Brevet FR2700019A1 — publié le 19940701

PROCEDE ET DISPOSITIF DE CONTROLE D'INJECTIONS DANS LE SOL. La présente invention a pour objet un procédé électrique et un dispositif de contrôle d'injections de béton dans le sol. De telles injections sont courantes quand il s'agit de réaliser une consolidation dans le sol en vue d'implanter un ouvrage d'art tel qu'un tunnel lorsque le sol présente une structure poreuse et insuffisamment résistante. Dans ces conditions, on fore un trou et l'on injecte un coulis de béton qui se répand dans le sol. De telles injections sont actuellement réalisées, lorsqu'il s'agit d'effectuer une consolidation, autour de galeries et tunnels, au sein de massifs rocheux, dans des formations meubles (par exemple du sable) , dans des remblais ou dans les carrières. Malheureusement, compte tenu de l'hétérogénéité des sols, le coulis peut se diriger dans des zones non désirées et laisser creuses les zones intéressant l'implantation de l'ouvrage. Il est également souhaitable de vérifier l'injection réalisée dans les voiles de béton utilisés pour les barrages et dans les têtes de tunnel. La présente invention a pour objet de permettre un contrôle de la qualité de l'injection effectuée de manière à répondre aux normes de sécurité. Dans le domaine de la recherche pétrolière, il est connu de réaliser des diagraphies différées et, au moyen de celles-ci ,d'obtenir la mesure de résistivité des formations traversées le long d'un sondage préalable à un forage. A cet effet, on utilise une sonde dite normale portant de quatre à six électrodes à l'aide desquelles est mesuré le log de résistivité. Le principe de cette mesure consiste à injecter un courant continu dans le terrain, sous une tension de 200 à 600 volts avec une intensité de 200 à 400 milliampères, et à mesurer la différence de potentiel induite entre deux électrodes de potentiel, et d'en déduire la résistivité locale, le résultat étant disponible en Ohms.mètres. Mais, avec un tel système, I'investigation latérale est de l'ordre de un mètre autour du sondage. II en résulte que, pour connaître la nature exacte du sous-sol, les forages doivent être multipliés ce qui est long et, par suite, coûteux. La présente invention a pour objet un procédé d'investigation d'un volume de sous-sol permettant de pallier cet inconvénient et de permettre, par un jeu de deux séries de mesures, la détermination des zones dans lesquelles l'injection s'est produite selon la configuration désirée. Elle est basée sur le fait que le béton à l'état liquide ou pâteux est un bon conducteur de l'électricité immédiatement après son injection alors qu'il devient très résistant après durcissement. Selon la présente invention, le procédé de contrôle de la répartition d'une injection de béton dans le sol est caractérisé en ce qu'il consiste, avant injection à disposer, dans une cavité ou au sol, une pluralité de sondes parallèles chacune portant un ensemble d'électrodes d'injection (A) et un ensemble d'électrodes de mesure (M) réparties selon un pas fixe sur toute la longueur de la sonde et à alimenter successivement toutes les électrodes (A), puis après coulée du béton à recommencer la même opération avec la même disposition d'électrodes pour déterminer, par différence, la répartition du béton dans un volume donné. Les sondes selon l'invention utilisent, par exemple, trente cinq électrodes disposées sur toute leur longueur (quinze, trente ou soixante mètres). La seconde électrode d'injection B est reportée à l'infini, ( pratiquement quelques centaines de mètres) et l'électrode A est "mobile", plusieurs électrodes A étant successivement alimentées. Le nombre d'électrodes A est supérieur au nombre d'électrodes M de manière à pouvoir faire varier la distance A- Ma, Mb pour obtenir un sondage large autour de la sonde, Ma, Mb désignant un couple quelconque d'électrodes de tension ou de détection. En injectant un courant continu sur les électrodes A, on obtient en appliquant la loi d'Ohm généralisée à un tripôle ( A, Ma, Mb) une mesure de résistivité apparente des terrains entre les deux électrodes de potentiel Ma, Mb fixes.Plus l'électrode A s'éloigne de Ma et Mb, plus la résistivité apparente affecte une épaisseur de terrains plus grande à partir de l'axe A, Ma, Mb c'est à dire à partir de la sonde. L'électrode active d'application de la tension électrique apparaît en quelque sorte mobile le long de la sonde ce qui permet d'obtenir des volumes d'exploration importants étant donné que c'est la distance électrode d'injection- électrodes de potentiel qui détermine le profondeur des équipotentielles. Cette profondeur peut ainsi être importante de même que le nombre de points de mesure. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre d'un mode de réalisation particulier, donné à titre d'exemple non limitatif en regard des dessins qui représentent: - La Figure 1, un exemple de positionnement des électrodes d'injection et de potentiel; - La Figure 2, un tableau des niveaux de mesures; - La figure 3 un exemple de réalisation d'une sonde: - La Figure 4, un exemple du résultat obtenu par un contrôle selon l'invention Sur la figure 1, on voit que l'électrode d'injection A peut prendre un grand nombre de positions, vingt trois dans l'exemple représenté. II s'agit en fait de vingt trois électrodes qui sont successivement alimentées par un générateur émettant un courant continu de 10 à 300 mA sous une tension de 200 volts, par exemple. Le générateur (non représenté) est inclus dans un coffret comprenant un multiplexeur manuel et un milliampèremètre digital. le dispositif comprend également un coffret de réception incluant un multiplexeur automatique et un millivoltmètre digital. Une centrale d'acquisition et de gestion comprend un ordinateur PC 386 avec son programme de gestion des mesures et des moyens de mémorisation. Comme schématisé sur la figure 1, les électrodes de potentiel M sont au nombre de 12 et occupent les positions M1 à M12. Ces positions sont intercalées avec les vingt trois positions de l'électrode d'injection A. En faisant varier les positions de A et des couples Ma-Mb. on obtient, comme représenté sur la figure 2, cent trente deux mesures de résistivité avec six niveaux d'information disposés au droit des centres de symétrie de chaque couples Ma-Mb en fonction de la demi longueur AB et donc en fonction de la profondeur. Au droit de chaque couple Ma-Mb, on obtient deux mesures de résistivité par les deux positions symétriques de A par rapport à Ma-Mb. L'écartement de deux électrodes M peut être quelconque, mais fixe pour un ensemble de mesures données. les positions relatives de A sont alors parfaitement déterminées comme représenté sur la figure 1. Les électrodes sont incluses dans un câble Or, les variations de résistivité indiquent des variations de structure du soussol. La résistivité est un bon indice de la qualité des terrains en matière de travaux souterrains puisque la plupart des accidents géologiques générateurs de difficultés lors de l'excavation et du soutènement sont argileux avec éventuellement présence d'eau. Ils se traduisent généralement par des résistivités faibles. A contrario, les calcaires ont une résistivité plus élevée qui croît encore avec les roches primaires telles que le granit, par exemple. La figure 3 représente une partie d'une sonde selon l'invention. Elle se compose d'un câble isolé 1 comprenant, par exemple, quarante huit conducteurs.qui sont successivement dégagés de la gaine 2 pour former une boucle 3 qui est ainsi en contact avec le terrain. L'alimentation des boucles A d'injection et des boucles M sont gérées respectivement par les multiplexeurs mentionnés précédemment. Bien entendu, le nombre d'électrodes d'injection et de potentiel peut être quelconque. Les mesures se font en deux temps Dans un premier temps appelé état 0, avant injection, on applique un courant par un réseau de sondes disposées en lignes Ces lignes peuvent être parallèles au sol ou réparties selon les génératrices d'une galerie. On obtient, ligne par ligne, des informations sur la résistivité apparente de zones qui s'éloignent de plus en plus des électrodes A et M comme décrit en regard de la figure 2. Chaque ligne délivre soixante six informations réparties sur six niveaux croissant avec la profondeur, dans le cas de lignes parallèles ou s'éloignement radialement lorsque les électrodes sont réparties selon des génératrices. Ainsi, en multipliant le nombre de lignes on obtient une représentation tridimensionnelle d'un volume de sol , ou de sous-sol. Après injection d'un coulis de béton dans le sol, on procède à une seconde série de mesures de l'état "1". Ces mesures sont effectuées moins de trois semaines après l'injection du coulis pour que celui-ci soit encore bon conducteur électrique, sa conductibilité s'atténuant au fur et à mesure de sa prise. Des mesures strictement identiques à la mesure effectuée dans l'état "0" sont alors réalisées avec le même nombre d'électrodes, la même disposition géométrique et la même chaîne de mesure. On compare ensuite les six niveaux d'information état "1" aux six niveaux état "0" le rapport obtenu mesurant les variations de résistivité. On obtient ainsi par contraste une représentation graphique des variations de résistivité entre les deux états. Les valeurs de résistivité mesurées dans l'état "1" sont en général plus faibles que celles mesurées dans l'état "0" car les coulis sont en général de 5 à 50 fois plus conducteurs que les terrains. La figure 4 montre la répartition d'un coulis derrière le parement d'une galerie avec en radier une absence d'injection , se traduisant par un rapport 1 entre les deux états. II va de soi que de nombreuses variantes peuvent être apportées, notamment par substitution de moyens techniquement équivalents, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10 Procédé de contrôle de la répartition d'une injection de béton dans le sol caractérisé en ce qu' il consiste: - avant injection à disposer, dans une cavité ou au sol, une pluralité de sondes parallèles chacune portant un ensemble d'électrodes d'injection (A) et un ensemble d'électrodes de mesure (M) réparties selon un pas fixe sur toute la longueur de la sonde et à alimenter successivement toutes les électrodes (A), - puis après coulée du béton à recommencer la série de mesures pour déterminer, par différence, la répartition du béton dans un volume donné. 2" Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend, deux multiplexeurs respectivement d'injection et de lecture reliés, d'une part à un ensemble de conducteurs contenus dans un câble et, d'autre part, à une centrale d'acquisition et de gestion des mesures.