1856
Proceedings of the 18t
h
International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Paris 2013
Les réseaux de Bragg sont des modifications locales de
l’indice optique à l’intérieur de la fibre optique sous forme
d’une série de petits miroirs inscrits sur une distance de
quelques millimètres de long et réfléchissant une longueur
d’onde donnée, proportionnelle à la température et à la
déformation. A l’inverse des réseaux de Bragg qui sont des
mesures ponctuelles, les technologies réparties Brillouin ou
Raman mesurent tout point le long de la fibre sur des distances
de plusieurs dizaines de kilomètres. Ces deux technologies
permettent une mesure très précise de paramètres comme la
température ou la déformation, avec des fréquences de mesure
soit statiques (< 1 Hz) soit dynamiques (de 1Hz à 2 kHz).
La solution d’auscultation comprend le capteur géotextile à
fibres optiques, l’instrumentation et le logiciel d’acquisition de
données (Figure 1). Différentes stratégies d’auscultation
peuvent être prévues lors du dimensionnement, comme une
auscultation périodique ou continue à des fins d’alerte précoce.
En comparaison avec des techniques d’auscultation
existantes constituées de capteurs ponctuels câblés
individuellement, cette solution mesure en continu jusqu’à
plusieurs dizaines de millier de points avec une seule
instrumentation sur toute la longueur de la structure. La
résolution spatiale peut être dans certains cas de 0,5 m. Dès son
installation, le capteur géotextile à fibre optiques peut acquérir
des valeurs de déformation et de température : la résolution en
déformation est inférieure à 0,01% et des variations de
température inférieures à 0,1°C peuvent être mesurées avec les
logiciels correspondants. La technologie de mesure par fibres
optiques ne nécessite aucune calibration avant mesure,
seulement une compensation de la température peut être
nécessaire pour des amplitudes supérieures à 10°C.
0,85 m
5,30 m
Géotextile de
renforcement
0,85 m
Fibre optique
FBG
Figure 1. Composants du système d’auscultation
3 SYSTÈME D’ALERTE SOUS VOIE FERRÉE
A la suite de la détection de failles perpendiculaires à la voie
ferrée entre Mouchard et Bourg dans la région d’Arbois
(France), la SNCF a décidé de renforcer la zone suspectée
active avec un système de renforcement et d’alerte par fibres
optiques, à la fois pour éviter tout effondrement et rupture
dommageable au niveau de la voie, et d’autre part pour détecter
et éviter tout passage de train au-dessus d’une cavité de taille
supérieure à 1,5 m. La surface couverte est une section à voie
unique de 50 m de long et de 5 m de large. La plateforme est
construite avec 25 cm de ballast sur 50 cm de sol.
Le capteur géotextile à fibre optique qui a été installé sur
cette section en 2004 combine à la fois des câbles optiques et
des câbles de renforcement pour augmenter la résistance et la
raideur en traction, et réduire la déflection à la surface du
remblai (Figure 2). La technologie optique utilisée est celle des
réseaux de Bragg (FBG) inscrits dans la fibre qui mesurent
directement les modifications de déformation en renvoyant une
variation de longueur d’onde. Ce sont 297 FBG qui quadrillent
la zone et qui permettent de localiser des cavités de 1.2 m de
diamètre avec deux FBG différents. Une armoire étanche est
placée à proximité de la zone renforcée pour protéger
l’interrogateur et les systèmes de communication à distance
utilisés pour ausculter la zone en continu (Briançon et al.,
2006).
Malgré des conditions de mise en place difficiles (pluie, zone
de travail exigüe, travail de nuit), le panneau de capteur a été
installé dans les délais impartis. L’association du système de
capteur avec le géotextile de renforcement améliore la facilité
d’installation qui pourrait difficilement être atteinte avec des
capteurs locaux conventionnels.
Les déformations mesurées lors de la construction du
remblai sont inférieures à 0,5%. Le système d’alerte est installé
depuis plus de 8 ans. Les mesures sont stables depuis la remise
en service de la voie. La valeur seuil fixée à 2% de déformation,
correspondant à une déflexion de 2 cm au niveau du rail n’a pas
encore été atteinte. Aussi, le branchement d’un interrogateur
dynamique permet d’acquérir des données avec une fréquence
élevée (1 kHz), ce qui permet de mesurer des variations de
déformation d’environ 0.3% lors du passage d’un train.
Figure 2 : Le capteur géotextile à fibres optiques renforcé
Figure 3 : Evolution des déformations sous la voie entre 2004 et 2010
4 L’AUSCULTATION DES FONDATIONS D’UN BASSIN
4.1
Description
L’objectif de ce bassin est le stockage d’eau salée industrielle
pendant environ 6 mois sur 12 pour pouvoir la relarguer dans la
rivière voisine lorsque celle-ci est en crue (en hiver) afin
d’obtenir un taux de dilution suffisant. La surface totale du
bassin est de 30 ha et a une capacité de stockage de 300 000 m
3
pour une hauteur d’eau maximum de 10,7 m. Il est construit à
l’endroit d’une ancienne gravière à proximité d’une rivière et
est délimité par une digue périphérique de 2 km fondé sur le sol
naturel en dehors de la gravière. Le fond du bassin est à 4 m en-
dessous du sol naturel. Il est sous le niveau de la nappe et pour
cette raison étanché en fond et sur les talus par une structure
d’étanchéité incluant une géomembrane PEHD de 2 mm
protégée par des géotextiles et un tapis drainant granulaire en
fond. Les conditions géologiques et hydrologiques, ainsi que la
conception de ce bassin sont décrites en détail dans une autre
publication (Artières et al. 2013).
4.2
Observations
Une augmentation des concentrations de produits salés
correspondant au même type que ceux stockés a été détectée en
2008 dans l’eau de pompage de rabattement de nappe sous le
bassin. Après vidange du bassin, des tassements ont été
Câbles
optiques
Stockage de
données, alerte et
Interrogateur
optique
Le capteur
géotextile à fibre
15/05/2009
28/09/2010
01/08/2004
10/10/2006
01/06/2008
