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Geo-Monitoring, Etude des équipements et méthodes : Tunnel HUBERTUS à DEN HAAG (Pays-Bas) Ligne de chemin de fer à RIJPWETERING (Pays-Bas)
Société d’accueil : FUGRO GEOIDE SAS
Directeur (directrice) du PFE : M. Olivier MIO
Correcteurs : M. Jacques LEDIG et Mme Tania LANDES
PFE présenté par : Yann PUTIGNY
1. CONTEXTE DE L’ETUDE
La tendance actuelle est à l’automatisation, à la mesure de points inaccessibles par des méthodes innovantes et à la surabondance de données.
Dans le cadre du développement de
l’entreprise FUGRO GEOID vers des techniques avant-gardistes, celle-ci souhaite s’investir et
déployer une unité technique permettant de répondre à des études de stabilité des sols d’infrastructures, en coopération avec FUGRO GEOTECHNIQUE France essentiellement.
Etant en étroite collaboration avec toutes
plus particulièrement avec FUGRO INPARK, FUGRO GEOID a donc choisi de réaliser une premièreles sociétés du groupe FUGRO, et étape avec elle dans le monde de l’auscultation. Cette première étape consiste à étudier les
méthodes et équipements utilisés sur deux projets Hollandais, à savoir le creusement du tunnel
HUBERTUS à DEN HAAG, et le suivi des mouvements d’un remblai d’une voie de chemin
de fer à RIJPWETERING.
2. OBJECTIFS DE L’ETUDE
• Etudier la méthodologie mise en place et les caractéristiques techniques de l’auscultation automatique (cas du tunnel HUBERTUS à DEN HAAG),
• Améliorer la méthodologie en place pour répondre aux besoins du client (cas de la ligne de chemin de fer à RIJPWETERING),
• Définir la qualité des données (cas de la ligne de chemin de fer à RIJPWETERING), • Déterminer la précision effective et mettre en évidence leslimites d’utilisation de la
méthodologie (cas de la ligne de chemin de fer à RIJPWETERING).
3. PRESENTATION DE LA METHODOLOGIE AUTOMATIQUE INITIALE
La sociétéFUGRO INPARK (Pays-Bas) a développé une application appelée “FMS_RTS” permettant l’automatisation et le contrôle à dista nce des stations totales robotisées Leica. Des études en continu de stabilité de sols et d’infrastructures sont donc réalisables grâce à ce programme.
• Matériel de terrain
- Stations totales Leica TCRP 1201
- Niveau électronique Trimble DINI 12
- Station météorologique DAVIS VANTAGE PRO 2
- Mini prismes de diamètre 32 millimètres
- Mire INVAR à code barre de 2 mètres
• Protocole
Le protocole d’une auscultation est, sur le principe, toujours le même.
En effet, le but est de mesurer une série de points situés en zone de mouvance
éventuelle et de déterminer leurs coordonnées. Cespoints seront observés par un instrument
que nous positionnerons de préférence en zone stable. Un contrôle des coordonnées de la station se fera sur des points de référence éloignés donc supposés fixes et stables.
Les mouvements du terrain seront donc établis à partir des mouvements des points de contrôle de stabilité, d’où l’importance d’une gran de précision dans la mesure de ceux-ci.
L’automatisation du protocole de mesure autorise en outre le suivi en continu des mouvements éventuels du terrain et permet donc uneanalyse et une modélisation plus fine des effets engendrés par le percement des tunnels.
4. AMELIORATION DE LA METHODOLOGIE INITIALE
Pour répondre à le demande du client, la qualité de mesurage des points de contrôles de stabilité a dû être améliorée (
pour obtenir les coordonnées des points avec une précision inférieure au millimètre). 1)
En effet, le bruit que nous distinguions sur les graphes était trop important (de l’ordre de 2 mm).
• Mise en évidence du problème
Après avoir étudié les diverses causes d’imprécision, le principal problème à résoudre était donc la méthodologie utilisant le principe du système ATR® de Leica (précision constructeur de 2mm).
Le but de la méthodologie est de diminuer voire supprimer cette imprécision, comme la mesure à partir des deux positions de la lunette permettait autrefois de rendre nulle l’erreur de collimation.
Comme on peut le voir sur la figure ci-contre, le système de visée automatique de Leica ne
vise pas exactement au centre du prisme. Pour contrer cet effet, il a été décidé de décaler l’axe de visée de l’appareil à gauche du
point, puis de laisser le système ATR® travailler seul.
Une fois la mesure réalisée, l’axe de visée estdécalé sur la droite du prisme. La mesure est également réalisée avec le système automatique ATR
®. En tout état de cause, l’appareil aura mesuré deux points différents mais qui seront sur le prisme.La moyenne de ces deux points donnera donc une détermination plus précise du point visé.Plusieurs cycles de mesures (décalage à gauche, puis à droite) sont réalisés sur chaque point, permettant d’accroître la précision de détermination des coordonnées(nous calculons ensuite la moyenne de tous les cycles).
Le nombre de visées optimal sur les points de contrôle de stabilité et sur les références
a fait l’objet d’une étude théorique préalable à l’aide du logiciel MOVE 3®, tout comme l’étude des méthodes initiale et améliorée.
5. RESULTATS OBTENUS
Quelques problèmes sont apparus à cause des fortes chaleurs du mois de juillet. En effet, la dilatation du métal soutenant les stations totales faisait varier fortement les coordonnées pourtant “fixées” dans la méthode améliorée. Les résultats obtenussemblent donc de qualité très moyenne lors de la journée. En revanche ceux fournis la nuit étaient quant à eux de très bonne qualité :
En comparant les résultats obtenus avec la méthode initiale et ceux avec la méthodologie améliorée, on se rend compte que l’objectif qui était de déterminer les coordonnées des points avec une précision sub-millimétrique est atteint :
6. CONCLUSION.
Les techniques d’automatisation de matériel topographique font leur apparition sur le marché depuis quelques années. Elles sont de plus en plus utilisées dans le monde de l’auscultation mais la maîtrise de tous les paramètres qui peuvent intervenir lors d’une telle campagne de mesure est encore sommaire.
Ce type de méthodologie, qui a pu se développer grâce à l’amélioration des performances de l’informatique, mais aussi grâce à l’ensemble des composants nécessaires à la réalisation d’un tel système, présente de nombreux domaines d’applications comme l’auscultation de barrages, d’ouvrages d’arts (viad ucs), glissements de terrain, etc.
Les résultats de cette étude montrent que le système est capable de déterminer les coordonnées d’un point avec une précision sub-millimétrique. La méthodologie mise en place permet donc d’augmenter considérablement la précision de détermination de points, avec des appareils de qualité presque standard pour un professionnel.
Enfin, de manière plus générale, la prise de conscience du potentiel qui existe dans ce domaine amène les grands fabricants de matériel topographique à développer des logiciels de pilotage de stations totales ce qui me permet de penser que l’auscultation automatique sera amenée à se développer au cours des prochaines années, voire des prochains mois.