Description

La construction d’un modèle du sous-sol fiable est un verrou technique du domaine de la construction et de gestion des risques. Le monitoring en temps réel des forages par l’enregistrement des paramètres de forage est une solution technique à l’acquisition sans biais des caractéristiques du terrain. À l’heure actuelle, il n’existe pas de système de mesure métrologiquement correct et précis. La collecte en temps réel de ces données sur des bases de données partagées peut permettre de limiter les difficultés liées aux couches de sols difficiles et aux cavités souterraines naturelles ou anthropiques. L'hétérogénéité du terrain ne peut être convenablement appréciée et la vision très partielle du site, obtenue à l'issue des investigations, conduit à des résultats variables selon le nombre et la localisation des points de sondages. De plus l'opérateur de la machine méconnaissant la lithologie n'adapte pas toujours correctement le pilotage de la machine au terrain.
Nous proposons de développer un nouveau type de capteur innovant, précis, intelligent et sans fils (IoT) afin d'utiliser les paramètres de forages, mesures de la réponse du sol vis à vis du processus de forage et permettre le repérage des hétérogénéités locales à l'aide d'outils géostatistiques pour l'établissement du modèle de terrain fiable en temps quasi réel et le pilotage fin à terme de la machine.
Enfin, il s'agira de développer un algorithme (ou plus simplement un système expert paramétré par l’opérateur) permettant de piloter automatiquement la foreuse et d’ajuster aussi bien les paramètres de forage que la profondeur de celui-ci afin de répondre au plus près aux exigences de conception. L’objectif est d’exploiter à la fois les paramètres de forage, généralement faciles et rapides à réaliser, c’est-à-dire la réponse du sol vis-à-vis du processus de forage et des essais SPT, CPT, voire pressiométriques, afin d’identifier des corrélations robustes.
Cette approche multi-sources permettra d’établir un modèle géotechnique de terrain beaucoup plus fiable et continu.
Ces développements pourront aboutir à une optimisation et une fiabilisation de l’information sur les propriétés des sols, et, à terme, à une réduction des coefficients de sécurité actuellement appliqués dans le dimensionnement des ouvrages, grâce à une meilleure connaissance géotechnique.

Compétences requises

- Etudiant de formation en Génie Civil, Géotechnique, ou Mécanique des Milieux Continus - De solides bases en mécaniques des sols avec une appétence marquée pour la manipulation et l’analyse de données (Big Data) sont indispensables. - Rigueur scientifique, capacité de synthèse et aisance relationnelle pour collaborer avec les équipes de terrain et les Datas Scientists.

Bibliographie

Amokrane K. (1988) Contribution à l’analyse statistique des diagraphies instantanées en génie civil. Doctorat Université Bordeaux I, n° d’ordre 183. 163 pages.
Benoît J., Bothner W. A., Escamilla-Casas J., (2002) Characterization of Fractured-Rock Aquifers Using Drilling Parameters, Proceedings of the Fractured-Rocks Aquifers 2002, Denver,
Bourget M., Cremoux F. Malzac J. Girard H. (1992) Diagraphies instantanées et recherche automatique des zones homogènes, Colloque international géotechnique et informatique, Paris, pp.805-813
Bourget M., Rat M. (1995) Interprétation semi-automatique des enregistrements des paramètres de forage (sondeuses hydrauliques en rotation), Revue Française de Géotechnique n°73 pp 3 – 14.
Cailleux J.-B. (1986) Étude des diagraphie instantanées en forage, Rapport des laboratoires, GT12, 97 pages
Cambefort H. (1963) Forages et sondages, Editions Eyrolles, 4ème édition, 422 pages
Cassan M., Gambin M. (1999) L’enregistrement des paramètres de forage sur la nouvelle ligne TGV Méditerranée. XII congrès Européen de la SMIGE, Amsterdam 7/10 juin 1999. 6 pages.
Choquin A. (1982) Paramètres et contrôle du forage, Edition Technip, Paris
Colosimo (1998) On the use of drilling parameters in rock foundations, Geotechnical site characterisation, Robertson et Mayne Eds, pp. 347-352
De Paoli B. Viola G. Tomiolo A. (1988) The use of drilling energy for soil classification, 2nd Int Symp. On Field Meas. In Geomech. Sakurai Ed, pp. 313-321
Desbrandes R. (1982) Diagraphies dans les forages, Editions Technip, Paris
Diehl G.W. (1978) Automation and optimisation of rock drill parameters in hydraulic drilling, Mining magazine pp. 38-43
Duchamp J.M. (1988) Apport des techniques statistiques pour l’exploitation des diagraphies instantanées en génie civil. Doctorat Université Bordeaux I – n° d’ordre : 273. 131 pages.
Falconer I.G. Normore D. (1987) MWD bit- efficiency model provides real-time answers, Technology Oil & Gas Journal, 40-48
Ferry S. (1996) Traitement automatique des diagraphies instantanées de forage en Génie Civil, Thèse de doctorat de l’université Bordeaux I, 99 pages
Ferry S. , Girard H., Hamelin J.P., Lengelle R. (1996) Diagraphies instantanées : conception d’un outil informatique pour leur exploitation automatisée, AFTES journées d’études intern., pp. 135-141
Fortunati F., Stella C. (1992) Caractérisation énergétique des terrains au moyen de l’enregistrement des paramètres de forage, Presses des Ponts et Chaussées,
Fortunati F., Pellegrino G. (1998) The use of electronics in the management of site investigation and soil improvement works: Principles et applications, Geotechnical site characterisation, Robertson et Mayne Eds, pp. 359-364
Girard H. (1985) Contribution à l’exploitation des paramètres de forage en génie civil. Thèse d’Etat – Université Bordeaux I, 1985. 161 pages.
Girard H., Morlier P., Puvilland O., Garzon M. (1986) The digital enpasol method – Exploitation of drilling parameters in civil engineering, 39 Canadian Geotech. Conf. Pp.59-68
Gui, M W, Bolton, M D, Soga, K, Hamelin, J P, Hass, G, Burgess, N and Butler, A P (1999). Instrumented borehole drilling using ENPASOL system. 5th Int. Symp. On Field Measurements in Geomechanics, Singapore.
Gui M.W., Soga K., Bolton M.D. Hamelin J.P. (2002) Instrumented Borehole Drilling for Subsurface Investigation, Jour. Of Geo and Env. Eng. ASCE, Vol. 128 :4, pp.283-291
Hamelin J.P., Levallois, J, Pfister, P (1983) Enregistrement des paramètres de forage : nouveaux développements, International symposium on soil and rock investigations by in-situ testing, Paris, Vol. 1, s 83-88
ISO (2007) Reconnaissance et essais géotechniques — Dénomination, description et classification des sols — Partie 3 : Échange électronique de données sur la dénomination et la description des sols, TS 14688-3, 54 pages
ISO 22476-15 (2016) Geotechnical investigation and testing – Field testing –Part 15: Measuring While Drilling, 34 pages
LCPC, Scetauroute (2001) Guide technique « Commande et contrôle des reconnaissances géotechniques de tracés »
Lossy D. (1990) Enregistrements des paramètres de forage, La Lettre Mazier n°4, Groupe Seditech. 32 pages.
Möller B., Bergdahl U., Elmgren K. (2004) Soil-Rock Sounding with MWD – a Modern Technique to Investigate hard Soils and Rocks Proceedings of the 2nd International Conference on Site Characterization (ISC-2), Porto, Vol. 1, 773-740.
Morlier P., Amokrane K., Duchamps J.M (1989) – L’effet d’échelle en mécanique des roches : recherche de dimensions caractéristiques. Revue française de géotechnique n°49. Octobre 1989. Pp 5 – 15.
Moussouteguy N. (2002) Utilisation combinée des essais pressiométriques et diagraphie instantanée pour mieux évaluer le risque, Thèse de doctorat de l’université Bordeaux I, 417 pages
Nishi, K., Suzuki, Y. & Sasao, H. (1998). Estimation of soil resistance using rotary percussion drill. International conference on site characterization, Proceedings ICS98, Atlanta, vol.1, pp393-398.
Peck J., Scoble M.J., Carter M. (1987) Interpretation of drilling parameters for ground characterization in exploration and development of quarries, Drillex 87 conf, Stoneleigh, IMM, pp. B141-148
Pfister P. (1980) Interprétation des paramètres de forage, Bull. Ass. Int. Géol. Ing. N°21
Pfister P. (1985), Drilling Parameter Recording in Soil Engineering. Journ. Ground Engineering, Vol. 18 :3, pp.16-21
Reiffsteck et co-auteurs (2010) « Paramètres de forage en géotechnique », méthode d’essais LPC n°70, 54 pages
Reiffsteck P., Benoît J., Hamel M., Vaillant J.-M. (2016) Application and tentative validation of soil behavior classification chart based on drilling parameter measurements, Intern. Conference on Site Characterization ISC5, Brisbane, Australie
Reiffsteck P., Benoit, J., Bourdeau, C., Desanneaux G. (2018) Enhancing the geotechnical model using drilling parameters, J. Geotech. Geoenviron. Eng., Vol. 144, Issue 3, https://doi.org/10.1061/(ASCE)GT.1943-5606.0001836
Sadkowski S.S., Stetson K., Benoit J. (2008) Investigating rock quality using drilling parameters in Boston, MA, USA, Geotech. and Geophys. Characterization Huang and Mayne Eds, pp.1359-1364
Somerton (1959) A laboratory study of rock breakage by rotary drilling, Petroleum transaction, AIME, Vol. 216, pp.92-97
Teale R. (1965) The concept of specific energy in rock drilling, Int. J. Rock Mech. Min. Science, Pergamon Press, Vol. 2, pp. 57-73

Mots clés

Géotechnique, forage, essais en place, géostatistique, acquisition