

Apports des méthodes géophysiques ε

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 Distance (m) 0 Temps (ns)

BB BB GB GB

7

GB

fig : profil brut R2


Apports des méthodes géophysiques ε

Sondes “ε” : TDR boucles “HF” (LRPC-Rouen) sondes capacitives

(CER-Rouen)

(LRPC-Rouen - ERA)

qq cm – 10 cm

ε, teneur en eau :

(LCPC)

mesures ponctuelles, suivi temporel Apport des méthodes géophysiques - S. Palma Lopes (LCPC)


Propriétés très sensibles à l’eau Conductivité électrique σ = 1/ρ

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

Apports des méthodes géophysiques Emetteur proche : “Slingram”

E

GPS

R

10 - 20 - 40 m

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


σ

Apports des méthodes géophysiques Emetteur proche : “Slingram”

σ

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, fréquences => information continue 2D recherches : modélisation réponses Apport des méthodes géophysiques - S. Palma Lopes (LCPC)

multi-

Apports des méthodes géophysiques σ

162 kHz Côté Agly 162 kHz Côté val

nombreuses surverses

1000

Brèches 1

3 2

100

4

5

10 1700

1600

1500

1400


1300

distance en m

1200

1100

1000

900

800

700

600

500

400

300

200

100

0

résistivité apparente en ohm.m

Emetteur lointain : RMT

Apports des méthodes géophysiques Emetteur lointain : RMT

σ

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


Apports des méthodes géophysiques σ

Méthode “électrique” résistivimètre

plage

avant-plage eau

PNEC – (BRGM, Géomarine, LCPC)

ligne multiélectrodes sédiment


Apports des méthodes géophysiques Méthode “électrique”

σ

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


Apports des méthodes géophysiques Remblais en zone inondable ~ digues de protection PN CriTerre Guide 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 Apport des méthodes géophysiques - S. Palma Lopes (LCPC)

Suivi électrique du remblai expérimental Localisation des électrodes sur le remblai expérimental 56

flûte de surface

Altitude (m)

55

flûte enterrée

54 53 52 51 50 49 0

5

10 Coupe transverse (m)


15

20

Suivi électrique du remblai expérimental mars 2005

source : LRPC Saint-Brieuc


Suivi électrique du remblai expérimental juin 2005



Suivi électrique du remblai expérimental septembre 2005



Suivi électrique du remblai expérimental novembre 2005



Suivi électrique du remblai expérimental janvier 2006



Suivi électrique du remblai expérimental


variations d’état hydrique ? Apport des méthodes géophysiques - S. Palma Lopes (LCPC)



Localisation des électrodes sur le remblai expérimental

Altitude (m)

flûte de surface 56 55 54 53 52 51 50 49

flûte enterrée

L.Marescot, 2004 LCPC, IG-Lausanne

0

5

10 Coupe transverse (m)

15

20

tomographies électriques 3D


Suivi électrique du remblai expérimental Suivi température dans le remblai AXE CENTRAL : Partie supérieure normalement compactée (180-530cm) 25 24 23 22 21

6T10 8T13

20

10T17 11T20

19

13T22 14T24

18 17

Temperature(°C)

16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6

station météo

5 4 3 2 1 0

0

20

40

60

80

100

18

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

320

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

340

360

380

400

420

440

360

380

400

420

440

17

16

15

Temperature(°C)

14

13

0T1 1T3 3T5

12

5T7 11

10

9

8

7

6

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

320

340

Temps (jour)

CER-Rouen

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

Suivi électrique du remblai expérimental Teneur en eau volumique (TDR) AXE CENTRAL : Partie supérieure normalement compactée (180-530cm) 40 6W17 8W23

38

10W27 11W30 13W32

36

14W34

Teneureneauvolum ique(% )

34

32

30

28

26

24

22

20

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

Temps (jour)

sonde TDR

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

320

340

360

380

400

420

440

Suivi électrique du remblai expérimental Approche “matériaux”, “sols” DESS (2004) + Thèse (2005-2008)

3

(g/cm )

modèle microstructure

Masse volumique sèche

(Y.L. Beck, LCPC - RMS) 2 1.95 1.9 1.85 1.8 1.75 1.7 1.65 1.6 1.55 1.5

saturation 8 ohm.m 8.5 ohm.m 9 ohm.m 10 ohm.m 12 ohm.m 15 ohm.m 20 ohm.m 30 ohm.m 5%

15%

W

25%

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



variations d’état hydrique ! Apport des méthodes géophysiques - S. Palma Lopes (LCPC)

Conclusion Apports pour les ouvrages en terre Méthodes complémentaires (information, volume investigué, rendement) et non destructives Représentativité spatiale (moins de prélèvements) et suivi temporel à tous les stades de la vie d’un ouvrage (caractérisation matériau in-situ, aide à réalisation, contrôle, suivi évolutions d’ouvrage)


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),...


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

Recommend Documents