The interferometry technics applied on residual subsidence analysis measurement of closure coal mines, example from Nord-Pas-de Calais coal mine, France

International audienceThis paper describes the residual movements associated with deep coalmines (France). The Nord-Pas-de Calais basin has been monitored since 10 years by traditional method. The interferometry technics are applied on Nord-Pas-de-Calais coal basin. In this study, both differential SAR Interferometry (DINSAR) and Persistent Scaterrers Interferometry (PSI) are used to estimate the induced deformations during 12 years (1992 to 2004) after the end of exploitation. 88 images of ERS scenes, distributed on two adjacent tracks, are processed, using DIAPASON software for DInSAR and GAMMA-IPTA for PSI. The area undergoes high temporal decorrelation due to the high amount of vegetation. Deformations are well detected; they present low amplitude with a maximum rate of only 1 cm/year during 7 years after the end of the exploitation. They show a good agreement with the traditional methods of levelling. A robust methodology can be developed to use Interferometry for surveying surface above abandoned minesL'article décrit les mouvements résiduels induit par l'exploitation de mines de charbon profondes (France). La surface est suivie depuis plus que 10 ans par la méthode de nivellement classique. La méthode d'interférométrie a également été utilisée dans le basin du Nord et du Pas-de-Calais, les deux techniques (SAR et PSI) ont été utilisées pour estimer les mouvements résiduels durant 12 ans (1992-2004) après l'arrêt de l'exploitation. 88 images de ERS ont été analysées en utilisant le code DIAPASON pour la méthode DInSAR et le code GAMMA-IPTA pour la méthode PSI. La zone étudiée est caractérisée par une couverture végétale très dense, ce qui induit une forte décorrélation temporelle. Les mouvements ont été bien détectés, ils présentent une amplitude de 1 cm/an pendant les 7 ans après l'arrêt des travaux miniers. Les résultants de l'interférométrie ont montré une cohérence avec les mesures par la méthode de nivellement traditionnel. Une méthodologie robuste peut-être développée pour suivre les mouvements induits par les exploitations minières abandonnée

High intensity linac driver for the SPIRAL-2 project : Design of superconducting 88 MHz quarter wave resonators (beta 0.12), power couplers and cryomodules

ACCInternational audienceA Superconducting Linac Driver, delivering deuterons with energy up to 40 MeV (5 mA) and heavy ions with energy of 14.5 MeV/u (1 mA ), is proposed for the Spiral-2 radioactive beams facility. For the high energy section of the linac, a superconducting 88 MHz Quarter Wave Resonator (beta 0.12) has been designed and the optimisation of RF and mechanical performances will be presented. Based on the present state-of-art of the Superconducting RF technology, maximum electric surface field of 40 MV/m and magnetic surface field of 80 mT, have been adopted which should allow to reach an accelerating field of 7 MV/m (energy gain 3 MeV per resonator). A first complete prototype is under construction. The high intensity deuteron beam specifications have imposed the design of an original power coupler (maximum power 20 KW). The RF, mechanical, and thermal characteristics will be presented. The design of the cryomodule for this high energy section, integrating two QWR with its associated equipments (couplers, tuners, helium tanks), will be presented

HYDROGEOBAT : Impacts géologiques et géotechniques des mouvements de nappes phréatiques sur le bâti: analyse, mesure, simulation, prévention. Rapport final

285 p.En contexte de plaine alluviale, l'hydrodynamique des nappes d'eau souterraines joue un rôle important dans le processus d'inondation. De plus, dans un environnement urbain, les conditions d'occupation du sous-sol : parkings souterrains, galeries diverses, etc. modifient considérablement les conditions d'écoulement, constituant généralement des obstacles. Le principal objectif du projet HYDROGEOBAT a été l'analyse des divers impacts géotechniques sur les constructions (fondations de bâtiments et ouvrages souterrains) qui résultent de fluctuations des niveaux piézométriques, spécialement en contexte d'inondation. Les applications réalisées concernent la ville de Paris. La méthodologie mise en oeuvre, de caractère transdisciplinaire, peut être décrite en cinq étapes. Dans une première étape, une synthèse portant sur les différents processus impliqués dans les interactions entre eaux souterraines et ouvrages a été réalisée. Les processus sont, par exemple, les impacts des fluctuations de niveaux piézométriques sur les caractéristiques physico-chimiques, hydro-mécaniques et géotechniques des sols, la modification de la stabilité interne de matériaux granulaires soumis aux forces d'écoulement, le gonflement ou le retrait de sols argileux, la réactivation de fontis, etc. Dans une deuxième étape, on a choisi un ensemble de situations types dans Paris, avec des contextes variés sur le plan géologique et hydrogéologique, et sur le type de structures souterraines, leurs positions par rapport à la Seine et leurs interactions avec les eaux souterraines. Puis, dans une troisième étape, des simulations numériques hydrogéologiques variées, prenant en compte diverses conditions hydrauliques aux limites, différents scénarios de crue, différentes positions de structures souterraines, ont été réalisées grâce à plusieurs types d'outils de modélisation. L'objectif a été d'analyser les réponses de systèmes hydrogéologiques (incluant les modifications anthropiques des aquifères, telles que des obstacles représentés par des structures linéaires : galeries et tunnels) à différentes sollicitations hydrauliques associées à des contextes de crue. Des analyses paramétriques ont permis de souligner le rôle des conditions aux limites, l'influence des aménagements souterrains, les interactions entre le contexte géologique originel et les modifications apportées par l'homme. Les résultats des approches hydrogéologiques ont été utilisés pour les simulations géomécaniques dans une quatrième étape. Ces simulations numériques ont permis d'illustrer les conséquences sur le plan mécanique des fluctuations de niveaux piézométriques dans un environnement urbain, en contexte de crue. Puis, dans une cinquième étape, les analyses et mesures d'impacts passés sur les constructions, en rapport avec des situations de crue, ont été étudiés grâce aux techniques interférométriques radar. Les faibles déplacements de surface ont été mesurés par l'interférométrie différentielle radar satellitaire DinSar et l'interférométrie PSI (Persistent Scatterer Interferometry). Pour cette application, des images SAR d'archive sélectionnées pour différentes dates depuis 1992 ont été utilisées, mais la technique PSI est apparue la plus intéressante compte tenu de la présence de nombreux réflecteurs radar en milieu urbain. Les données hydrogéologiques fournies par IGC-Ville-de-Paris ont été utilisées pour l'analyse des différents résultats obtenus soit par les simulations numériques, soit par les techniques interférométriques. Finalement, le projet HYDROGEOBAT a permis d'étudier plusieurs facettes du sujet, très ouvert, concernant les impacts des mouvements de nappes phréatiques sur le bâti. Les rôles et les limites de la modélisation ont été précisés au travers de différentes approches. Le champ d'application des techniques interférométriques (méthode PSI) pour les mesures des faibles déplacements a été cerné. Quelques difficultés qu'il convient de surmonter doivent être soulignées : 1) un réseau piézométrique de qualité, renforcé par rapport à l'actuel, est nécessaire à Paris et en banlieue ; 2) une base de données relative aux éléments naturels et artificiels constituant le sous-sol de Paris doit être élaborée sous SIG ; 3) un modèle hydrogéologique de Paris et sa banlieue, plus élaboré, est nécessaire ; 4) de nouveaux instruments satellitaires bientôt disponibles devraient permettre d'améliorer notre analyse des faibles déplacements au sol, en rapport spécialement avec les mouvements de nappe phréatique. Ainsi, le projet HYDROGEOBAT a permis d'apporter une contribution aux objectifs annoncés et d'améliorer de ce fait nos techniques de prévention concernant le risque d'inondation. L'approche pluridisciplinaire a permis de renforcer le savoir-faire des équipes concernées qui prévoient de poursuivre cette coopération

Slider-Block Friction Model for Landslides: Application to Vaiont and La Clapiere Landslides

Accelerating displacements preceding some catastrophic landslides have been found empirically to follow a time-to-failure power law, corresponding to a finite-time singularity of the velocity $v \sim 1/(t_c-t)$ [{\it Voight}, 1988]. Here, we provide a physical basis for this phenomenological law based on a slider-block model using a state and velocity dependent friction law established in the laboratory and used to model earthquake friction. This physical model accounts for and generalizes Voight's observation: depending on the ratio $B/A$ of two parameters of the rate and state friction law and on the initial frictional state of the sliding surfaces characterized by a reduced parameter $x_i$, four possible regimes are found. Two regimes can account for an acceleration of the displacement. We use the slider-block friction model to analyze quantitatively the displacement and velocity data preceding two landslides, Vaiont and La Clapi\`ere. The Vaiont landslide was the catastrophic culmination of an accelerated slope velocity. La Clapi\`ere landslide was characterized by a peak of slope acceleration that followed decades of ongoing accelerating displacements, succeeded by a restabilizing phase. Our inversion of the slider-block model on these data sets shows good fits and suggest to classify the Vaiont (respectively La Clapi\`ere) landslide as belonging to the velocity weakening unstable (respectively strengthening stable) sliding regime.Comment: shortened by focusing of the frictional model, Latex document with AGU style file of 14 pages + 11 figures (1 jpeg photo of figure 6 given separately) + 1 tabl

Theoretical study and experimental result of the RF coupler prototypes of Spiral2

JACoW web site THPCH160International audienceSpiral2 is a 40 MeV-5mA deuterons and a 14.5 MeV/u-1mA heavy ions superconducting linac under construction at GANIL. The RF couplers have to provide 12 kW CW power to the cavities at 88 MHz for an accelerating field of 6.5 MV/m. Two solutions corresponding to two different technologies have been designed and two prototypes have been built. We present the technical proposals ans issues as well as the results (manufacturing, test at low and high power, multipacting...) leading to the final choice

SPIRAL2 RFQ prototype - First results

JACoW web site MOPCH103International audienceThe SPIRAL2 RFQ is designed to accelerate either 5 mA deuteron beam (Q/A=1/2) or a 1 mA of q/A=1/3 particle up to 0.75 MeV/A at 88 MHz. It is a CW machine which has to show stable operation, provide the required availability and reduce losses to a minimum in order to minimize the activation constraints. Extensive modelisation was done to ensure a good vane position under RF. The prototype of this 4-vane RFQ was built and tested in INFN-LNS Catania and then in IN2P3-LPSC Grenoble. It allowed us to measure the vacuum quality, the RF field by X-ray measurements, the cavity displacement and the real vane displacement during the RF injection. Different techniques were used, including an innovative CCD measurement with a 0.8 μm precision. This paper outlines the different results

Gravity-driven instabilities: interplay between state-and-velocity dependent frictional sliding and stress corrosion damage cracking

We model the progressive maturation of a heterogeneous mass towards a gravity-driven instability, characterized by the competition between frictional sliding and tension cracking, using array of slider blocks on an inclined basal surface, which interact via elastic-brittle springs. A realistic state- and rate-dependent friction law describes the block-surface interaction. The inner material damage occurs via stress corrosion. Three regimes, controlling the mass instability and its precursory behavior, are classified as a function of the ratio $T_c/T_f$ of two characteristic time scales associated with internal damage/creep and with frictional sliding. For $T_c/T_f \gg 1$, the whole mass undergoes a series of internal stick and slip events, associated with an initial slow average downward motion of the whole mass, and progressively accelerates until a global coherent runaway is observed. For $T_c/T_f \ll 1$, creep/damage occurs sufficiently fast compared with nucleation of sliding, causing bonds to break, and the bottom part of the mass undergoes a fragmentation process with the creation of a heterogeneous population of sliding blocks. For the intermediate regime $T_c/T_f \sim 1$, a macroscopic crack nucleates and propagates along the location of the largest curvature associated with the change of slope from the stable frictional state in the upper part to the unstable frictional sliding state in the lower part. The other important parameter is the Young modulus $Y$ which controls the correlation length of displacements in the system.Comment: 40 pages, 13 figure