Evaluation of concrete structures by combining non-destructive testing methods (SENSO project)

The management and maintenance of the built heritage is one of the main interests of the owners of concrete structures. The engineers wish to obtain quantitative information about concrete properties and their variability. Non-destructive testing (NDT) is very popular in this context as it quickly provides relevant information on the integrity and evolution of the material, but several kinds of indicators representative of the concrete condition need to be evaluated. A French Project, named SENSO, aims to develop methods for the non-destructive evaluation of concrete based on a multi-techniques approach. Several families of techniques are concerned (ultrasonic, electromagnetic, electrical, etc.). The main objective is to define the sensitivity of the techniques and the variability of the evaluation for each indicator concerned. To achieve this, a large experimental programme, involving a representative range of concretes and several indicators, has been carried out. A large database, linking the NDT observables and the indicators, allows the different observables to be distinguished in terms of quality (linked to the variability) and in terms of relevance for the characterisation of each indicator. The improvement of the indicator evaluation by means of technique combinatio

Geophysical detection of underground cavities

International audienceIn this paper, we present a synthesis of the geophysical investigations conducted on experimental sites selected in the Lorraine salt basin and Haute-Normandie marlpits. These investigations were carried out in the frame of a partnership (scientific and industrial) research program on cavities detection and characterization using techniques of high resolution seismic, microgravity and electric resistivity. The objective of the research is three folds: (1) to develop and optimize P and S seismic vibratory sources with an enhanced procedure of generation and optimization of sweeps (2) for each technique, to define the privileged application field and limitations regarding the general context of the considered site (3) to progress in the joint interpretations of the geophysical data. Despite the good quality of the data, the results evidence the complexity in the interpretation of the geophysical response in cavities environment due mainly to the compromise between the resolution and the ratio depth/dimension of the cavities, and the nature of the filling (brine, water, air). In the case of the marlpit mines, the corresponding geophysical anomalies could be correlated to the exact position of the marlpit known according to the archive records. Drilling campaign has confirmed a local collapse of the marlpit identified on the only High Resolution Seismic dataCe papier présente une synthèse des investigations géophysiques menées sur des sites expérimentaux du bassin salifère lorrain et les marnières de Haute-Normandie. Ces travaux ont été réalisés dans le cadre d'un programme de recherche partenarial axé sur la détection et la caractérisation des cavités à partir des techniques de Sismique Haute résolution (SHR), de la microgravimétrie et de la résistivité électrique. L'objectif du programme est triple : (1) développer et optimiser des sources vibratoires en ondes P et S avec une Procédure de Génération et d'Optimisation de Sweep adapté ; (2) définir pour chaque technique le champ d'application privilégié et les limitations en fonction du contexte général des sites considérés ; (3) progresser dans les interprétations conjointes des données géophysiques. Malgré la bonne qualité des mesures, des difficultés ont été rencontrées lors des interprétations de la réponse géophysique de l'environnement des cavités avec, pour raison essentielle le compromis entre la résolution de l'imagerie et le rapport profondeur/dimension de la cavité ainsi que la nature du remplissage (saumure, air, eau). Dans le cas des marnières, les anomalies géophysiques ont été carrelées à la position exacte de marnière pilote bien documentée dans les archives. Une campagne de forage a permis de confirmer un éboulement local de la marnière observée sur les données de sismique haute résolutio

La sismique réflexion haute résolution, un outil pour la reconnaissance des couches superficielles

Cet article présente une application réussie de l’imagerie sismique réflexion haute résolution (SHR) pour la reconnaissance de couches superficielles. Des progrès récents dans ce domaine ont été accomplis en ce qui concerne les systèmes de mesure, le traitement des signaux et les techniques d’interprétation. Les exemples présentés couvrent différentes applications de génie civil, comme la stratigraphie des couches peu profondes, la détection et la localisation des vides souterrains et la détection de zones effondrées ou remblayées. On montre aussi que la SHR peut être employée avec succès pour l’évaluation du risque d’effondrement des cavités, aussi bien que pour la vérification de la qualité du remplissage d’une cavité effondrée

Évaluation de la méthode impact-écho comme outil de détection de cavités

Cet article présente un essai d’utilisation de la méthode impact-écho pour la détection de cavités souterraines. Cette méthode a largement a été appliquée avec succès pour la recherche de défauts dans des structures en béton. On montre dans cet article, par simulations numériques, que le transfert de la méthode impact-écho dans le domaine de la géophysique rencontre deux difficultés majeures. Premièrement, la forte absorption des sols par rapport au béton limite fortement le domaine d’application : la méthode est très peu performante dans des sols absorbants. Deuxièmement, une structure géologique est généralement stratifiée (à la différence du béton, qui est plus homogène) ce qui rend l’analyse des signaux impact-écho beaucoup plus délicate car la résolution est altérée. La méthode a toutefois été appliquée expérimentalement sur deux sites tests. Les résultats obtenus sont généralement en accord avec les valeurs attendues. Cependant, le phénomène observé semble plus provenir d’une perturbation des ondes de surface aux voisinage des cavités. Ce résultat, déjà noté par différents auteurs, est facilement mis en évidence par la méthode impact-écho

DÉTECTION D'OBJETS DIFFRACTANTS À FAIBLE PROFONDEUR PAR MÉTHODES SISMIQUES : MODÉLISATION PHYSIQUE

Un modèle physique destiné à l'étude des possibilités de détection sismique des objets diffractants des faibles profondeurs du sous-sol a été développé. Le modèle simule une situation extrêmement défavorable pour laquelle les méthodes sismiques classiques sont inopérantes pour la recherche de ces objets diffractants.A physical model designed to examine the detection possibilities of a diffracting subsurface object by seismic methods has been realised. The model simulates a very defavorable situation where classical methods are not suitable for the search of this diffracting object

High resolution seismic investigation in salt mining context

The high resolution seismic (HRS) reflection survey was conducted on an experimental site in eastern France. Three profiles were designed in order to check the detectability of salt-mining cavities at depth range of 110-180 m. The detection and location of cavities on the HRS images are based on indirect symptoms corresponding to cavity-induced perturbations of lower markers. In most cases, the cavities were detected and the accuracy of estimation of horizontal extensions of the cavities was surprisingly good (of about 10 m). The accuracy of vertical positioning is difficult to establish when the detection is performed indirectly and the only information that could be derived is that a cavity is beyond the masked geological interface. The detection ability depends on the size of the cavity in regard to wavelength and depth. These factors are included in AN coefficient which was used in order to evaluate the detectability of a given cavity