Détection des cavités minières par sismique réflexion haute résolution (SHR). Cas d'une mine de charbon

National audienceL'étude présentée ici s'inscrit dans le cadre d'un programme de recherche sur l'analyse, la prévention et la maîtrise des mouvements de terrains liés à la présence de cavités souterraines, financé par le Ministère de l'Aménagement du Territoire et de l'Environnement. L'un des volets de ce programme est consacré notamment à l'évaluation des techniques nouvelles pour la Localisation et la Reconnaissance de l'Etat des Cavités Souterraines. La technique de la Sismique réflexion Haute Résolution (SHR) a été testée sur le site sous-miné de Gréasque (Provence). L'application de la SHR sur ce site a permis d'atteindre des profondeurs d'investigation variant de 10 à 200 m, avec une résolution (latérale et verticale) de l'imagerie SHR satisfaisante au regard des objectifs. Depuis une dizaine d'années, la sismique réflexion haute résolution a connu un vaste champ d'application dans des contextes géologiques différents et pour des objectifs variés. Dans la plupart des cas expérimentaux, la SHR a fait preuve d'un potentiel prometteur pour la détection des cavités souterraines dans le domaine minier et celui du Génie Civil. Ce papier présente la synthèse des résultats d'une expérimentation SHR réalisée sur le site de Gréasque et plus particulièrement dans la zone dite de " Rocher Bleu " caractérisée par la présence d'une ancienne mine de charbon souterraine exploitée par chambres et piliers. L'analyse d'un grand profil 2D réalisée à l'aplomb de cette zone a permis d'identifier les réflecteurs sismiques des différentes couches traversées par le profil SHR, les zones vierges et exploitées ainsi que la trace d'un ancien effondrement. Les résultats obtenus confirment le potentiel de la technique SHR pour l'auscultation des ouvrages souterrains et notamment pour la localisation et la caractérisation des cavités souterraines

Détection et reconnaissance de l'état des cavités souterraines par sismique réflexion haute résolution (SHR)

L'évaluation du risque d'effondrement dans les zones contenant des cavités naturelles (dissolution de gypse, calcaire) ou anthropiques (carrière et mines exploitées) est complexe. La connaissance des caractéristiques et le comportement à long terme des cavités souterraines représentent une information importante pour le contrôle de ces phénomènes d'effondrements. Les recherches portant sur les techniques géophysiques visant à détecter les cavités souterraines sont toujours d'actualité. Parmi ces techniques, la sismique réflexion haute résolution a fait l'objet, ces dernières années, d'un large champ d'application pour l'imagerie du sous-sol proche (domaine des hautes fréquences). L'étude présentée ici s'inscrit dans le cadre d'un programme de recherche sur 1'analyse, la prévention et la maîtrise des mouvements de terrains liés à la présence de cavités souterraines, financé par le Ministère de l'Aménagement du Territoire et de l'Environnement. Une démarche d'évaluation précise de la technique SHR a été conduite. Elle est basée sur une expérimentation d'un site sous-miné et inaccessible, mais pour lequel des informations liées à l'exploitation minière et à la géologie étaient disponibles. Le site sous-miné sélectionné est situé en Provence près de la commune de Gréasque

CONTRIBUTION DES TIC A LA DURABILITE DES ORGANISATIONS LOGISTIQUES ET DE TRANSPORT

International audienceThe recent revision of the White Paper of transport in 2006 supports the co-modality for the sustainable transport, that is to say " the efficient use - either remotely or combined - of various ways of transportation " (CCE, on 2006). The mastery of information which is in the heart of the co-modality development is made possible thanks to new management systems. At least this is the bet of intelligent freight that encourages the application of new technologies to infrastructure and materials. In fact, logistic and transport services offer has grown, nowadays they involve more and more operations that have an "informative" side. However, their use by the firms within their logistic strategies depends on a palette of factors, such as: - The firm's constraints related to the micro-economic optimization in terms of costs and time; - The imposed constraints for the middle-economic level trough the relations with the other actors of the productive system (in particular the customers). Hence, there is a variety of logistic and transport strategies that will need different services. Moreover, the choices in favour of durability may be very different and mobilize specific controlling levers. Consequently, the influence of transport intelligent systems will be very changing- La récente révision du livre Blanc des transports en 2006 prône comme option de transport durable la co-modalité, autrement dit " le recours efficace à différents modes de transport isolément ou en combinaison " (CCE, 2006). La maîtrise de l'information, rendue possible grâce à de nouveaux systèmes de gestion, est au cœur du développement de la co-modalité. C'est en tout cas le pari du fret intelligent, qui soutient l'application aux infrastructures et aux matériels des nouvelles technologies. De fait, l'offre de services logistiques et de transport a évolué, et intègre de plus en plus d'opérations de nature " informationnelle ". Toutefois, leur mobilisation par les firmes dans le cadre de leurs stratégies logistiques dépend d'autres facteurs, parmi lesquels : - les contraintes tenant à l'optimisation micro-économique en termes de coûts et de temps pour la firme ; - les contraintes imposées au niveau méso-économique par les relations avec les autres acteurs du système productif (et notamment les clients). C'est pourquoi il existe une diversité de stratégies logistiques et de transport, qui vont appeler des besoins de services différents. De même, les choix en faveur de la durabilité pourront être très différents et mobiliser des leviers spécifiques. Dès lors, l'influence des systèmes de transport intelligents sera très variable

Detection of underground Marlpit mine using high resolution seismic

International audienceThis paper presents examples of application of high resolution reflection seismic for the detection and location of underground marlpit quarries in the region of haute-Normandie (north-west France) . Since some of these voids are unknown they represent a real danger both for population and building activities. The experiments are carried out at three sites with similar geological setting but differing in depth of voids (30-45 m), and in ground absorption (inelastic attenuation). For each site an explosive source is used. An additional survey is performed using new portable high resolution P wave vibrator, over one of the profiles. This provides an interesting comparison concerning the choice of the source type. In spite of high ground absorption and natural irregularities of the geological structure, the results show that the detection of marlpit underground quarries, often considered as unresolved, is possible

CONTRIBUTION DES TIC A LA DURABILITE DES ORGANISATIONS LOGISTIQUES ET DE TRANSPORT

- La récente révision du livre Blanc des transports en 2006 prône comme option de transport durable la co-modalité, autrement dit " le recours efficace à différents modes de transport isolément ou en combinaison " (CCE, 2006). La maîtrise de l'information, rendue possible grâce à de nouveaux systèmes de gestion, est au cœur du développement de la co-modalité. C'est en tout cas le pari du fret intelligent, qui soutient l'application aux infrastructures et aux matériels des nouvelles technologies. De fait, l'offre de services logistiques et de transport a évolué, et intègre de plus en plus d'opérations de nature " informationnelle ". Toutefois, leur mobilisation par les firmes dans le cadre de leurs stratégies logistiques dépend d'autres facteurs, parmi lesquels : - les contraintes tenant à l'optimisation micro-économique en termes de coûts et de temps pour la firme ; - les contraintes imposées au niveau méso-économique par les relations avec les autres acteurs du système productif (et notamment les clients). C'est pourquoi il existe une diversité de stratégies logistiques et de transport, qui vont appeler des besoins de services différents. De même, les choix en faveur de la durabilité pourront être très différents et mobiliser des leviers spécifiques. Dès lors, l'influence des systèmes de transport intelligents sera très variable.transport ; logistique ; systèmes productifs ; développement durable ; technologies de l'information et de la communication

Détection des marnières de Haute Normandie par sismique haute résolution

National audienceThis paper presents examples of application of the high resolution reflection seismics for the detection and localisation of underground voids which are old explorations of marl and chalk in Upper Normandy region in France. The voids occur at depths of 35-40 m. The survey is conducted using the classical impulsive down-hole source and the new portable high résolution P wave vibrator. The results show that detection is possible, reliable and precise.Ce papier présente des exemples d'application de la sismique haute résolution à la détection et localisation des cavités souterraines qui résultent d'exploitation de marne et craie dans la région de Haute Normandie. Les vides se trouvent à profondeurs 35 - 40 m. L'investigation est réalisée avec des sources classiques (impulsionnelles) ainsi qu'avec un nouveau mini-vibrateur de haute résolution à ondes P. Les résultats démontrent que la détection est possible, fiable et précise

Induced seismicity in a salt mine environment evaluated by a coupled continuum-discrete modelling

International audienceWith the objective to better understand the induced microseismicity in a salt mine environment due to an underground solution mining, an in situ experiment is undertaken by GISOS in the Lorraine salt basin. The overburden overlying the salt cavity is characterized by the presence of two competent layers where most microseismic events are expected. This paper presents a coupled continuum-discrete modelling to simulate the mechanics of fracture initiation and propagation in the rock mass overlying the cavity: discrete approach for the competent layers and continuum approach for marls, salt and other rocks and soils. For the competent layers, numerous calibrations of the model microparameters based on the laboratory results are firstly performed. The first coupled modelling results suggest that the mechanism of fracturing in the competent layers is predominantly tensile as it could be expected. The results also show that the microseismic events associated to the progressive damage in the competent layers through microcraks development can be modelled. This opens interesting perspectives to assess the feasibility of seismic monitoring of underground cavities by comparing, in the future, the numerical modelling results with the recorded seismicity of the study area.Dans l'objectif de mieux comprendre la microsismicité induite dans des mines de sel, une expérimentation in situ a été entreprise par le GISOS sur une cavité saline de la région Lorraine. Le recouvrement est caractérisé par la présence de deux bancs raides dans lesquels l'essentiel de l'activité microsismique est attendue lors de la reprise de l'exploitation. Ce papier présente une modélisation basée sur une approche couplée : continue (pour les marnes et le sel) et discrète (pour les bancs raides) pour évaluer les mécanismes de développement des fractures dans le recouvrement. De nombreuses calibrations des microparamètres du modèle discret à partir des paramètres macroscopiques ont été nécessaires. Les résultats de la modélisation montrent que le mécanisme de fracturation dans les bancs compétents résulte essentiellement d'efforts en traction. Les premiers résultats montrent aussi que les évènements microsismiques peuvent très bien être mesurés à travers la formation des microfissures. Ceci ouvre des perspectives intéressantes pour des confrontations avec les mesures qui seront enregistrées lors de l'effondrement provoqué

Induced seismicity monitoring of an underground salt cavity under a transient pressure experiment

International audienceWithin the framework of a research project launched to assess the feasibility of seismic monitoring of underground growing cavities, this specific work focus on the analysis of the induced microseismicity generated by a controlled pressure experiment recently carried out in a salt mine environment. A local seismic array has been installed over a stable underground cavity within a salt layer located in the Lorraine basin (north-east France). The array includes four 3D components and three 1D component geophones deployed at depths between 30 m to 125 m in cemented boreholes drilled in the vicinity of the study area. The underground cavity under monitoring is located within a salt layer at 180 m depth and it presents a rather irregular shape that can be approximated by a cylindrical volume of 50 m height and 180 m diameter. Presently, the cavity fully saturated with brine inducing a significant pressure on its walls (~2.5 MPa) to keep the overburden mechanically stable. Nevertheless some small microsesimic events were recorded by the array and analysed (~500 events in two years of recording). In October 2005, a controlled pressure transient experiment has been carried out in the cavity in order to analyse the mechanical response of the overburden by tracking the induced microseismicity. The recorded events are mainly grouped in clusters of 3 to 30 seconds of signal duration with non-emergent first arrivals and rather low frequency content (between 20 to 120 Hz). Some of these events have been spatially located by travel-time picking close to the actual cavity and its immediate roof. Preliminary spectral analysis suggests sources possibly related to resonant fluid-filled cracks, and/or cavitations due to the dynamic excitation of the brine-filled cavity. Rock-debris falling into the cavity from delamination of clayey marls in the immediate roof is possibly another source of seismic excitation. No clear evidence of classical brittle ruptures in the competent layers of the overburden has been observed up to now. Current work is focused on the discrimination of all these possible mechanisms to better understand the damage processes within the rock mass

Sollicitations sismiques dues aux exploitations minières : amplification des ondes en surface (et vibrations des structures)

National audienceL'objectif de ce travail est d'analyser l'impact des secousses induites par les exploitations minières sur les structures situées en surface. Du fait des conditions géologiques locales, le mouvement créé par les secousses peut parfois être amplifié de façon importante en surface (effet de site). A partir d'une modélisation numérique du problème, l'amplification du mouvement est analysée pour différentes formes de remplissages sédimentaires et des contrastes de propriétés entre couches variables. Les valeurs de fréquences fondamentales (i.e amplification maximale) sont comparées à des résultats antérieurs

A large scale continuum-discrete numerical modelling : application to overburden damage of a salt cavern

International audienceWith the objective to better understand the evolution of overburden damage on top of an underground solution mining, an in-situ experiment is undertaken above a salt cavity in the Lorraine region (NE of France). The overburden overlying the salt cavity is characterized by a competent layer where most brittle damage, with the associated microseismicity, is expected. This work presents a coupled continuum-discrete modelling approach to simulate the mechanics of fracture initiation and propagation in the rock mass, a continuum approach for the marls and salt layers, and a discrete micromechanical approach for the competent layer. A methodology of a large scale coupled continuum-discrete modelling is proposed and applied to the site of Cerville-Buissoncourt. The numerical verification of the hybrid approach response is achieved by comparing the results with those from the fully continuum model at the site scale when the competent layers behave elastically. The first results of a large scale modelling based on the hybrid approach suggest that the fracture mechanisms in the competent layers are predominantly tensile. Finally, these explicit microcracking simulations open interesting perspectives for comparison with the observed microseismicity of the study area (transient pressure experiment or future final collapse).Dans l'objectif de mieux comprendre la microsismicité induite dans des mines de sel, une expérimentation in situ a été réalisée sur une cavité saline de la région Lorraine (Nord-Est de France). Le recouvrement est caractérisé par la présence d'un banc raide dans lequel l'essentiel de l'activité microsismique est attendue lors de la reprise de l'exploitation. Ce papier présente une modélisation basée sur une approche couplée : continue (pour les marnes et le sel) et discrète (pour les bancs raides) pour évaluer les mécanismes de développement des fractures dans le recouvrement. Une méthodologie de modélisation à grande échelle couplant les approches continue et discrète a d'abord été proposée, puis appliquée au site de Cerville-Buissoncourt. La validation numérique de cette approche hybride est réalisée par comparaison avec la réponse d'un calcul continu à l'échelle du site. Les premiers résultats de cette modélisation hybride à grande échelle montrent que les mécanismes de fracturation prédominants dans les bancs raides restent les tractions. Ceci ouvre des perspectives intéressantes pour des confrontations avec les mesures qui seront enregistrées lors de l'effondrement provoqué (essai de pression, future effondrement après la reprise de l'exploitation)