Méthodologie de Diagnostic des Tunnels et Ouvrages Souterrains en Service – MéDiTOSS

Les objectifs principaux de ce projet sont de:

1. Mieux caractériser l’état des différents composants de l’ouvrage.
Il s’agit de tester et d’évaluer un ensemble d’outils d’auscultation (radar, impédance mécanique, géoendoscopie, pénétromètre) adapté aux contraintes de site (rapides, peu ou pas intrusifs) et d‘améliorer l’exploitation de certains outils pour permettre la localisation et l’estimation de l’importance des défauts et la caractérisation des différents composants de l’ouvrage enterré.

2. Développer des méthodes de diagnostic permettant l’obtention des paramètres d’entrée de modèle fiables et réalistes et une bonne évaluation de leur variabilité spatiale.
A partir des outils d’auscultation sélectionnés, une méthodologie d’exploitation et de couplage des données est développée pour permettre d’obtenir des paramètres quantitatifs et exploitables par un modèle numérique et estimer la variabilité spatiale de ces données afin de pouvoir la prendre en compte dans le modèle développé et construire une cartographie générale de la structure et de son environnement.

3. Savoir intégrer la variabilité des sols et des structures et prendre en compte leur interaction dans les modélisations numériques.
Il s’agira de développer un modèle numérique alimenté par les paramètres développés au point 2, intégrant la variabilité de ces paramètres et permettant d’évaluer l’état global des tronçons en prenant en compte de manière réaliste l’interaction sol/structure et son évolution au cours du temps.

4. Développer un outil d’aide à la décision pour le choix d’une stratégie d’entretien.
Le gestionnaire d’ouvrage a besoin d’outils d’aide à la décision pour le choix des actions de maintenance basés sur l’évaluation des risques qu’elles induisent.

• L’amélioration des méthodologies de diagnostic actuelles (notamment de l’état des maçonneries) au moyen de l’utilisation couplée de la géoendoscopie et du radar géophysique.
• Une meilleure estimation des modules de déformation des sols à partir de l’essai de pénétration.
• Une prise en compte réaliste dans les modèles numériques de l’interaction sol/structure et de son évolution au cours du temps en intégrant la variabilité des données.

Le projet MéDiTOSS est un projet de recherche industrielle coordonné par l’Institut Pascal (Pierre BREUL). Il associe aussi la RATP et l’entreprise Sol Solution, ainsi que l’INSA de Lyon (Laboratoire de Génie Civil et d’Ingénierie Environnementale) .

Conférences nationales :
D. Llanca, P. Breul, A. Talon, C. Bacconnet, M. Sahli, Y. Haddani - Caractérisation de l’état de la maçonnerie d’un ouvrage enterré, 29èmes Rencontres de l’AUGC - 29, 30 et 31 Mai 2011 Tlemcen, Algérie

T. Kamel, F.L. Pellet, C. Silvani, P. Goirand et F. Emeriault - Modélisation numérique de la dégradation au cours du temps des propriétés mécaniques du revêtement d’une galerie de métro - Journées Nationales de Géotechnique et de Géologie de l’ingénieur – 4/6 Juillet 2012, Bordeaux

Conférences internationales :
D. LLanca, P. Breul, A. Talon, Y. Haddani, C. Bacconnet, P. Goirand, L. Leuliet - Caractérisation des composants d'un ouvrage enterre en service, en vue de l’évaluation de son état, Congrès International AFTES: Espaces souterrains de demain, 17/19 Octobre 2011 – Lyon.

T. Kamel, F.L. Pellet, C. Silvani, P. Goirand et F. Emeriault - Numerical modeling of the time dependent degradation of the mechanical properties of a metro underground gallery, 1st Eastern European Tunnelling Conference – Budapest 2012

Due à leur vieillissement et à l?augmentation constante de leurs charges de service, l?entretien et la pérennisation des infrastructures existantes est un enjeu majeur de la gestion et du développement des villes afin d?assurer de bonnes conditions de fonctionnement et de sécurité et d?optimiser les coûts globaux de gestion de ces ouvrages. Il est nécessaire que les gestionnaires de ces ouvrages puissent améliorer leurs techniques de diagnostic et disposer d?outils leur permettant de mieux estimer l?état de leurs ouvrages. Les méthodes dont ils disposent actuellement sont soit insuffisantes pour apporter une information quantitative de qualité, soit mal adaptées aux contraintes de des ouvrages enterrés en service notamment. Ce projet propose de développer une nouvelle méthodologie de diagnostic de ce type d?ouvrage, répondant aux contraintes d?exploitation et de sécurité, ainsi qu?un outil d?étude de leur comportement prenant mieux en compte les différents composants et leur interaction afin, à terme, de fournir au gestionnaire un certain nombre d?indicateurs physiques et mécaniques lui permettant d?orienter sa politique de maintenance en s?appuyant sur une expertise plus rationnelle. Ce projet a pour domaine d?application les infrastructures et réseaux enterrés et est décomposé en quatre taches : Tâche 1 : étude expérimentale comparative Tâche 2 : méthodologie de diagnostic et exploitation des données Tâche 3 : méthodologie de modélisation Tâche 4 : outil d?aide à la décision/analyse de risque La durée prévue est de 4 ans avec un coût de 976,2 k? dont une aide demandée à l?ANR de 611,8 k?. L?objectif est d?abord d?évaluer l?état des différents composants de l?ouvrage (tâche 1). Pour cela, un ensemble d?outils d?auscultation sera testé et l?exploitation de certains outils en cours de développement sera améliorée. Les différentes données obtenues seront ensuite unifiées dans une méthodologie de diagnostic permettant l?obtention des paramètres d?entrée de modèles (tâche 2). De plus, les méthodes d?analyse de données devront permettre une bonne évaluation de leur variabilité spatiale. Le projet prévoit le développement d?un modèle intégrant la variabilité des sols et des structures et prenant explicitement en compte leur interaction (tâche 3). Le modèle sera propre à la problématique envisagée (ouvrage enterré maçonné dégradé, en site urbain). Ce modèle permettra d?évaluer l?état global des tronçons d?ouvrage et servira d?outil de base pour une aide à la décision et d?analyse de risques (tâche 4). Les retombées escomptées d?un point de vue industriel et opérationnel sont, pour la RATP, la validation de techniques d?auscultation peu invasives capables de fournir un diagnostic fiable et rapide et le développement d?une méthodologie de diagnostic et d?aide à la décision plus rationnelle. Pour l?entreprise Sol Solution, il s?agit de développer et d?optimiser ses outils et méthodes de diagnostic pour les ouvrages en service, afin d?étendre son panel de prestations. D?un point de vue scientifique, les retombées portent principalement sur l?avancée des connaissances sur les outils de mesure in situ pour l?identification des matériaux et sur les méthodologies d?unification de résultats provenant d?essais variés, afin d?alimenter des modèles. Ce projet regroupe quatre partenaires : deux laboratoires publics et deux entreprises. Le pilotage est assuré par le LaMI. L?équipe du LaMI est spécialisée dans la caractérisation des sols et matériaux granulaires de surface par le développement d?outils de mesure in situ et d?exploitation de données expérimentales, de méthodologies de diagnostic d?ouvrages en service et de méthodes d?analyse de risque. Le LaMI pilotera les tâches 2 et 4. L?équipe du LGCIE est spécialisée dans les problèmes d?interaction sol-structure, traités par le biais de l?observation, de l?expérimentation in situ ou en laboratoire et de la modélisation numérique. Les deux grandes familles de problématiques abordées sont les ouvrages souterrains urbains en interaction avec leur environnement ainsi que le comportement mécanique des sols renforcés. Le LGCIE pilotera la tâche 3. La RATP dispose d?un parc de galeries et tunnel important, que l?entité Contrôle du Patrimoine et Maîtrise d?Ouvrage se doit de maintenir et développer. Dans le cadre de ces activités, la RATP détient une expertise et une expérience dans l?entretien et le diagnostic et dispose d?un grand nombre de données expérimentales. La RATP pilotera la tâche 1. L?entreprise Sol Solution développe des solutions techniques pour la caractérisation géotechnique des sols de faible profondeur. Elle est spécialisée dans le diagnostic d?ouvrage, dont le service éponyme a été crée afin d?analyser les ouvrages enterrés. Ce partenariat présente donc une structuration bien adaptée aux objectifs du projet proposé car les différents partenaires ont des compétences transversales et des intérêts complémentaires.