Article d’ingénierie / Engineering Article

Application des méthodes géophysiques pour le diagnostic de l’aléa cavités sur des ouvrages de grands linéaires, en contexte ferroviaire et hydraulique

Application of geophysical methods for the diagnosis of hazard cavities on long linear structures in railway and hydraulic context

¹ EDF-DI-TEGG, 905, avenue du Camp de Menthe Cedex 02, 13097 Aix-en-Provence, France
² EDF-DTG, 134, rue de l’Étang, 38950 Saint-Martin-le-Vinoux, France
³ SNCF Réseau, Direction générale industrielle et ingénierie (DGII), Département voie et abords, Division ouvrages en terre et hydrauliques, 6, avenue François Mitterrand, 93574 La Plaine Saint-Denis cedex, France

^* Auteur de correspondance : christophe.vergniault@edf.fr

Résumé

Cet article traduit la volonté de deux maîtres d’ouvrages (ayant une compétence interne d’ingénierie conseils en géophysique), que sont SNCF Réseau et EDF, de mettre en commun leurs retours d’expériences pour améliorer la gestion des risques liés à l’aléa cavités souterraines sur des ouvrages de grands linéaires, en contexte ferroviaire ou hydraulique. Cette coopération a permis de valider plusieurs méthodes de diagnostic, par reconnaissance et auscultation, afin de détecter des cavités souterraines et de suivre leur évolution : dans deux contextes géologiques distincts (craie et marnes à gypse), les méthodes sismiques actives et passives basées sur les ondes de surface ont confirmé leurs performances théoriques, aussi bien pour des reconnaissances que de la surveillance en continu : (1) dans un contexte de cavités anthropiques dans la craie et hors nappe, les exemples présentés valident l’intérêt de certaines méthodes industrielles de reconnaissance (DCOS^®, ParSeis^®) et laissent espérer une industrialisation prochaine de plusieurs autres (SI active et passive), (2) dans le contexte de dissolution de gypse, ces mêmes méthodes utilisant le signal généré par les circulations ferroviaires se sont avérées très pertinentes pour assurer une surveillance en continu, via un monitoring 4D, du sol support de la plateforme ferroviaire. Le résultat de ce développement permettra de s’inscrire dans une démarche de maintenance prédictive vis-à-vis du risque fontis ; dans le contexte de dissolution de gypse, la mesure de déformation par fibre optique en place dans un remblai a démontré sa pertinence pour capter l’amorce de remontée d’un fontis, avant même l’apparition d’indice en surface. Enfin, il faut noter que les méthodes de reconnaissance et d’auscultation, présentées dans les deux premiers cas d’étude, pourraient favorablement être réalisées en utilisant une fibre optique comme celle exploitée dans le troisième cas d’étude, mais il faudrait un interrogateur optique différent de type DAS. Ceci est une perspective à laquelle s’intéressent les deux maîtres d’ouvrages.

Abstract

This article reflects the desire of two project owners with in-house expertise in geophysical engineering, SNCF and EDF, to pool their feedback to improve the management of the underground cavities hazard on long linear structures, in a railway or hydraulic context. This cooperation made it possible to validate several diagnostic methods for detecting underground cavities and monitoring their evolution:in two separate geological contexts, active and passive seismic methods based on surface waves have validated their theoretical performance, with the aim of detecting underground cavities in the first 20 meters of the subsoil, while limiting false alert. The examples presented validate the interest of certain industrial methods (DCOS^®, ParSeis^®) and give hope for the imminent industrialization of several others (active and passive SI); in the context of dissolving gypsum, these same seismic methods, using the signal generated by rail traffic, have proven to be very relevant for ensuring continuous monitoring via 4D monitoring of the supporting soil of the railway platform. The result of this development resulting from a partnership between SNCF Réseau and SERCEL will make it possible to participate in a predictive maintenance approach with regard to the sinkhole risk; in two distinct geological contexts, to ensure the operational monitoring of hydroelectric channels in the face of risks associated with the cavity hazard, EDF has chosen an innovative solution, which is the measurement of deformation by optical fiber in place in an embankment. This method has demonstrated its relevance for capturing the onset of an ascent of a sinkhole, even before the appearance of a surface index. All the recognition and auscultation methods presented could favorably be carried out using an optical fiber as a sensor (seismic and deformation).