SYSTEME INCLINOMETRIQUE – TASSOMETRIQUE 3D : PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT ET D’INSTALLATION

Fonctionnalités, Applications et Fonctionnement 

Les inclinomètres sont des instruments géotechniques très importants qui aident à mesurer avec précision une variation dans le temps d’une inclinaison, d’un cisaillement. Ces équipements sont généralement utilisés sur des structures telles que ; murs de soutènement, parois moulées, pieux, bâtiments de grande hauteurs, talus naturels, etc.

Dans cet article, nous nous penchons sur la dernière innovation de notre fabriquant Encardio-Rite. Il s’agit d’un équipement géotechnique jamais vu auparavant appelé ;

Systéme Inclinomètrique / Tassomètrique 3D (In-place 3D Inclinometer Settlement System).

Voyons de quoi il s’agit.

 

Introduction 

Le modèle Systéme Inclinomètrique / Tassomètrique en Place EAN-61MS est conçu pour mesurer et surveiller des mouvements latéraux, et également des tassements/gonflement, du sol sous une paroi ou une structure. Ce système combiné, est très utile pour l’analyse du comportement d’un sol, pendant des phases de travaux telles que, des terrassements, remblaiements, mais aussi pour la surveillance de murs de soutènement, parois moulées, fondations profondes, tunnels, barrages. L’objectif principal de ce système étant de fournir des informations sur les zones de danger potentiel, le suivi des déformations, et l’efficacité des mesures de contrôle de la construction.

Ce nouvel instrument innovant trouve également une large application dans la surveillance des zones de glissement de terrain.

Une des applications de cet instrument géotechnique est l’observation du comportement des mouvements du sol en place, mais aussi avant, pendant et après la construction d’un bâtiment ou d’un ouvrage de Génie Civil.

Cet équipement s’il est équipé d’un enregistreur de données automatique permet de connaitre les déformations selon des fréquences d’enregistrement journalières, hebdomadaires ou mensuelles préprogrammées. La restitution de ces données aide à anticiper toutes prises de décision, pour des conditions potentiellement dangereuses qui pourraient avoir un impact sur la sécurité, la stabilité de la structure.

La caractéristique la plus attrayante du système IPIS est : ECONOMIQUE. il permet la mesure simultanée d’un mouvement transversal (dans les deux axes) et d’une variation altimétrique et ce, dans un seul et même forage. A ce jour cela n’est pas possible avec les instruments actuellement disponibles sur le marché.

 

Applications : Où est-il utilisé ?


  1. L’instrument est couramment utilisé pour mesurer le mouvement latéral, ainsi que le tassement/gonflement des remblais dans des zones de glissement de terrain, au-dessus des barrages, des autoroutes, des terrassements, des structures, etc.
  2. L’inclinomètre en place trouve une application dans la surveillance de la déformation des remblais, des murs de soutènement, etc.
  3. Il est également utilisé pour le contrôle de la stabilité, d’une construction, d’un ouvrage mais aussi pour la surveillance des mouvements du sous-sol pouvant être provoqué par la construction d’un tunnel ou de toute autre excavation.

 

Caractéristiques – Système inclinomètre 3D


  1. Mesure le profil en 3D complet (Axes, X-Y-Z) du tube dans le forage
  2. Mesure fiable, précise et très facile à analyser
  3. Conçu avec des matériaux robustes et fiables
  4. Permet la réutilisation de l’ensemble du système, sa reconfiguration dans un autre forage ou un projet différent
  5. Offre une excellente stabilité de température
  6. Permet une connexion facile à nos enregistreurs de données avec un logiciel de configuration extrêmement simple et convivial.

 

Comment cela fonctionne – Aperçu ?

Voici comment fonctionne le système inclinomètre / tassomètre 3D en place.

Ce système IPIS s’installe dans une série de tubes inclinomètrique ABS, dont les manchons de couplage sont télescopiques. Ils sont installés soit dans un forage ou intégrés dans une structure en béton pendant la construction ou peuvent également être fixés sur une façade verticale d’une structure achevée. Les tubes ABS sont équipés d’anneaux d’aimant spéciaux à intervalles réguliers.

Le système IPIS est composé d’une série de sondes qui sont placées dans les tubes de l’inclinomètre à intervalles régulier pour mesurer la zone de mouvement. Chaque sonde contient un capteur MEMS biaxial de haute précision pour surveiller l’inclinaison ou le mouvement latéral (X-Y), et également équipé d’un capteur magnétique pour la surveillance du tassement ou du soulèvement (mouvement vertical – Z). Le tout étant placé dans une enceinte imperméable à l’eau en acier inoxydable

Chaque sonde est également équipée de roues pivotantes à ressorts qui sont reliées les unes aux autres grâce à des tiges de montages de différentes longueurs. L’ensemble de cette chaine étant introduite à l’intérieur des rainures présentes dans les tubes ABS de l’inclinomètre.

La longueur des tiges d’espacement mise en œuvre détermine la distance entre chaque sonde. La surveillance de chaque segment est ainsi mesurée.

Le manchon ABS du tube inclinomètrique possède une plage de déplacement de 100mm, ce qui permet de mesurer le tassement/soulèvement attendu. Trois repères sont indiqués sur le manchon, qui sont les deux extrémités et le milieu pour faciliter le réglage.

Un réglage basique de 5 mm / 50 mm / 75 mm et un réglage fin de 50 mm (± 25 mm) sont positionnés sur le manchon télescopique pour le positionnement de l’aimant araignée.

 

Il y a plusieurs avantages d’utiliser des sondes numériques à la place de sondes analogiques conventionnelles.

  • Dans le cas d’une utilisation de sondes analogiques, il est parfois onéreux et complexe d’acheminer l’ensemble des câbles des capteurs (un chemin de câble par capteur) en tête de forage. Cette configuration augmente le poids de l’assemblage, et peut limiter ainsi le nombre de capteurs qui peuvent être utilisés dans un seul forage.
  • C’est pour cette raison, que l’utilisation d’une sonde 3D, équipé du protocole SDI 12 (montage des sondes en série avec un seul corps de câble), est optimale. Cette chaine de montage n’est pas restrictive lorsqu’il s’agit d’accueillir un plus grand nombre de câbles de connexions à l’intérieur du forage.

Le système IPIS, permet l’utilisation d’un seul câble à 3 conducteurs pour le montage et la connexion entre les sondes, positionnées en série. La chaine étant ensuite directement connectée au datalogger, sans multiplexeur, en tête de tube.

D’un point de vue économique, même si les sondes numériques sont plus couteuses, l’économie en termes de montage (simplicité) et de matériel (câblage et multiplexeurs) sont un réel atout vis à vis des sondes analogiques.

 

Le Principe de la mesure avec le système IPIS

A la suite de l’installation de l’équipement des tubes ABS et des bagues magnétiques, une sonde magnétique manuelle doit être utilisée pour mesurer précisément, depuis la tête du tube l’emplacement des aimants montés sur les tubes ABS. Une fois ces emplacements connus, le montage de la chaine de capteur peut être ajusté à l’aide des tubes de montage extensibles afin de positionner les capteurs aux niveaux des bagues magnétiques. Le calage des sondes dépend également de l’évolution des mouvements attendus sur le site (tassement = allongement ou gonflement = remonté).

Lorsqu’il y a un mouvement souterrain dans le sol, il entraîne un déplacement dans le tube de l’inclinomètre. Ce déplacement provoque un changement dans l’inclinaison des capteurs d’inclinaison en place. Le signal de sortie du capteur détermine une variation angulaire, qui est proportionnelle à la variation, c’est-à-dire à l’angle d’inclinaison par rapport à la verticale.

S’il y a un tassement ou un soulèvement en cours, ce paramètre est mesuré à l’aide du changement de position entre les capteurs magnétiques sans contact et les anneaux d’aimant placés à l’extérieur du tube ABS. La mesure du tassement, soulèvement enregistré par chaque capteur doit ensuite être recalée par rapport à une référence connue qui peut être soit un aimant de référence situé en fond de tube ou en tête.

Pour calculer la déformation de l’inclinomètre, soustrayez l’écart initial par rapport à l’écart actuel. Il est également possible d’obtenir l’ensemble du profil de déformation du tube à condition qu’une extrémité de ce dernier soit dite « encastré ou fixe ».

Les différents profils mesurés peuvent ensuite être comparés pour obtenir un déplacement latéral (X-Y) du tube ainsi qu’un déplacement altimétrique (Z) à différentes profondeurs et sur une période de temps.

Cela nous amène à la fin de notre blog sur inclinomètre 3D en place / système de tassement. J’espère que cela vous a aidé à mieux comprendre le processus et le fonctionnement des instruments décrit dans ce blog.

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