Dispositif d'observation 3D des déplacements internes à un massif de sol ou de roche par fibre optique - Prototype final et tests en milieu contrôlé - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Rapport Année : 2022

Observation device of 3D displacements in soil or rock masses by optical fiber - Final prototype and tests in controlled environment

Dispositif d'observation 3D des déplacements internes à un massif de sol ou de roche par fibre optique - Prototype final et tests en milieu contrôlé

Résumé

Based on the lessons of the feasibility study conducted in 2021, the design of the device for observing movements in soils and rocks along a line was finalized. To avoid a significant technological disruption, this device consists of an extruded HDPE support profile with four 90° radial fins that slide into the four internal grooves of standard inclinometric tubes. An optical fiber is glued to the neutral axis of the profile and four peripheral fibers parallel to the neutral axis, one per fin, are glued at a distance of 10 mm from the neutral axis. Four-points flat bending tests were carried out in the laboratory on a 15 m long inclinometer tube equipped by the support profile with optical fibers. Relatively small increasing curvatures (radius of curvature between 5 and 26 m) were applied to the tube during the tests. For each curvature, the shape of the tube was directly observed and optical fiber deformations measured in straight cross-sections spaced 2.6 mm apart. These tests showed the following : (1) The direction of the fins of the device relative to the direction of the imposed displacement is without influence on the deformed inclinometer tube calculated in 3D by inverse analysis from the deformations measured in the optical fibers along the support structure. (2) The measured deformations appear relatively «noisy» between successive sections 2.6 mm apart, as well as therefore the curvature deduced from the deformation measurements by inverse analysis. (3) On the other hand, the shape of the deformed tube obtained by inverse deformation analysis coincides very well with the deformed shape observed directly during the tests, an excessive curvature in one section being compensated by an underestimated curvature in the next.
Sur la base des enseignements de l’étude de faisabilité menée en 2021, la conception du dispositif d’observation des déplacements dans les sols et les roches le long d’une ligne a été finalisée. Pour éviter une rupture technologique trop importante, ce dispositif est constitué d’un profilé support en PEHD extrudé comportant quatre ailettes radiales, à 90° les unes des autres, qui coulissent dans les quatre gorges internes des tubes inclinométriques usuels. Une fibre optique est collée à l’axe neutre du profilé et quatre fibres périphériques parallèles à l’axe neutre, une par ailette, sont collées à une distance de 10 mm de l’axe neutre. Des essais de flexion plane quatre points ont été réalisés en laboratoire sur un tube inclinométrique long de 15 m parcouru par le profilé support équipé des fibres optiques. Des courbures croissantes relativement faibles (rayon de courbure compris entre 5 et 26 m) ont été appliquées au tube lors des essais. Pour chaque courbure, les déformées du tube ont été directement observées et les déformations dans les fibres optiques mesurées dans des sections droites espacées de 2.6 mm. Ces essais ont montré les trois points suivants : (1) La direction des ailettes du dispositif par rapport à la direction du déplacement imposé est sans influence sur la déformée calculée en 3D par analyse inverse à partir des déformations mesurées par fibres optiques le long de la structure support. (2) Les déformations mesurées apparaissent relativement « bruitées » entre sections successives distantes de 2.6 mm, tout comme par conséquent, la courbure déduite des mesures de déformations par analyse inverse. (3) Par contre les déformées obtenues par analyse inverse des déformations coïncident très bien avec les déformées observées directement pendant les essais, une courbure excessive dans une section étant compensée par une courbure sous-estimée dans la suivante.
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Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

hal-04434581 , version 1 (02-02-2024)

Identifiants

  • HAL Id : hal-04434581 , version 1

Citer

Jean-Pierre Rajot, Yannick Fargier, Patrick Joffrin, Nicolas Vermorel, Christophe Pruvost. Dispositif d'observation 3D des déplacements internes à un massif de sol ou de roche par fibre optique - Prototype final et tests en milieu contrôlé. Université Gustave Eiffel. 2022, pp.42. ⟨hal-04434581⟩
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