Brevet FR2975785A1 — publié le 20121130

Dispositif d'auscultation, ensemble et procédé correspondants La présente invention concerne un dispositif d'auscultation d'un ouvrage enterré notamment visitable comprenant un premier dispositif de mesure. On connaît des dispositifs mécaniques d'auscultation pour ausculter un ouvrage enterré visitable. Habituellement, ces dispositifs comportent un vérin adapté pour appliquer une force de poussée sur une surface de l'ouvrage enterré et un dispositif de mesure du déplacement de la surface de l'ouvrage enterré. Aussi, ces dispositifs sont souvent lourds et encombrants et ne sont pas adaptés à l'auscultation des ouvrages de faible linéaire (moins d'une dizaine de mètres) comme les galeries de regards, ou de faible section transversale, ou dont les parois sont encombrées par des réseaux. La présente invention a pour objet de proposer un dispositif d'auscultation portable qui soit adapté pour une utilisation dans des ouvrages de faible linéaire et qui soit simple d'utilisation. A cet effet l'invention a pour objet un dispositif d'auscultation du type indiqué ci-dessus, caractérisé en ce que le dispositif d'auscultation comprend en outre: - un dispositif de frappe adapté pour frapper une surface de l'ouvrage enterré; - un deuxième dispositif de mesure adapté pour mesurer la vitesse du déplacement de la surface de l'ouvrage enterré causé par la frappe du dispositif de frappe ; en ce que - le premier dispositif de mesure est adapté pour mesurer la vitesse du déplacement de la surface de l'ouvrage enterré causé par la frappe du dispositif de frappe ; et le dispositif d'auscultation comprend un dispositif d'acquisition adapté pour relever les vitesses des déplacements mesurées par les premier et deuxième dispositifs de mesure. Selon des modes de réalisation particuliers, le dispositif d'auscultation selon l'invention peut comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le dispositif de frappe comprend un marteau instrumenté notamment muni d'un capteur de force et d'un embout en matière plastique ; - le dispositif d'acquisition est adapté pour relever la force appliquée par le dispositif de frappe sur la surface de l'ouvrage enterré ; - l'un des premier ou deuxième dispositifs de mesure, et de préférence chacun des premier et deuxième dispositifs de mesure, comporte une tête de mesure munie d'un géophone; - le ou chaque géophone est un géophone adapté pour mesurer la vitesse d'un déplacement horizontal ; - la ou chaque tête de mesure comprend une pointe reliée à un ressort adapté pour solliciter la pointe contre la surface de l'ouvrage enterré, et le géophone est fixé à une base de la pointe ; - le ou chaque dispositif de mesure comporte une canne, et en ce que chaque canne est adaptée pour s'appliquer sur une paroi de l'ouvrage enterré. L'invention a également pour objet un ensemble d'un ouvrage enterré et d'un dispositif d'auscultation, l'ouvrage enterré définissant un axe longitudinal (X-X), caractérisé en ce que le dispositif d'auscultation est un dispositif tel que décrit ci-dessus, et en ce que la distance e2 entre les emplacements de mesure (EM1, EM2) des premier et deuxième dispositifs de mesure sur la surface de l'ouvrage enterré est d'au moins 0,5 m et est de préférence inférieure à 1,5m. L'invention a également pour objet un procédé d'auscultation d'un ouvrage enterré au moyen d'un dispositif d'auscultation tel que décrit ci-dessus, comprenant les étapes successives : a) frapper avec le dispositif de frappe sur la surface de l'ouvrage à un emplacement de frappe (EF) ; b) mesurer la vitesse du déplacement de la surface de l'ouvrage enterré causé par la frappe avec les premier et deuxième dispositifs de mesure respectivement à des premier (EM1) et deuxième (EM2) emplacements de mesure. Selon des modes particuliers de réalisation du procédé, le procédé peut comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : c) déterminer la force (F(t)) de la frappe sur la surface de l'ouvrage, par un capteur de force relié au dispositif de frappe. - l'emplacement de frappe (EF) est situé à une distance e, du premier emplacement de mesure qui est inférieure à la distance e2 entre le premier et le deuxième emplacement de mesure, et le premier emplacement de mesure (EM1) est situé entre l'emplacement de frappe et le second emplacement de mesure (EM2) ; - avant l'étape a), on effectue au moins une frappe d'adaptation et de préférence au moins trois frappes d'adaptation ; - au moins l'une des étapes supplémentaires suivantes : d) calculer la raideur dynamique KD de l'ouvrage enterré : KD = Max[F(t)] Max[dl (t)] où F (t) est la force appliquée par la frappe du dispositif de frappe et di(t) est le déplacement de la surface de l'ouvrage au premier emplacement de mesure et/ou e) calculer un taux de transmission de la déformation TD = Max[d2(t)] Max[dl (t)] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 montre un ensemble d'un ouvrage enterré et d'un dispositif d'auscultation selon l'invention, en vue axiale ; - la figure 2 montre schématiquement la disposition de deux dispositifs de mesure et d'un dispositif de frappe du dispositif d'auscultation dans l'ouvrage enterré ; et - la figure 3 montre l'ensemble de la figure 1 selon une vue en plan. La figure 1 montre en coupe transversale un ensemble d'un ouvrage enterré 4 et d'un dispositif d'auscultation 6. L'ouvrage enterré 4 comporte des parois opposées 8, 10 et chacune des parois 8, 10 définit une surface intérieure 12, 14 de l'ouvrage. L'ouvrage enterré 4 est une conduite par exemple en béton et est utilisé pour le transport d'eaux usées et pluviales. D'une manière générale, l'ouvrage enterré 4 est visitable et peut être un ouvrage de collecte des eaux pluviales ou usées, aqueduc, galerie sèche. L'ouvrage enterré 4 définit un axe longitudinal X-X qui s'étend par exemple sensiblement horizontalement. Le dispositif d'auscultation 6 est muni d'un dispositif de frappe 20, d'un premier dispositif de mesure 22 ainsi que d'un deuxième dispositif de mesure 24. Le dispositif d'auscultation 6 comporte également un dispositif d'acquisition 26, par exemple un ordinateur. Le dispositif d'auscultation 6 définit un plan d'essai PE. Ce plan d'essai PE est situé de préférence dans l'axe longitudinal X-X de l'ouvrage enterré et/ou est horizontal. De préférence, le plan d'essai PE est situé à mi-hauteur de la hauteur interne de l'ouvrage enterré 4. Le dispositif de frappe 20 est adapté pour frapper la surface de l'ouvrage enterré 4. Le dispositif de frappe 20 frappe sur la surface 12 à un emplacement de frappe EF. En l'occurrence, le dispositif de frappe 20 est un marteau 28, qui peut être un marteau instrumenté. Le dispositif de frappe 20 comporte également un capteur de force 30 disposé sur le marteau 28 et adapté pour délivrer un signal représentant la force appliquée par le marteau 28. Le capteur de force 30 est relié par une ligne de signal 32 au dispositif d'acquisition 26. La ligne de signal 32 est adaptée pour transmettre au dispositif d'acquisition 26 le signal représentant la force appliquée par le marteau 28. Ainsi, le dispositif d'acquisition 26 est adapté pour relever la force F(t) appliquée par le dispositif de frappe 20 sur la surface de l'ouvrage enterré. De plus, le dispositif de frappe 20 est muni d'un embout 34 en matière plastique disposé entre le marteau 28 et la surface de l'ouvrage enterré 4 sur laquelle est frappée l'embout 34 avec le marteau. Cet embout 34 permet de régler la durée de choc appliqué par le marteau 28 sur la surface de l'ouvrage enterré. La durée de choc est par exemple comprise entre 4 ms et 6 ms. Le marteau 28 peut exercer des efforts de 0 à 10 kN. Le premier dispositif de mesure 22 définit un axe central A-A et comporte une première tête de mesure 40 ainsi qu'une première canne 42. La première tête de mesure 40 est fixée à une extrémité de la première canne 42. L'autre extrémité de la première canne 42 s'applique sur la surface 14 de la paroi 10. La première tête de mesure 40 est munie d'un géophone 44 qui est adapté pour mesurer la vitesse de déplacement de la surface 12 de la paroi 8. La première tête de mesure 40 comporte en outre une pointe 48 et un ressort 50 adapté pour solliciter la pointe 48 contre la surface 12 de l'ouvrage enterré. Le géophone 44 est fixé à une base de la pointe 48. La première tête de mesure 40, plus précisément la pointe 48, s'applique contre la surface 12 de l'ouvrage enterré 4 à un premier emplacement de mesure EM1. Le géophone 44 est un géophone adapté pour mesurer la vitesse d'un déplacement horizontal et a un axe de mesure qui coïncide avec l'axe central A-A du premier dispositif de mesure 22. Le géophone 44 a de préférence une fréquence de résonance inférieure à 5 Hertz. Le géophone 44 est relié par une ligne de signal 52 au dispositif d'acquisition 26. Ainsi, le géophone 44 est adapté pour délivrer un signal représentant la vitesse du déplacement de la paroi 12 au dispositif d'acquisition 26, et ceci à l'emplacement de mesure EM1. Le deuxième dispositif de mesure 24 définit un axe central B-B et comporte une deuxième tête de mesure 60 ainsi qu'une deuxième canne 62. La deuxième tête de mesure 60 est fixée à une extrémité de la deuxième canne 62. L'autre extrémité de la deuxième canne 62 s'applique sur la surface 14 de la paroi 10. La deuxième tête de mesure 60 est munie d'un géophone 64 qui est adapté pour mesurer la vitesse du déplacement de la surface 12 de la paroi 8. La deuxième tête de mesure 60 comporte en outre une pointe 68 et un ressort 70 adapté pour solliciter la pointe 68 contre la surface 12 de l'ouvrage enterré. Le géophone 64 est fixé à une base de la pointe 68. La deuxième tête de mesure 60, plus précisément la pointe 68, s'applique contre la surface 12 de l'ouvrage enterré 4 à un deuxième emplacement de mesure EM2. Le géophone 64 est un géophone adapté pour mesurer la vitesse d'un déplacement horizontal et a un axe de mesure qui coïncide avec l'axe central B-B du deuxième dispositif de mesure 62. Le géophone 64 a de préférence une fréquence de résonance inférieure à 5 Hertz. Le géophone 64 est relié par une ligne de signal 72 au dispositif d'acquisition 26. Ainsi, le géophone 64 est adapté pour délivrer un signal représentant la vitesse du déplacement de la paroi 12 au dispositif d'acquisition 26, et ceci à l'emplacement de mesure EM2. La distance e2 entre les emplacements de mesure EM1, EM2 est d'au moins 0,5 m. Cette distance e2 est de préférence inférieure à 1,5 m. Dans l'exemple représenté, la distance e2 est de 1,0 m. Les emplacements de mesure EM1, EM2 sont décalés l'un de l'autre dans un sens axial de l'ouvrage, parallèlement à l'axe X-X. L'emplacement de frappe EF est situé à une distance e, de l'emplacement de mesure EM1 du premier dispositif de mesure. Dans l'exemple représenté, la distance e, est de 0,1 m. L'emplacement de frappe EF est situé dans le plan d'essai PE (voir Figure 2). L'emplacement de mesure EM1 est situé entre l'emplacement de frappe EF et l'emplacement de mesure EM2. Chaque emplacement de mesure EM1, EM2 est situé dans le plan de mesure PE. Les deux dispositifs de mesure 22, 24 sont placés de telle sorte que les cannes 42, 62 et les géophones 44, 64 sont disposés horizontalement. Ainsi, l'axe central A-A, B-B de chaque dispositif de mesure 22, 24 est situé dans le plan d'essai PE. Les axes centraux A-A, B-B sont disposés parallèlement l'un à l'autre. Le dispositif d'acquisition 26 est adapté pour relever les déplacements mesurés des premier 22 et deuxième 24 dispositifs de mesure. Dans le cas présent, le déplacement d1(t) de la surface 12 au premier emplacement de mesure EM1 est calculé en intégrant la vitesse v1(t) mesurée par le géophone 44 ; d1(t) = al f vl(t)dt ; où a, est un coefficient d'étalonnage. De même, le déplacement d2(t) de la surface 12 au deuxième emplacement de mesure EM2 est calculé en intégrant la vitesse v2(t) mesurée par le géophone 64; d2(t)=a2 f v2(t)dt ; où a2 est un coefficient d'étalonnage. Chacun des calculs est effectué par le dispositif d'acquisition 26. Le dispositif d'acquisition 26 est adapté pour calculer la raideur dynamique KD de l'ouvrage enterré selon la formule KD = Max[F(t)] où F(t) est la force appliquée par la Max[d1(t)] frappe du dispositif de frappe et d1(t) est le déplacement de la surface de l'ouvrage au premier emplacement de mesure EM1, causé par cette frappe du dispositif de frappe. Le dispositif d'acquisition 26 est également adapté pour calculer un taux de transmission de la déformation TD selon la formule TD = Max[d2(t)] Max[d1(t)] où di(t) est le déplacement de la surface de l'ouvrage au premier emplacement de mesure EM1 et d2(t) est le déplacement de la surface de l'ouvrage au deuxième emplacement de mesure EM2. Lorsque les deux dispositifs de mesure 22, 24 sont hors contact des parois de l'ouvrage enterré 4, ils ne sont pas fixés à un support qui définit la distance entre ces dispositifs de mesure. Ainsi, les dispositifs de mesure sont déplaçables indépendamment l'un de l'autre. Egalement, le dispositif de frappe 20 n'est pas fixé à un support qui définit la distance entre le dispositif de frappe 20 et les dispositif de mesure 22, 24. En conséquence, le dispositif d'auscultation peut être utilisé dans les conduits de faible taille intérieure ou de faible longueur. Le procédé d'auscultation de l'ouvrage enterré 4 comporte les étapes suivantes : a) frapper avec le dispositif de frappe (20) sur la surface de l'ouvrage à un emplacement de frappe (EF) ; b) mesurer la vitesse du déplacement de la surface (12) de l'ouvrage enterré causé par la frappe avec les premier et deuxième dispositifs de mesure respectivement à des premier EM1 et deuxième EM2 emplacements de mesure ; c) déterminer la force (F(t)) de la frappe sur la surface de l'ouvrage, par le capteur de force relié au dispositif de frappe ; d) calculer la raideur dynamique KD de l'ouvrage enterré : KD = Max[F(t)] Max[dl (t)] où F(t) est la force appliquée par la frappe du dispositif de frappe et di(t) est le déplacement de la surface de l'ouvrage au premier emplacement de mesure et/ou e) calculer un taux de transmission de la déformation TD = Max[d2(t)] Max[dl (t)] où di(t) est le déplacement de la surface de l'ouvrage au premier emplacement de mesure et d2(t)est le déplacement de la surface de l'ouvrage au deuxième emplacement de mesure. Avant l'étape a), on peut effectuer au moins une frappe d'adaptation et de préférence au moins trois frappes d'adaptation. A cet effet, pour chaque essai une série de plusieurs impacts successifs sont réalisés à l'emplacement de frappe EF afin de s'affranchir des effets d'adaptation plastique qui apparaissent sur les premiers impacts. Lors de chaque frappe d'adaptation, les données provenant des dispositifs de mesure 22, 24 et/ou du capteur de force ne sont pas exploitées. D'une manière générale, l'emplacement de frappe EF est situé à une distance e, du premier emplacement de mesure qui est inférieure à la distance e2 entre le premier et le 7 deuxième emplacement de mesure et le premier emplacement de mesure est situé entre l'emplacement de frappe EF et le second emplacement de mesure EM2. Ensuite, le dispositif d'auscultation est déplacé d'un pas qui est compris entre 1 à 10 m en fonction des dimensions de la zone à diagnostiquer. De plus, les essais d'auscultation sont effectués successivement sur les deux parois 8, 10 de l'ouvrage enterré 4. En variante, chaque géophone peut être remplacé par un autre dispositif de mesure de vitesse. REVENDICATIONS1.- Dispositif d'auscultation d'un ouvrage enterré, notamment visitable, du type comprenant un premier dispositif de mesure (22), caractérisé en ce que le dispositif d'auscultation comprend en outre: - un dispositif de frappe (20) adapté pour frapper une surface de l'ouvrage enterré; - un deuxième dispositif de mesure (24) adapté pour mesurer la vitesse du déplacement de la surface de l'ouvrage enterré causé par la frappe du dispositif de frappe ; en ce que - le premier dispositif de mesure (22) est adapté pour mesurer la vitesse du déplacement de la surface de l'ouvrage enterré causé par la frappe du dispositif de frappe ; et en ce que le dispositif d'auscultation comprend un dispositif d'acquisition (26) adapté pour relever les vitesses des déplacements mesurées par les premier et deuxième dispositifs de mesure (22 , 24). 2.- Dispositif d'auscultation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de frappe (20) comprend un marteau instrumenté (28) notamment muni d'un capteur de force (30) et d'un embout en matière plastique (34). 3.- Dispositif d'auscultation (26) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif d'acquisition est adapté pour relever la force appliquée par le dispositif de frappe sur la surface de l'ouvrage enterré. 4.- Dispositif d'auscultation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins l'un des premier ou deuxième dispositifs de mesure, et de préférence chacun des premier et deuxième dispositifs de mesure, comporte une tête de mesure (40, 60) munie d'un géophone (44, 64). 5.- Dispositif d'auscultation selon la revendication 4, caractérisé en ce que le ou chaque géophone (44, 64) est un géophone adapté pour mesurer la vitesse d'un déplacement horizontal. 6.- Dispositif d'auscultation selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que la ou chaque tête de mesure (40, 60) comprend une pointe (48, 68) reliée à un ressort (50, 70) adapté pour solliciter la pointe contre la surface de l'ouvrage enterré, et en ce que le géophone (44, 64) est fixé à une base de la pointe. 7.- Dispositif d'auscultation selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le ou chaque dispositif de mesure comporte une canne (42,62), et en ce que chaque canne est adaptée pour s'appliquer sur une paroi de l'ouvrage enterré. 8.- Ensemble d'un ouvrage enterré et d'un dispositif d'auscultation, l'ouvrage enterré définissant un axe longitudinal (X-X), caractérisé en ce que le dispositif d'auscultation (6) est un dispositif selon l'une des revendications précédentes, et en ce que la distance e2 entre les emplacements de mesure (EM1, EM2) des premier (22) et deuxième (24) dispositifs de mesure sur la surface (12) de l'ouvrage enterré est d'au moins 0,5 m et est de préférence inférieure à 1,5m. 9.- Procédé d'auscultation d'un ouvrage enterré au moyen d'un dispositif d'auscultation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant les étapes successives : a) frapper avec le dispositif de frappe (20) sur la surface de l'ouvrage à un emplacement de frappe (EF) ; b) mesurer la vitesse du déplacement de la surface (12) de l'ouvrage enterré causé par la frappe avec les premier et deuxième dispositifs de mesure respectivement à des premier (EM1) et deuxième (EM2) emplacements de mesure. 10.- Procédé selon la revendication 9 caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'étape suivante : c) déterminer la force (F(t)) de la frappe sur la surface de l'ouvrage, par un capteur de force relié au dispositif de frappe. 11.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que, l'emplacement de frappe (EF) est situé à une distance e, du premier emplacement de mesure qui est inférieure à la distance e2 entre le premier et le deuxième emplacement de mesure, et en ce que le premier emplacement de mesure (EM1) est situé entre l'emplacement de frappe et le second emplacement de mesure (EM2). 12.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que, avant l'étape a), on effectue au moins une frappe d'adaptation et de préférence au moins trois frappes d'adaptation. 13.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend au moins l'une des étapes supplémentaires suivantes : d) calculer la raideur dynamique KD de l'ouvrage enterré : KD = Max[F(t)] Max[dl (t)] où F (t) est la force appliquée par la frappe du dispositif de frappe et di(t) est le déplacement de la surface de l'ouvrage au premier emplacement de mesure et/ou e) calculer un taux de transmission de la déformation TD = Max[d2(t)] Max[dl (t)]où di(t) est le déplacement de la surface de l'ouvrage au premier emplacement de mesure et d2(t)est le déplacement de la surface de l'ouvrage au deuxième emplacement de mesure.