Article de recherche / Research Article

Fusion de données géophysiques (TRE et MASW) et géotechniques (granulométrie) pour la caractérisation de digues en terre

Combination of geophysical data (ERT and MASW) and geotechnical data (particle size analysis) for the characterization of earth levees

¹ FI-NDT, Bouguenais, France
² UGE-GeoEND, Bouguenais, France
³ EDF-CIH, Bourget-du-Lac, France
⁴ UGE-RRO, Bron, France
⁵ EDF-TEGG, Aix-en-Provence, France

^* Auteur de correspondance : theo.dezert@fi-ndt.fr

Résumé

La bonne caractérisation des ensembles lithologiques des digues en terre constitue un enjeu majeur dans un contexte de prévention de rupture d’ouvrage. En effet, les conséquences d’un tel événement peuvent s’avérer potentiellement catastrophiques (pertes humaines, graves impacts environnementaux et économiques). Les méthodologies reconnues pour caractériser les digues en terre comprennent classiquement des méthodes de reconnaissance géophysiques et géotechniques de natures complémentaires. Ce travail de recherche présente une méthodologie de fusion permettant la combinaison de données issues de ces deux types de sources d’information. Ici, les données utilisées proviennent d’une campagne de reconnaissance menée sur une digue de canal EDF. Les résultats obtenus ont été préalablement publiés et présentés sous forme d’un article de revue internationale à comité de lecture. Cette campagne de terrain regroupe trois types d’informations : résistivités électriques, vitesses d’ondes de cisaillement et analyses granulométriques d’échantillons. La méthodologie de fusion introduite repose sur le cadre théorique des masses de croyance. Tout en tenant compte des spécificités de chaque méthode (répartition spatiale, imprécisions et incertitudes des données), cette approche de fusion permet de quantifier le niveau de conflit entre les sources d’information ainsi que d’associer un indice de confiance aux caractérisations proposées. Les résultats de la fusion obtenus, dans le cadre du cas d’étude présenté, mettent en évidence la capacité de cette méthodologie à discriminer les unités lithologiques (remblais fins ou grossiers avec brèches calcaires, socle marneux ou calcaire) ainsi qu’à localiser les positions d’interfaces entre unités et les niveaux de confiance associés. Ces résultats sont en cohérence avec les connaissances déjà disponibles sur le contexte géologique du site et mettent en évidence l’intérêt de combiner des informations issues de sources de nature différente afin de tirer profit de leur complémentarité. Ces travaux ont montré un potentiel prometteur pour cette méthode, tant sur une digue de canal que sur une levée. Ils seront poursuivis par une étude comparative de différentes méthodes de fusion et par la mise en application sur de nouveaux cas réels d’études.

Abstract

The accurate characterization of lithological layers in earthen levees is a major challenge in the context of preventing structural failure. Indeed, the consequences of such an event can be potentially catastrophic, leading to loss of life, significant environmental impacts, and economic losses. Established methodologies for characterizing earthen levees typically include complementary geophysical and geotechnical investigation methods. This research presents a fusion methodology that combines data from these two types of information sources. The data used here were collected during geotechnical investigations on an EDF canal dike. The obtained results were previously published in a peer-reviewed international journal. The field campaign encompassed three types of information: electrical resistivities, shear wave velocities, and particle size analyses of samples. The introduced fusion methodology is based on the theoretical framework of belief masses. Considering the specificities of each method (spatial distribution, data uncertainties and imprecisions), this fusion approach allows for the quantification of the level of conflict between information sources and for the assignment of a confidence index to the proposed characterizations. The fusion results obtained, in the context of the presented case study, highlight the ability of this methodology to discriminate lithological units (fine or coarse fill with limestone breccias, marly or limestone bedrock), as well as to locate interfaces between units and associated confidence levels. These findings are consistent with the existing knowledge of the site’s geological context and demonstrate the value of combining information from different sources to leverage their complementarity. These works have shown promising potential for this method. They will be pursued through a comparative study of different fusion methods and the implementation on new real case studies.