Chaîne inclinométrique : un suivi en continu de la déformation horizontale des sols
Qu’est-ce qu’une chaîne inclinométrique ?
Une chaîne inclinométrique est un instrument de mesure utilisé pour suivre les déformations horizontales des sols ou des fondations profondes. Alternative à la sonde inclinométrique (mesure manuelle), elle reste à demeure dans un tube inclinométrique, lui-même scellé dans l’élément à surveiller après la réalisation d’un forage. Elle est constituée d’une suite de segments rigides chacun intégrant une partie sensible (appelés inclinomètres) et les segments sont liés les uns à la suite des autres par des liaisons mécaniques (type pivot) pour constituer une « chaîne ». Celle-ci est déployée et guidée dans un tube inclinométrique rainuré et permet de collecter un ensemble de mesures angulaires (1 point de mesure par segment). L’intégration de ces mesures permet de déterminer une déformée angulaire sur toute la longueur du tube. Cette méthode de mesure nécessite d’avoir un point fixe, généralement à la base du forage (typiquement, ancrage de profondeur comprise entre 5 et 7,5m).
Quels sont les différents modèles existant sur le marché et comment faire son choix ?
Les caractéristiques des modèles de chaîne inclinométrique
- Le mode de transmission
- Analogique
- Numérique
- La longueur des segments et l’espacement des points de mesure :
- 0,5 mètre
- 1 mètre
- 2 mètres
Le choix de la longueur des segments se fait en fonction du niveau de représentativité du phénomène de déformation souhaité. Plus les segments sont courts, plus la chaîne comporte d’inclinomètres, ce qui permet d’analyser plus finement le (ou les) point(s) de déformation. Le nombre de segments étant directement lié au coût du dispositif, il peut être intéressant d’adopter une configuration où le pas est adapté en fonction des déformations attendues. Par exemple, dans le cas où deux couches géologiques seraient sujettes à un glissement horizontal, l’une entre la surface et 10m de profondeur de manière notable et la deuxième de manière moins notable de 10 à 20m de profondeur, il pourrait être proposé une instrumentation par chaîne inclinométrique avec des longueurs de segments non uniformes. Des segments plus longs en fond de forage peuvent être proposés (où les déformations attendues sont moindres) et des segments plus courts pour densifier le nombre de points de mesure à l’interface entre les deux couches et jusqu’à la surface.
Les bénéfices d’une chaîne inclinométrique
L’une des grandes forces de la chaîne inclinométrique réside dans sa collecte en continu des mesures et dans une transmission en temps-réel (jusqu’à plusieurs mesures par heures avec un module d’interrogation statique, voire plusieurs mesures par minutes avec un module d’interrogation dynamique). S’il s’agit de proposer une auscultation inclinométrique, le choix s’orientera davantage sur des chaînes inclinométriques si :
- les phénomènes attendus nécessitent un suivi en quasi-temps réel
- le linéaire de tubes inclinométriques à relever s’avèrerait trop consommateur de temps en mesures manuelle
- ou bien, l’accès aux tubes est trop délicat (co-activité, tête du tube non accessible, etc).
Le choix s’orientera davantage vers un relevé manuel dans les autres cas.
Quel type de mesure obtient-on ?
Ce type de dispositif permet de disposer d’une déformée uni-axiale ou bi-axiale selon le type de capteur embarqué. Une mesure uni-axiale permet d’obtenir une seule déformée selon l’axe des déformations attendues (typiquement vers l’avant d’une paroi de soutènement lors d’opération d’excavation). Une mesure bi-axiale s’avère intéressante dans les cas où les déformations attendues sont dans le plan horizontal.
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Sous quelle forme peut-on lire ces données ?
Les plateformes de collecte de données structurelles, comme celles proposées par Uby, analysent les différentes mesures d’angle transmises par la chaine et les rendent intelligibles au travers de graphiques, par intervalle de temps. Les seuils définis généralement par le maître d’ouvrage ou une partie prenante (exemple : la SNCF a imposé des seuils de déformation des sols sur son réseau en exploitation, situé autour de travaux du Grand Paris) sont visibles depuis ce même graphique.
Exemple de cas d’usage : Suivi du mouvement des sols lors du creusement d’un tunnel au tunnelier
Ce dispositif est régulièrement utilisé pour surveiller les impacts lors du creusement d’un tunnel.
Dans le cadre de sections de mesure renforcées nécessitant une densification du nombre de mesures (avoisinants sensibles dans la zone, zone de d’intérêt géotechnique, mise en cadence, ou autre), il est souvent demandé de déployer des mesures inclinométriques pour mesurer la poussée des terres d’un tunnelier lors de son passage.
Ces mesures permettent de suivre la déformée du terrain lors du passage de la zone active, de suivre les déformations que peut subir le terrain autour de fondations profondes de bâtis existants sensibles ou de corréler les mesures avec les études de sol préalablement effectuées.
L’utilisation de mesures inclinométriques peut aussi permettre d’appréhender une ovalisation des parois de soutènement lors de l’arrivée du tunnelier dans un ouvrage centré, lors du creusement d’un rameau de connexion au tunnel dans un ouvrage non centré, et/ou de suivre l’impact de l’arrivée du front d’excavation sur la déformation d’un tympan.
Cette surveillance doit être couplée à des mesures topographiques dans la mesure du possible pour davantage de redondance (tubes inclinométriques pouvant être perdus car bouchés ou coudés, cibles topographiques sujettes à salissures, dégradations, visées topographiques délicates).
Cas client associé :
Suivi des bâtis avoisinants et des soutènements du chantier de la gare Fort d’Issy Vanves Clamart
BON A SAVOIR
Les chaînes inclinométriques peuvent être installées depuis le Terrain Naturel, ou dans les parois de soutènement ou les pieux. Dans le premier cas, le foreur a généralement pour mission d’installer le tube lors du forage. Pour des terrains peu consistants, un tubage provisoire peut être nécessaire. Dans le deuxième cas, l’installation d’un tube de réservation est primordiale lors de la mise en place des cages d’armature pour ensuite faciliter les opérations de forage. Le foreur pourra ainsi descendre son train de tige en fond de tubage, réaliser un forage fond de paroi (pour garantir l’ancrage en zone stable), et de mettre en place le tube inclinométrique avant scellement.
Sources associées
Rapport bibliographique : Observation des glissements de terrain – Nouvelles technologies d’instrumentation in-situ, Mars 2015, CEREMA
Site de Ministère de la Transition écologique et de la cohésion des territoires / Ministère de la Transition énergétique – dossier sur la traçabilité des déchets, terres excavées et sédiments