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L’instrumentation: un outil de haute technologie en génie civil
Marco QuirionChercheur-boursier en milieu industriel CRSNG
ROCTEST ltée
Université de SherbrookeNovembre 2001
Plan
u Introduction
u Instrumentation géotechnique et structurale– Instruments– Domaines d’application
u Cas d’instrumentation– Barrages– Tunnels– Mines / pentes– Structures– Environnement
Groupe Roctest Instrumentation géotechnique
u Il existe deux catégories d’instruments:– Instruments servant aux mesures in situ des
propriétés des sols et des roches• Résistance au cisaillement des sols
(scissomètre)– Instruments utilisés pour le suivi à long terme de
structures, fondations, pentes et autres • Mesure du comportement• Mesure des performances• Connaissance des mécanismes
Instruments de mesure Mesures en génie civil
u Mesures et instruments– Déformation
• Extensomètres– Charge
• Cellule de charge– Pression ou niveau d’eau
• Piézomètre– Déplacement
• Capteur de déplacement– Inclinaison
• Inclinomètre– Météo
u Applications– Barrages– Tunnels– Mines– Stabilité de pentes– Géologie– Environnement
Suivi des barrages
u Mécanique des barrages– Pression hydrostatique– Déformation thermique– Changement volumétrique– Fissuration
u Surveillance– Inspection visuelle– Instrumentation
Barrages
Pendule
Barrages
Pendule
Barrages
Extensomètre de forage
Barrages
Extensomètre de forage
Barrages
Extensomètre pour béton
Barrages
Extensomètre pour béton
Barrages
corde tendubobineattache
L
Corde vibrante
Barrage Dickson
u Located on the Red Deer River, Alberta, Canada
u Beginning of operation: 1981u Multi-zones Earthfill Dam of
40 m high and 650 m longu Storage of reservoir: 203
million cubic meter
Localisation des instruments
PiedBerme
CrêteFOPFOP-MEMS
FOPFOT
FOPFOT
FOP
Réseau de câbles à fibre optique
Salle d’instrumentation
Installation des câbles
Conduits de câbles Piézomètres en forage
Fiber Optic Piezometer and Temperature sensor installed together with a Vibrating Wire Piezometer
Salle d’instrumentation Barrage La Tuque
Fissuromètre Pendule inverse
Système d’acquisition
Extensomètre 1 pointModel 2.5-1E
LG-2 A
LG-2 A Boulons instrumentés Interface graphique typique
Suivi en temps réel Tunnels
Tunnels
INSTRUMENTS EN PLACE• 15 Systèmes d ’acquisition de données SENS-LOG• 75 Extensomètres FIBERFLEX • 30 Cellules de pression totale TPC• 4 piézomètres PWS
TUNNEL CHUNG-CHING, HONG KONG
INSTRUMENTS EN PLACE• Jauge de déformation à corde vibrante C110• Extensomètres de forage DISTOFOR• Cellule de pression totale TPC• Système d’acquisition de données
TUNNEL MONACO, FRANCE
INSTRUMENTS EN PLACE• Jauge de déformation IRAD GAGE à corde vibrante EM-5• Jauge de déformation IRAD GAGE à corde vibrante SM-5A• Extensomètres de forage WR-FLEX • Cellule de pression totale IRAD GAGE TPC• Système d’acquisition de données SENS-LOG
TUNNEL VILLEJUST (TGV), FRANCE
INSTRUMENTS EN PLACE• Extensomètres DISTOFOR• Cellules de pressions totales TPC• Jauges de déformation C-110 • Système d ’acquisition de données
TUNNEL DE LA GALAURE, FRANCE
INSTRUMENTS EN PLACE• CELLULES DE CHARGE 5 VH • 3 OBTURATEUR PNEUMATIQUES YEP • 5 CALES DYNAMOMÉTRIQUES ANCLO
MINES
Mine J.M. Asbestos
INSTRUMENTS EN PLACE• Jauges de déformation modèle SC• Clinomètres I.P.C. silica, CLINO COMPACT et THR
Structures
Immeuble en construction Installation d’un clinomètre I.P.G.
ARCHE DE LA DÉFENSE, PARIS
INSTRUMENTS EN PLACE• Système d ’acquisition de données SENS-LOG• 9 multiplexeurs• 7 clinomètres ACCUTILT• 20 jauges de déformations SC-2 à corde vibrante •10 thermocouples• 2 convergencemètres• 1 station météo• 2 extensomètres BOF-EX • 2 cellules de mesure de contraintes biaxiales CIUS
Biodôme de Montréal
INSTRUMENTS EN PLACE
• SYSTÈMES D’ACQUISITION DE DONNÉES SENS-LOG
• JAUGES À CORDE VIBRANTE IRAD GAGE SM- 2W (12)
• INCLINOMÈTRE ACCUTILT
• STATION MÉTÉO
• JAUGES EXTENSOMÉTRIQUES À CORDE VIBRANTE SC-2 (75)
•EXTENSOMÈTRES MÉCAFLEX
Stade olympique de Montréal
Surveillance du comportement de la structure en mode statique :- des fondations- du mât- de la toiture- de l’anneau technique- des consoles.
Stade olympique de Montréal
•26 cales dynamométriques•Calcul de la charge supportée par chaque câble de suspension.
Stade olympique de Montréal
• Capteurs de déplacement et attachés aux colliers de référence par des tiges en Invar.
Stade olympique de Montréal
Stations météo• 4 systèmes de mesure de la
direction des vents• 4 anénomètres• 4 sondes de température• 2 pyranomètres pour les
radiations solaires• 2 jauges de précipitation
Stade olympique de Montréal
Passerelle piétonnière de Sherbrooke
u Instrumentation– Capteur de déformation– Capteur de température– Capteur de déplacement
u Acquisition de données– Fibre optique– Conventionnel avec Modem
Installation sur sites
Passerelle§ Nouvelle construction
§ BPR en usine
§ Comportement de la structure
§ Suivi sur près de 2 ans
Passerelle: instrumentation Passerelle: suivi à long terme
-500
-250
0
250
500
97-11 98-05 98-11 99-05Date
∆ d
éfo
rmat
ion
(µ
ε)
EFO 15Déformation thermique BPR
-500
-250
0
250
500
97-11 98-05 98-11 99-05Date
∆ d
éfo
rmat
ion
(µ
ε)
EFO 15CV 165
• Installation de piézomètre
Environnement
Site d’enfouissement
Nouvelle technologie à fibre optique
Vers unité de lecture
Fibre optique MiroirMicrocapillaire
Cavité Fabry-Pérot
10 mm
d
Extensomètre à fibre optique
Avantages
u Dimension réduite de la jauge– Intégration facile– Ouvre la voie à de nouvelles conceptions de jauges et
d’instruments
u Temps de réponse et sensibilité– Suivi de processus ou événements rapides et de faible
intensité
u Immunité aux interférences– Centrales électriques, pylônes, etc.
Extensomètre à fibre optique
Capteur à fibre optique
Capteur de pression - MEMS Capteur de pression - MEMS
MEMS Conclusion
u L’instrumentation est maintenant couramment appliquée en génie civil – Comportement des matériaux et des structures– Suivi de processus naturels
u Dans une optique de développement durable, l’instrumentation peut jouer un rôle important pour le suivi des structures
u Les dispositifs tels les capteurs à fibre optique et les MEMS en font un domaine de haute technologie
www.roctest.com
