Tests d’outils et de méthodes de détection, de diagnostic en souterrain et de surveillance des cavités souterraines Les évolutions technologiques mises à profit des méthodes et outils de détection, reconnaissance et surveillance des cavités souterraines, pour une meilleure gestion du risque. Méthode de détection Primordiales pour délimiter les zones susceptibles d’être sous-cavées, les méthodes de détection se distinguent selon leur caractère invasif (ex : les sondages) ou non invasif (ex : méthodes géophysiques). Une synthèse des connaissances actuelles en matière de méthodes de reconnaissance des cavités a été éditée en 2020 par le Cerema, en collaboration avec l’Université Gustave Eiffel. Équipements d’électromagnétisme, radar géologique et magnétisme pour la détection des puits de marnières (Goderville, 2021) - (crédit photo BRGM) Ces méthodes restent perfectibles, car limitées dans leur application aux configurations particulières de chaque site (encaissant géologique, forme et profondeur des vides, environnement de surface…). En revanche, elles s’améliorent régulièrement en bénéficiant des progrès technologiques. Ces dernières années, les études et recherches ont porté principalement sur : les méthodes électromagnétiques pour la détection de cavités vides ; les méthodes électromagnétiques et radars géologique pour la détection des puits de marnières ; la méthode infrarouge thermique par drone. Méthode de diagnostic Afin d'évaluer les risques liés à une cavité souterraine et d’être à même de proposer les mesures à prendre ou d’identifier les solutions de maîtrise des risques, il est nécessaire de caractériser l’état de la cavité à l’échelle du site concerné : localisation exacte et extension, nature et typologie des ouvrages et de l’encaissant rocheux, présence de dégradations, etc. Lorsque l’accès est possible, l’inspection visuelle du milieu souterrain est réalisée et des moyens de mesures et d’observation sont déployés. Aussi, l’Ineris, en collaboration avec le Cerema et le BRGM, s’attèle depuis 2021 à l’édition d’un guide dédié aux méthodes et outils de diagnostics en souterrain. Dans le cadre de ces travaux, l’ensemble des outils et méthodes sélectionnés, a été testé (en avril 2023 et janvier 2024) sur un même site (la plateforme expérimentale de l’Ineris à Saint-Maximin), afin de mettre en perspective les avantages et les inconvénients de chacun (résultats, précision, temps nécessaire…) sur une « base » commune. Risques cavités : essais et expérimentations à la plateforme expérimentale et pédagogique de Saint-Maximin (60) Tests du robot-chien réalisé sur la plateforme expérimentale et pédagogique de l’Ineris en juillet 2022 (crédit photo Ineris) L'Ineris a également accueilli en juillet 2022, une série d'essais de technologies innovantes sur sa plateforme expérimentale. Robot chien, drones et Lidar embarqués ont été mis à l'épreuve, pour tester leurs capacités d'emport et de déplacements en souterrain dans diverses conditions et milieux (accidentés, étroits, humides, obscurs...), ainsi que leur pilotage et contrôle à distance. Ces essais ont été réalisés avec la participation de l’Ecole des Mines de Nancy (Techlab) et des sociétés TTGE, Flyability-Foretec et Emesent. Cavités souterraines : des nouvelles technologies innovantes en cours de tests Tests de technologies innovantes à la plateforme souterraine de Saint-Maximin Méthode de surveillance Tests des kits microphoniques dit « à bas coût », réalisé sur le plateforme expérimentale et pédagogique de l’Ineris en 2023 (crédit photo Ineris) Les mesures permettant de suivre l’évolution d’une cavité représentent des solutions alternatives de gestion du risque. Il existe différentes méthodes de surveillance, parmi lesquelles la méthode acoustique. Celle développée par l’Ineris entre 2010 et 2013 est particulièrement adaptée pour le suivi des dégradations géotechniques dans des carrières peu profondes, de grandes étendues, et à bas bruit. Elle consiste à déployer des microphones pour détecter et caractériser des phénomènes, tels que les chutes de blocs. Sa mise en point s’est accompagnée du développement de sondes microphoniques haute sensibilité, résistantes aux conditions environnementales humides et agressives, pour détecter et enregistrer les bruits acoustiques (ondes de pression aériennes) émis lors de la chute de blocs et de la fracturation dans le toit ou dans les piliers. Du fait de ses spécificités et ses performances, la sonde utilisée actuellement a un coût élevé. Au vu des évolutions technologiques de ces dernières années, l’Ineris a réalisé, en 2021, une étude de marché afin d’identifier des capteurs acoustiques à « bas coût ». Utilisation de kits microphoniques à bas coût pour la surveillance de cavités souterraines Deux capteurs industriels, dits kits microphoniques, à la limite du « bas-coût » ont été identifiés. Ils ont été testés, en 2023, en conditions de laboratoire et depuis 2023 en conditions réelles, en souterrain, sur la plateforme expérimentale de l’Ineris à Saint-Maximin. Ces tests pourront permettre l’élaboration de recommandations techniques pour le choix de capteurs dans le dimensionnement de réseaux de surveillance acoustique.
Tests d’outils et de méthodes de détection, de diagnostic en souterrain et de surveillance des cavités souterraines Les évolutions technologiques mises à profit des méthodes et outils de détection, reconnaissance et surveillance des cavités souterraines, pour une meilleure gestion du risque. Méthode de détection Primordiales pour délimiter les zones susceptibles d’être sous-cavées, les méthodes de détection se distinguent selon leur caractère invasif (ex : les sondages) ou non invasif (ex : méthodes géophysiques). Une synthèse des connaissances actuelles en matière de méthodes de reconnaissance des cavités a été éditée en 2020 par le Cerema, en collaboration avec l’Université Gustave Eiffel. Équipements d’électromagnétisme, radar géologique et magnétisme pour la détection des puits de marnières (Goderville, 2021) - (crédit photo BRGM) Ces méthodes restent perfectibles, car limitées dans leur application aux configurations particulières de chaque site (encaissant géologique, forme et profondeur des vides, environnement de surface…). En revanche, elles s’améliorent régulièrement en bénéficiant des progrès technologiques. Ces dernières années, les études et recherches ont porté principalement sur : les méthodes électromagnétiques pour la détection de cavités vides ; les méthodes électromagnétiques et radars géologique pour la détection des puits de marnières ; la méthode infrarouge thermique par drone. Méthode de diagnostic Afin d'évaluer les risques liés à une cavité souterraine et d’être à même de proposer les mesures à prendre ou d’identifier les solutions de maîtrise des risques, il est nécessaire de caractériser l’état de la cavité à l’échelle du site concerné : localisation exacte et extension, nature et typologie des ouvrages et de l’encaissant rocheux, présence de dégradations, etc. Lorsque l’accès est possible, l’inspection visuelle du milieu souterrain est réalisée et des moyens de mesures et d’observation sont déployés. Aussi, l’Ineris, en collaboration avec le Cerema et le BRGM, s’attèle depuis 2021 à l’édition d’un guide dédié aux méthodes et outils de diagnostics en souterrain. Dans le cadre de ces travaux, l’ensemble des outils et méthodes sélectionnés, a été testé (en avril 2023 et janvier 2024) sur un même site (la plateforme expérimentale de l’Ineris à Saint-Maximin), afin de mettre en perspective les avantages et les inconvénients de chacun (résultats, précision, temps nécessaire…) sur une « base » commune. Risques cavités : essais et expérimentations à la plateforme expérimentale et pédagogique de Saint-Maximin (60) Tests du robot-chien réalisé sur la plateforme expérimentale et pédagogique de l’Ineris en juillet 2022 (crédit photo Ineris) L'Ineris a également accueilli en juillet 2022, une série d'essais de technologies innovantes sur sa plateforme expérimentale. Robot chien, drones et Lidar embarqués ont été mis à l'épreuve, pour tester leurs capacités d'emport et de déplacements en souterrain dans diverses conditions et milieux (accidentés, étroits, humides, obscurs...), ainsi que leur pilotage et contrôle à distance. Ces essais ont été réalisés avec la participation de l’Ecole des Mines de Nancy (Techlab) et des sociétés TTGE, Flyability-Foretec et Emesent. Cavités souterraines : des nouvelles technologies innovantes en cours de tests Tests de technologies innovantes à la plateforme souterraine de Saint-Maximin Méthode de surveillance Tests des kits microphoniques dit « à bas coût », réalisé sur le plateforme expérimentale et pédagogique de l’Ineris en 2023 (crédit photo Ineris) Les mesures permettant de suivre l’évolution d’une cavité représentent des solutions alternatives de gestion du risque. Il existe différentes méthodes de surveillance, parmi lesquelles la méthode acoustique. Celle développée par l’Ineris entre 2010 et 2013 est particulièrement adaptée pour le suivi des dégradations géotechniques dans des carrières peu profondes, de grandes étendues, et à bas bruit. Elle consiste à déployer des microphones pour détecter et caractériser des phénomènes, tels que les chutes de blocs. Sa mise en point s’est accompagnée du développement de sondes microphoniques haute sensibilité, résistantes aux conditions environnementales humides et agressives, pour détecter et enregistrer les bruits acoustiques (ondes de pression aériennes) émis lors de la chute de blocs et de la fracturation dans le toit ou dans les piliers. Du fait de ses spécificités et ses performances, la sonde utilisée actuellement a un coût élevé. Au vu des évolutions technologiques de ces dernières années, l’Ineris a réalisé, en 2021, une étude de marché afin d’identifier des capteurs acoustiques à « bas coût ». Utilisation de kits microphoniques à bas coût pour la surveillance de cavités souterraines Deux capteurs industriels, dits kits microphoniques, à la limite du « bas-coût » ont été identifiés. Ils ont été testés, en 2023, en conditions de laboratoire et depuis 2023 en conditions réelles, en souterrain, sur la plateforme expérimentale de l’Ineris à Saint-Maximin. Ces tests pourront permettre l’élaboration de recommandations techniques pour le choix de capteurs dans le dimensionnement de réseaux de surveillance acoustique.
