lcpc - apport des méthodes géophysiques pour l'auscultation des ouvrages en terre - rouen 2006
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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
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Apport des méthodes géophysiques - S. Palma Lopes (LCPC)
Sommaire
La géophysique appliquée
Apports des méthodes géophysiques
Suivi électrique du remblai expérimental
Conclusion
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Apport des méthodes géophysiques - S. Palma Lopes (LCPC)
La géophysique appliquée
méthodes géophysiques (et autres...)
sismiques
gravimétriques
magnétiquesélectriques
électromagnétiques BF
électromagnétiques HF
“nucléaires”
thermiques
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4/30 Apport des méthodes géophysiques - S. Palma Lopes (LCPC)
La géophysique appliquée
Méthodegéophysique
MILIEU
nature / état / structure
sollicitation
réponse
propriété physique
p(x,y,z,t)
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5/30 Apport des méthodes géophysiques - S. Palma Lopes (LCPC)
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
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6/30 Apport des méthodes géophysiques - S. Palma Lopes (LCPC)
Apports des méthodes géophysiques
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)
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7/30 Apport des méthodes géophysiques - S. Palma Lopes (LCPC)
Apports des méthodes géophysiques
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
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8/30 Apport des méthodes géophysiques - S. Palma Lopes (LCPC)
Apports des méthodes géophysiques
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)
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9/30 Apport des méthodes géophysiques - S. Palma Lopes (LCPC)
Apports des méthodes géophysiques
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)
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10/30 Apport des méthodes géophysiques - S. Palma Lopes (LCPC)
Apports des méthodes géophysiques
Emetteur proche : “Slingram” σ
E RGPS
10 - 20 - 40 m
(LRPC-Rouen (ERA) – Port 2000, Le Havre
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11/30 Apport des méthodes géophysiques - S. Palma Lopes (LCPC)
Apports des méthodes géophysiques
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
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12/30 Apport des méthodes géophysiques - S. Palma Lopes (LCPC)
Apports des méthodes géophysiques
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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Apport des méthodes géophysiques - S. Palma Lopes (LCPC)
Apports des méthodes géophysiques
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
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Apport des méthodes géophysiques - S. Palma Lopes (LCPC)
Apports des méthodes géophysiques
Méthode “électrique”σ
plage
résistivimètre
avant-plage
eau
sédiment
ligne multiélectrodes
plage
résistivimètre
avant-plage
eau
sédiment
ligne multiélectrodes
PNEC – (BRGM, Géomarine, LCPC)
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Apport des méthodes géophysiques - S. Palma Lopes (LCPC)
Apports des méthodes géophysiques
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
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Apport des méthodes géophysiques - S. Palma Lopes (LCPC)
Apports des méthodes géophysiques
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
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Apport des méthodes géophysiques - S. Palma Lopes (LCPC)
Suivi électrique du remblai expérimental
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
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Apport des méthodes géophysiques - S. Palma Lopes (LCPC)
Suivi électrique du remblai expérimental
mars 2005
source : LRPC Saint-Brieuc
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Apport des méthodes géophysiques - S. Palma Lopes (LCPC)
Suivi électrique du remblai expérimental
juin 2005
source : LRPC Saint-Brieuc
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Apport des méthodes géophysiques - S. Palma Lopes (LCPC)
Suivi électrique du remblai expérimental
septembre 2005
source : LRPC Saint-Brieuc
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Apport des méthodes géophysiques - S. Palma Lopes (LCPC)
Suivi électrique du remblai expérimental
novembre 2005
source : LRPC Saint-Brieuc
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Apport des méthodes géophysiques - S. Palma Lopes (LCPC)
Suivi électrique du remblai expérimental
janvier 2006
source : LRPC Saint-Brieuc
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Apport des méthodes géophysiques - S. Palma Lopes (LCPC)
Suivi électrique du remblai expérimental
variations d’étathydrique ?
source : LRPC Saint-Brieuc
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Apport des méthodes géophysiques - S. Palma Lopes (LCPC)
Suivi électrique du remblai expérimental
source : LRPC Saint-Brieuc
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
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Apport des méthodes géophysiques - S. Palma Lopes (LCPC)
Suivi électrique du remblai expérimental
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°
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Apport des méthodes géophysiques - S. Palma Lopes (LCPC)
Suivi électrique du remblai expérimental
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)
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Apport des méthodes géophysiques - S. Palma Lopes (LCPC)
Suivi électrique du remblai expérimental
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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Apport des méthodes géophysiques - S. Palma Lopes (LCPC)
Suivi électrique du remblai expérimental
variations d’étathydrique !
source : LRPC Saint-Brieuc
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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 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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Apport des méthodes géophysiques - S. Palma Lopes (LCPC)
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),...