Surveillance d’un tunnel avec des jauges optiques

Elles sont au coeur même de nos infrastructures : dans nos grandes villes, sur nos montagnes et sous l'eau. Et dans nos tunnels qui permettent de nombreuses liaisons et raccourcissent les distances. Mais sont-ils vraiment sûrs ?

Aujourd'hui, des systèmes de surveillance modernes permettent la surveillance des tunnels. En cela, la technologie des jauges et capteurs à réseaux de Bragg joue un rôle important.

Dans un tunnel, les déformations mécaniques peuvent présenter un énorme risque en matière de sécurité. Particulièrement sur le tunnel lui-même ou bien pour les structures à proximité pendant des travaux de construction ou de réhabilitation sur le chantier. Il est donc essentiel de pouvoir vérifier rapidement et de manière sûre la stabilité de l’ouvrage et des structures.

Pour choisissant correctement la bonne technologie de mesure pour cette surveillance de tunnel, il est nécessaire de se poser quelques questions et relever un certain nombre de défis :

  • Les jauges et capteurs pourront-ils délivrer le signal de mesure exigé durant toute la période prévue, à court terme mais aussi à long terme sur plusieurs années ?
  • Dans les tunnels, il est courant d’employer de longs câbles. Par conséquent, la qualité du signal de mesure doit être garantie même sur de longues distances.
  • Le système de surveillance peut-il être installé, si possible, sans affecter le trafic à l’intérieur du tunnel ?
  • Et, naturellement, question fondamentale : Quelles grandeurs doivent être mesurées et quelles fonctions doivent être disponibles par exemple, une fonction de déclenchement d’une alarme en cas de problème ?

Pour tout cela, les techniques de mesure optique, basée sur le principe des réseaux de Bragg, se sont fortement développées comme une excellente alternative aux systèmes de surveillance conventionnels depuis ces dernières années.

Fibre à réseaux de Bragg = Solution optimale

Les jauges à réseaux de Bragg mesurent des grandeurs telles les contraintes. En plus de son  exceptionnelle stabilité dans le temps, cette technologie offre un énorme autre avantage : elle  permet de transmettre les valeurs de mesure sur de très longues distances, pratiquement aucune perte du signal. En outre, une seule fibre optique peut recevoir plusieurs réseaux de Bragg, de ce fait l’installation du système de surveillance peut se faire plus facilement réduisant. C'est un aspect crucial, lorsqu’il s’agit de tunnel de plusieurs kilomètres.

« SysTunnel » de HBM FiberSensing est la solution parfaitement adaptée à ce type d’application. Les utilisateurs profitent ainsi pleinement des nombreux avantages offerts par la technologie des réseaux de Bragg. Leurs tunnels sont réellement surveillés.

SysTunnel

SysTunnel se compose des éléments suivants :

  1. de jauges pour mesurer les contraintes et les températures. Elles sont installées sur le pourtour d'une barre métallique (constituant un cercle). Ces « capteurs anneaux » peuvent être installés dans différentes sections du tunnel et sont reliés entre eux par les fibres optiques.

  2. d'interrogateurs pour acquérir les signaux 
  3. un logiciel pour le traitement des données

 

 

Principe du système SysTunnel
Disposition des jauges
Jauge optique soudable

La méthode MEMCOT est utilisée pour déterminer fidèlement les déformations géométriques

SysTunnel utilise la méthode MEMCOT pour effectuer à la fois les mesures et les calculs. MEMCOT signifie Extensometric Method for Monitoring Convergences des tunnels.

La méthode, provenant de la théorie des matériaux, permet la vérification continue des déplacements des parois du tunnel. Ceci se fait en mesurant les déformations tout le long de la voute du tunnel et leurs variations dans le temps. Le modèle mathématique permet la modélisation des décentrements radiaux et des déplacements qui sont essentiels à la surveillance d’un tunnel en se basant sur les contraintes axiales mesurées.

Dans la pratique, cette approche offre beaucoup d'avantages : avec la méthode MEMCOT les données sont prises à chaque point de mesure, les variations géométriques de chaque section peuvent donc être déterminées. Contrairement aux autres méthodes de surveillance qui supposent que le mouvement dans le tunnel soit symétrique (ce qui n'est pas toujours le cas), avec SysTunnel les opérateurs peuvent déterminer la forme exacte de la déformation qui ne peut être fait avec les systèmes conventionnels de surveillance.

Installation d'une jauge...
... à l'intérieur du tunnel.

Mesure optique dans les tunnels : Utilisation avantageuse

SysTunnel est adapté pour une surveillance longue durée et à des cycles de mesure plus courts. Le système peut être utilisé lors d’opérations régulière d’entretien comme dans le tunnel de Rossio et celui du métro de São Paulo.

Important pour des utilisateurs : Une fois installé, SysTunnel est vraiment un système de surveillance extrêmement fiable en usage continu. Il permet « non seulement » d’acquérir les données de mesure dans le temps, mais permet également de configurer des alarmes automatiques pour détecter des changements cruciaux de la géométrie de tunnel.

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Vous trouverez plus d'information dans notre Note d'application : Optical Monitoring System for Strain and Convergence Measurement (PDF).

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