Le secret de la maîtrise d’une consolidation par injections de résine expansive : la tomographie de résistivité électrique - ERT 3D
Au cours des dernières années on a pu constater une importante augmentation des affaissements de bâtiments et ouvrages d’art liée à des phénomènes naturels qui affectent le sol de fondation tels que la sécheresse (www.service-public.fr, 2013) ou les ravinements, auxquels se rajoutent les problèmes d’affaissement engendrés par l’activité humaine, comme par exemple les vibrations émanant d’une circulation intense, les excavations aux alentours des fondations et les fuites des réseaux enterrés.
| Pour répondre à cette situation, des nouvelles techniques de consolidation ont été développées. Parmi celles qui ont enrichi ce domaine, les injections de résines à expansion occupent aujourd'hui une place de premier rang. Il s'agit en effet de solutions à la fois innovantes et efficaces, qui sont proposées comme des alternatives non invasives aux solutions les plus traditionnelles tels que les micro-pieux (Marino, 2007), le jet grouting (injections de ciment – Brevet états-unien n. 2 627 169) ou le renforcement de nouvelles fondations. |
| L'avantage est évident, les injections de résines à expansion ne nécessitent pas de gros travaux de mise en œuvre, ni d'excavation, ni de matériel lourd et encombrant pour atteindre les couches le plus profondes du terrain, comme il est souvent le cas pour les micro-pieux. Au contraire, la mise en œuvre de cette technique est pratiquement non-invasive, sans nuisances sonores ou vibrations désagréables. Il suffit d'introduire les fins tubes d'injection dans le terrain en profondeur pour atteindre les zones à traiter qui portent l'édifice (Santarato et Al., 2011). |
| La première application d'injections dans le terrain avec des matériaux à expansion remonte aux années '50 aux Etats Unis (Brevet états-unien no. 2 761 511). Des applications exploitant des mousses polyuréthanes à expansion vont suivre dans les années '60 –'70 (Brevet états-unien no. 3 456 735). Elles seront par la suite étendues à d'autres secteurs comme le renforcement des dallages routiers (Brevet états-unien no. 4 470 719). Les injections de résine expansive continuent leur évolution naturelle jusqu'à aujourd'hui avec des technologies de diagnostic et contrôle toujours plus spécifiques et ciblées pour la consolidation des terrains de fondation des ouvrages. Aujourd'hui le développement technique, liée aux expériences acquises dans ce domaine, demande toujours plus une approche pluridisciplinaire, qui implique des connaissances spécifiques en géotechnique et géophysique des sols. |
| Dans cette perspective, un procédé à haute valeur ajoutée technologique, qui exploite les connaissances de la géoélectrique, a été mis au point. Prévoyant l'utilisation de la tomographie de résistivité électrique – ERT 3D, il représente une vraie révolution dans ce domaine, permettant de personnaliser l'intervention pour chaque cas d'affaissement du sol (Brevet européen N. EP1914350 et demande de brevet N. EP2543769) (fig. 1). |
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| Fig. 1 –Exemple d'intervention de consolidation avec tomographie de résistivité électrique 3D |
| Grâce au monitorage effectué avec la tomographie électrique 3D, sur lequel s'appuie ce procédé innovant, il est possible de réaliser un diagnostic in situ des désordres, qui permet de prévoir, planifier et contrôler des d'injections ciblées exactement dans les volumes de sol qui montrent des anomalies ou des altérations qui sont à l'origine de l'affaissement, en les comparant à un sol adjacent qui montre des valeurs de stabilité normale relevées sur le place. En effet, grâce au diagnostic de la tomographie de résistivité électrique ERT 3D il est possible de déterminer la présence de cavités, de vides créés par la déshydratation et/ou le ravinement ou de détecter a contrario les volumes de terrains affichant une concentration élevée en eau, due par exemple à des fuites des réseaux d'évacuations, des drainages inefficaces, des variations du niveau de la nappe phréatique. |
| En même temps, au travers des essais pénétrométriques intégrés au procédé, il est possible de définir la variation de l'augmentation de la résistance mécanique après le traitement. En plus du diagnostic, la principale valeur ajoutée de ce procédé réside en un monitorage géophysique et en un contrôle continu pendant toute la durée du traitement de consolidation, qui rend possible d'en évaluer les résultats. En effet, ce contrôle permet de vérifier concrètement la réaction du terrain à la suite des injections et de valider de manière absolument fiable les résultats d'efficacité de l'intervention, conformément à la procédure du brevet et aux règles de l'art. |
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| fig. 2 - a) Tomographie de la résistivité électrique 3D avant et après les injections b) section 2D de tomographie de la résistivité et corrélation avec l'essai pénétrométrique SPT. |
| Bibliographie: |
| Le site officiel de l'administration française. 2013. Assurance et catastrophes naturelles. www.Service Pubblic.fr Gemmi, B., Morelli, G., Bares, F.A., 2003. Geophysical investigations to assess the outcome of soil modification work. Grouting and Ground Treatment: Proceedings of the third international conference, Vol. 2. American Society of Civil Engineers, Geotechnical Special Publication no. 120. New Orleans, Louisiana. Marino, N., 2007. Trattamenti geotecnici del terreno in ambito urbano. Maggioli Editore, Italy, p. 397 (In Italian). Fischanger, F., Morelli, G., LaBrecque, D. and Occhi, M, 2007. Monitoring resin injections with 3D Electrical Resistivity Tomography (ERT) using surface and multi-borehole electrode arrays. Proceedings of Symposium on the Application of Geophysics to Environmental and Engineering Problems (SAGEEP), Denver, Colorado (USA), April 1-5, 2007, 1226-1233. Santarato G., Ranieri G., Occhi M., Morelli G., Fischanger F. and Gualerzi D., 2011. Three-dimensional Electrical Resistivity Tomography to control the injection of expanding resins for the treatment and stabilization of foundation soils (Engineering Geology 119, 18-30). |
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