Brevet FR2973886A1 — publié le 20121012

PROCEDE ET MOYENS POUR DETERMINER LE CHEMIN D'UNE FUITE DANS UNE PORTION D'UNE PAROI ANCREE DANS UN SOL La présente invention concerne les procédés pour déterminer le chemin d'une fuite se produisant dans une portion d'une paroi ancrée dans un sol, lorsque cette portion de paroi retient un volume de fluide électriquement conducteur, comme de l'eau ou analogue, et lorsque cette portion de paroi est délimitée par au moins deux première et seconde faces, la première face étant au contact du fluide, la seconde étant au contact d'un 10 milieu ambiant relativement diélectrique, par exemple l'air ambiant relativement sec. Il est tout d'abord précisé que, au sens de la présente description, l'expression "portion de paroi" désigne toute paroi qui sépare un volume de fluide, par exemple un plan d'eau ou analogue, du milieu ambiant, c'est-à- 15 dire tout ouvrage ou tout matériau destiné à retenir un plan d'eau statique ou en mouvement, par exemple les berges d'un lac, les berges d'un fleuve ou analogue, une digue de canal, les barrages poids en terre, les barrages en béton, les digues de confinement, d'une façon générale tout ouvrage devant retenir, par exemple, de l'eau et susceptible de fuir en laissant s'écouler 20 cette eau. La présente invention concerne aussi les moyens permettant de mettre en oeuvre un tel procédé. En effet, afin de maintenir une paroi retenant un volume d'eau le plus étanche possible, il est absolument nécessaire de découvrir le plus tôt 25 possible l'existence de fuites à travers cette paroi et de déterminer le cheminement de ces fuites le plus précisément possible, d'une part pour intervenir rapidement afin d'éviter que l'état de la paroi ne se détériore trop gravement, et d'autre part pour pouvoir concentrer les travaux de remise en état de la paroi, uniquement aux endroits où se situent les fuites, et non pas 30 intervenir dans des zones par exemple non fuyantes. On connaît déjà des procédés pour tenter de déterminer le chemin d'une fuite dans une portion d'une paroi ancrée dans un sol. L'utilisation d'un colorant permet de déterminer éventuellement le point origine d'une fuite et sa sortie, mais ne permet pas de déterminer son chemin. Un procédé connu pour déterminer le chemin d'une fuite consiste en la mesure de gradients de température. Mais il nécessite une mise en oeuvre fastidieuse et les résultats obtenus sont en définitive peu fiables. Un autre procédé consistant en des écoutes sonores présente en fait les mêmes défauts que le procédé par mesure de gradients de température. Il existe aussi un procédé utilisant un radar ou analogue, mais il ne donne pas de résultats très fiables et il est en outre limité à des parois de terre ou analogue relativement peu épaisses. Aussi, la présente invention a-t-elle pour but de mettre en oeuvre un procédé pour déterminer, avec une relative bonne précision et fiabilité, le chemin d'une fuite dans une portion d'une paroi ancrée dans un sol lorsque cette portion de paroi retient un volume de fluide électriquement conducteur, comme de l'eau ou analogue, et lorsque cette portion de paroi est délimitée par au moins deux première et seconde faces, la première face étant au contact du fluide, la seconde au contact d'un milieu ambiant relativement diélectrique, par exemple l'air ambiant relativement sec, qui puisse s'appliquer à des parois de relativement grandes dimensions et en tous matériaux, par exemple celles définies ci-avant, qui ne nécessite pas la mise en oeuvre de moyens importants et onéreux, et qui entraîne donc un prix de revient faible. Plus précisément la présente invention a pour objet un procédé pour déterminer le chemin d'une fuite dans une portion d'une paroi ancrée dans un sol lorsque cette portion de paroi retient un volume de fluide électriquement conducteur, comme de l'eau ou analogue, et lorsque cette portion de paroi est délimitée par au moins deux première et seconde faces, la première face étant au contact du fluide, la seconde face étant au contact d'un milieu ambiant relativement diélectrique, comme défini ci-après dans la présente description. La présente invention a aussi pour objet les moyens pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention défini ci-dessus. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante donnée en regard des dessins annexés à titre illustratif mais nullement limitatif, dans lesquels La figure 1 est une vue schématique en plan et de dessus, d'une portion de paroi retenant un plan d'eau, dans une application, donnée à titre d'exemple, à un barrage, ce schéma étant présenté pour expliciter, dans un cas particulier, la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, et La figure 2 est un diagramme représentant une carte en plan de la portion de paroi réalisée pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention 10 pour déterminer le chemin d'une fuite dans le barrage illustré à titre d'exemple sur la figure 1. Il est tout d'abord précisé que, sur les figures, les mêmes références désignent les mêmes éléments, quelle que soit la figure sur laquelle elles apparaissent et quelle que soit la forme de représentation de ces éléments. 15 De même, si des éléments ne sont pas spécifiquement référencés sur l'une des figures, leurs références peuvent être aisément retrouvées en se reportant à l'autre figure. Il est aussi précisé que les figures illustrent essentiellement un mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, mais qu'il peut exister 20 d'autres modes de mise en oeuvre de ce procédé, et dans d'autres applications, qui répondent à la définition de l'invention. Il est en outre précisé que, lorsque, selon la définition de l'invention, l'objet de l'invention comporte "au moins un" élément ayant une fonction donnée, le mode de réalisation décrit peut comporter plusieurs de ces 25 éléments. Réciproquement, si le mode de réalisation de l'objet selon l'invention tel qu'illustré comporte plusieurs éléments de fonction identique et si, dans la description, il n'est pas spécifié que l'objet selon cette invention doit obligatoirement comporter un nombre particulier de ces éléments, l'objet de l'invention pourra être défini comme comportant "au moins un" de ces 30 éléments. Il est enfin précisé que lorsque, dans la présente description, une expression définit à elle seule, sans mention particulière spécifique la concernant, un ensemble de caractéristiques structurelles, ces caractéristiques peuvent être prises, pour la définition de l'objet de la protection demandée, quand cela est techniquement possible, soit séparément, soit en combinaison totale et/ou partielle. La présente invention concerne essentiellement un procédé pour déterminer le chemin Ch d'une fuite se produisant dans une portion d'une paroi 12 ancrée dans un sol 22, lorsque cette portion de paroi 12 retient un volume de fluide 14 au moins partiellement électriquement conducteur, comme de l'eau non pure ou analogue et lorsque cette portion de paroi est délimitée par au moins deux première et seconde faces 15, 16, la première 10 face 15 étant au contact du fluide 14, sa seconde face 16 au contact d'un milieu ambiant 17 relativement diélectrique, comme l'air ambiant lorsqu'il est relativement sec (éliminant par exemple les périodes où il pleut et celles après une pluie). Il est précisé qu'une paroi 12 peut notamment être l'une des parois 15 mentionnées au préambule de la description, c'est-à-dire par exemple l'un des ouvrages suivants : une berge, une digue de canal, un barrage poids en terre, un barrage en béton, une digue de confinement. Le procédé selon l'invention est décrit ci-après en regard des figures 1 et 2 dans le cadre d'une application, qui n'est qu'illustrative mais nullement 20 limitative, à une portion de paroi 12 retenant un plan d'eau 14 associée un barrage 100. Sur la figure 1, est ainsi représentée, en vue aérienne, une partie d'un barrage 100 comportant un mur vertical 101 plus particulièrement destiné à boucher une vallée dans laquelle s'écoule par exemple une rivière, pour 25 former une retenue d'eau. Ce mur est généralement solidarisé, à ses deux extrémités, à deux piliers 102 qui sont eux-mêmes reliés respectivement aux deux flancs de la vallée par deux murs dit "para-fouille" 103 qui s'ancrent dans le sol relativement profondément et pénètrent assez fortement dans les flancs de la vallée pour éviter des fuites d'eau par contournement du mur 30 101 Sur la figure 1, est seulement représentée une partie du barragel00 et de la rive gauche de la vallée, avec la portion de paroi 12 qui retient l'eau en combinaison avec le mur du barrage 101 et le para-fouille 103. Or, il arrive que cette portion de paroi 12 soit le siège de fuites qu'il faut absolument détecter le plus tôt possible, pour intervenir avant que de plus graves dégâts ne se produisent. Sur cette figure, à titre illustratif, il a été marqué, en 104, l'apparition d'un écoulement d'eau dont on peut supposer, avec une forte probabilité, qu'il est causé par une fuite de l'eau retenue par le barrage 100, à travers la portion de paroi 12, cette fuite prenant probablement naissance sur la face 15 de la portion de paroi, la possibilité d'une eau provenant d'une source naturelle pouvant être éliminée au moyen d'un colorant. En revanche, reste 10 à déterminer le chemin suivi par la fuite d'eau dans la portion de paroi 12. Le procédé selon l'invention visant à déterminer le chemin d'une telle fuite comporte au moins une première étape qui consiste à noyer, dans le volume d'eau 14, une première électrode 20 sensiblement en regard de la première face 15 de la portion de paroi 12, à implanter, en un endroit 21 du 15 sol 22, qui peut être relativement éloigné de celui où se trouve la première électrode 20, une seconde électrode 24 de façon que la portion de paroi 12 soit sensiblement située entre cet endroit 21 et la première électrode 20, à faire passer entre les première et seconde électrodes 20, 24 un courant électrique 26, de préférence un courant continu, par exemple en reliant ces 20 deux électrodes respectivement aux deux bornes de sortie d'un générateur de courant continu 26. Lorsque l'émergence 104 de la fuite est bien localisée, il est avantageux de placer la seconde électrode 24 directement dans l'eau qui émerge, ce qui permet d'améliorer la sensibilité des mesures explicitées ci- 25 après. En effet, la première étape du procédé consiste ensuite à effectuer une pluralité de mesures, chaque mesure consistant à déterminer la différence de potentiel électrique entre deux points 31, 32, 33, 34, référencés géographiquement sur la seconde face 16 de la portion de paroi 30 12, au moins l'un des deux points correspondant à une mesure étant différent de l'un des deux points 31, 32, 33, 34, ... correspondant à une autre mesure. Par exemple, les points 31-34, seront positionnés selon un maillage dont les mailles auront environ de 1 à 2 mètres de côté, ou plus dans certains cas. Le procédé comporte une deuxième étape qui consiste à porter, sur une carte 40 représentant la portion de paroi 12 et au moins une partie de son environnement, au moins en plan, des points 31', 32', 33', 34', ... correspondant respectivement aux couples de points entre lesquels ont été déterminées les différences de potentiel électrique lors de la première étape, en leur attribuant respectivement les valeurs de ces différences de potentiel électrique, et à déterminer, sur cette carte 40, les courbes équipotentielles 41,42,43,.... A titre d'exemple, chaque point 31'-34', ... porté sur la carte 40 peut correspondre à un point situé entre deux points 31-34, ... utilisés dans la première étape, la précision de l'emplacement des points portés sur la carte 40 selon ce processus étant généralement suffisante pour la détermination du chemin Ch d'une fuite dans le cas des ouvrages mentionnés ci-avant. Le procédé comporte une troisième étape qui consiste à déterminer, sur cette carte 40, le chemin Ch de la fuite en fonction de ces courbes équipotentielles 41, 42, 43, Sur la figure 2, est représentée, à titre d'exemple illustratif, une courbe 41 qui relie, parmi les points 31'-34', ... portés sur la carte 40, ceux auxquels ont été attribuées les différences de potentiel sensiblement identiques et les plus fortes. Avec une très bonne probabilité, cette courbe 41 représente, en plan, le chemin Ch suivi par la fuite d'eau dans la portion de paroi 12 et émergeant en 104. Dans l'exemple illustratif, le chemin de cette fuite comporte, depuis sa naissance sur la face 15, deux branches 105, 106 qui se rejoignent en 107, puis contourne le mur parafouille 103. En effet, les différences de potentiel les plus élevées sont celles qui ont été mesurées entre des points de la portion de paroi 12 entre lesquels, en profondeur, passe l'écoulement d'eau, les zones du sous-sol correspondantes étant beaucoup plus électriquement conductrices que les zones qui ne contiennent pas d'écoulement d'eau. La première électrode peut être de tout type. Elle peut être ponctuelle quand on connaît avec certitude l'emplacement de la naissance de la fuite, et, dans ce cas, elle sera placée directement à cet emplacement. Pour tous les autres cas, de façon avantageuse, la première électrode 20 est constituée d'un câble dénudé en un matériau électriquement conducteur, par exemple un fil de cuivre ou analogue. Il est préférable de positionner ce câble sensiblement parallèlement à la première face 15 de la portion de paroi 12, et encore plus préférable de le positionner sensiblement parallèlement à la surface de séparation entre le fluide 14 et 10 l'atmosphère ambiante 17, de façon que la première électrode suive le plus près possible la face 15 de la portion de paroi 12, comme illustré sur la figure 1. La longueur du câble sera déterminée de façon que toute la partie de portion de paroi 12 dans laquelle est présumée se situer la naissance de la 15 fuite, soit longée. De façon avantageuse, pour augmenter la valeur des différences de potentiel électrique dans les endroits où se trouve, en profondeur, l'écoulement d'eau dû à la fuite, le procédé consiste en outre à augmenter la conductivité électrique d'au moins la partie du volume de fluide 14 dans 20 laquelle se trouve la première électrode 20, en y plongeant par exemple un produit comme du sel (chlorure de sodium ou analogue), sous forme de blocs qui se dissolvent petit à petit. Selon une autre mise en oeuvre possible, le procédé peut consister à entourer le câble dénudé 20 d'une gaine 27 non étanche (par exemple comportant des orifices tout son long, partie gauche 25 de la figure 1) et à injecter, entre le câble dénudé et la surface intérieure de la gaine 27 non étanche; un produit soluble dans le fluide et électriquement très conducteur, une saumure, un sel ou analogue comme mentionné ci-dessus. Selon une autre mise en oeuvre possible, le procédé selon l'invention 30 consiste à effectuer une pluralité de premières étapes, en implantant, pour chaque première étape de cette pluralité, la seconde électrode 24 en un endroit 21 du sol 22 différent de celui où a été implantée la seconde électrode 24 pour une autre première étape, mais de façon que la portion de paroi 12 soit toujours sensiblement située entre les différents endroits choisis 21 et la première électrode 20, et à effectuer une pluralité de deuxièmes étapes, la troisième étape consistant alors à déduire le chemin Ch de la fuite en fonction des courbes équipotentielles déterminées sur la pluralité de cartes, non plus en plan mais en trois dimensions, c'est-à-dire en X, Y et Z selon les conventions des techniciens en ce domaine. Il est possible de déplacer la même seconde électrode 24, ou bien d'en utiliser une pluralité et d'effectuer un branchement avec un ou plusieurs générateurs 26, cette réalisation entrant dans la définition de la mise en 10 oeuvre du procédé défini ci-dessus. Selon une mise en oeuvre préférentielle qui donne de bons résultats, le procédé consiste à mesurer la différence de potentiel électrique entre deux points 31 - 34 de la portion de paroi 12 référencés géographiquement au moyen de deux dipôles de mesure reliés à un enregistreur de mesure de 15 tension électrique, ces deux dipôles pouvant être plaqués en surface de la portion de paroi 12, ou légèrement enfouis dans des trous réalisés en cette surface. Selon une possibilité avantageuse, au moins l'un des deux dipôles, de préférence les deux, est un dipôle dit "métal dans métal liquide", choisi par exemple parmi les dipôles suivants : "cuivre dans sulfate de cuivre" 20 Cu/CuSO4, "argent dans chlorure d'argent" Ag/AgCI, de préférence "cuivre dans sulfate de cuivre". Le métal liquide est contenu dans un récipient dans lequel plonge la partie solide du dipôle, au moins le fond du récipient étant par exemple formé d'une pastille de céramique ou analogue La présente invention a aussi pour objet les moyens permettant de 25 mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. Ces moyens comportent essentiellement un générateur de courant électrique 26, de préférence de courant continu, dont les bornes de sortie 28, 29 sont respectivement reliées à la première électrode 20 et à la seconde électrode 24, des moyens pour déterminer la différence de 30 potentiel électrique entre deux points 31, 32, 33, 34, ... de la portion de paroi 12 référencés géographiquement, des moyens pour porter, sur une carte 40, au moins en plan, de la portion de paroi 12, des points 31', 32', 33', 34', correspondant respectivement aux couples de points entre lesquels ont été déterminées les différences de potentiel électrique, en leur attribuant respectivement les valeurs de ces différences de potentiel électrique, des moyens pour déterminer, sur cette carte, les courbes équipotentielles 41, 42, 43, ..., et des moyens pour déterminer, sur cette carte, le chemin Ch de la fuite en fonction des courbes équipotentielles. Selon une possibilité avantageuse, le générateur de courant électrique 26 comporte des moyens pour commander l'inversion de la polarité de ses deux bornes de sortie 28, 29, pour vérifier les mesures effectuées précédemment, et ainsi obtenir des résultats encore plus fiables. II est précisé que la carte 40 définie ci-dessus peut être réalisée de différentes façons, de façon manuelle ou automatique par exemple avec des moyens informatiques, et sur tout support, par exemple sur un support matériel comme du papier ou analogue, sur un support vidéo comme un écran ou analogue, ce support pouvant même être virtuel. Cette carte 40 peut même être la portion de paroi 12 elle-même.