Rapport de suivi du système de télésurveillance de la carrière souterraine Nord Ouest de Saint- Sulpice-de-Cognac (I 6)

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1 Rapport de suivi du système de télésurveillance de la carrière souterraine Nord Ouest de Saint- Sulpice-de-Cognac (I 6) ler semestre 2002 Renault O. Juiilei ZOO2 Ri-51786

2 Rapport de suivi du système de téiésurvei//ance de la carrigre souterraine Nord Ouest de Saint Sulpice de Cognac (16)- ler semestre 2002 Mots clés : Charente, Saint-Sulpice-deCognac, carrière souterraine, risques naturels, télésurveillance. En bibliographie, ce rappori sera cité de la façon suivante : RENAULT O. (2002) - Rapport de suivi du système de télésurveillance de la carrière souterraine Nord Ouest de Saint Sulpice de Cognac (16)- 1" semestre Rapport BRGM RP O BRGM, 2002, ce document ne peut &tre reproduir en tolaiité ou en partie sans l'autorisation expresse du BRGM el du Conseil Général de la Charente. Rapport BRGM RP

3 Rapport de suivi du système de télésurveillance de la carrière souterraine Nord Ouest de Saint Sulpice de Cognac (16)- ler semestre 2002 SYNTHESE Au cours du premier semestre de l année 2002, le Conseil Général de la Charente a confié au Service Géologique Régional du BRGM Poitou-Charentes, une mission d assistance technique en vue de la télésurveillance des carrières souterraines abandonnées au lieu-dit (( Les Chaudrolles D, dans la commune de Saint-Sulpice-de-Cognac. Trois capteurs résistifs (Convergence sol/voûte, fissuromètre, référence) sont actuellement en place au droit d un pilier fissuré situé dans le secteur Nord Ouest de la carrière. Ces capteurs sont couplés à une centrale d acquisition en continu des paramètres, consultable à distance via un modem et une ligne téléphonique. Le premier capteur (fissuromètre) surveille l évolution de la fissure haute du pilier ; Le deuxième capteur placé en ciel de carrière surveille l évolution de la convergence sol/voûte ; Le troisième capteur, placé SUT la base du pilier qui supporte la centrale d acquisition de données, joue un rôle de référence. Un suivi journalier de ces 3 capteurs a été réalisé entre le le et le 30 juin 2002 ; il fait suite à un premier suivi de trois mois réalisé durant les mois de Septembre à Décembre 2001 (Rapport BRGM n 51538). L interprétation de ces données montre que la fissure haute du pilier s est ouverte presque linéairement de 2,7 mm de Septembre 2001 à juillet 2002 soit environ 0,3 mm par mois. Cette croissance augure de la ruine certaine du pilier dans un laps de temps assez court ; les mesures de convergence sol/voûte ne révèlent pas, dans la période considérée, de déplacements significatifs du toit de la carrière. La dégradation continue de l état de stabilité du pilier n est donc pas corrélée à un phénomène de flexion du toit de la carrière. Le pilier en question ne semblant jouer à terme aucun rôle porteur, il en résulte une portée entre appuis du toit excessive, pouvant conduire à sa rupture brutale. Dans ces conditions et compte tenu du risque de déstabilisation de la RD 73 1 potentiellement engendré par un phénomène brutal d affaissement du toit de la carrière, les travaux de confortement préconisés (rapport BRGM u R Sept 1998) devront intervenir dans les meilleurs délais. Dans l attente de ces travaux, le suivi par télésurveillance devra être maintenu moyennant une réduction du pas des mesures afin de détecter, au plus tôt, une accélération anormale des déplacements et ainsi prendre les mesures de sauvegarde qui s imposent. Rapporl BRGM RP

4 Rappod de suivi du système de télésurveillance de la carrière souterraine Nord Ouest de Saint Sulpice de Cognac (16)- le semestre 2002 Sommai re Synthèse... 3 Liste des figures... 5 Liste des ANNEXES Introduction... 6 Etat du matériel... 7 Rappel sur l installation 7 Visite du site Résultats des mesures... 9 Protocole d acquisition et d interrogation Fissuromètre... Convergence sol/voûte... Capteur de référenc conclusion Rappori BRGM RP

5 Rappori de suivi du système de lélésurveillance de la carrière soulerraine Nord Ouest de Saint Sulpice de Cognac (16)- ler semestre 2002 LISTE DES FIGURES Fig. 1 ~ Dessin de l installation Fig. 2 - Résultats des mesures de télésurveillance entre le 25/09/01 et le 22/07/02 LISTE DES ANNEXES Annexe 1 -Reportage photographique du site - état des lieux en juillet 2002 Annexe 2 - Fichiers Excel des données acquises Rapport BRGM RP

6 Rapport de suivi du système de télésurveillance de la carrière souterraine Nord Ouest de Saint Sulpice de Cognac (16)- ler semestre INTRODUCTION À la demande du Conseil Général de la Charente, le BRGM a procédé à une reconduction du suivi par télésurveillance de la carrière nord ouest de Saint Sulpice de Cognac au lieu Dit (( Les Chaudrolles N pendant le 1" semestre Ce système, mis en place en 2001 à la suite de deux rapports du BRGM sur l'état de stabilité de la carrière en 1998 et en 2000, est opérationnel depuis le 25 septembre Il répond aux objectifs suivants : évaluer quantitativement le processus de dégradation de la carrière en mesurant l'évolution de la fissuration d'un des piliers centraux ainsi que son influence éventuelle sur la convergence solhoûte ; permettre une meilleure programmation dans le temps du projet de confortement de la carrière ; permettre aux autorités compétentes d'améliorer la sécurité des populations et des infrastructures riveraines, et le cas échéant celle du futur chantier de confortement. Le suivi mis en place durant les mois de Septembre à Décembre 2001, avait révélé une évolution importante de l'état de dégradation de la carrière (Rapport BRGM n"51538). Cette évolution rapide de l'état de dégradation de la carrière fait encourir des risques potentiels importants à la RD 731 dont le trafic Poids Lourd a récemment augmenté suite à la rectification du virage des Chaudrolles. C'est pourquoi le suivi par télésurveillance a été reconduit durant le premier semestre Ce rapport contient les résultats et l'interprétation des mesures effectuées entre le 1"' Janvier 2002 et le 30 juin Rapport BRGM RP

7 Rapport de suivi du syslème de télésurveillance de la carrière souterraine Nord Ouest de Sainf Sulpice de Cognac (16)- le semestre ETAT DU MATERIEL 2.1 RAPPEL SUR L INSTALLATION Trois capteurs sont actuellement installés dans la carrière nord ouest de Saint Sulpice de Cognac ; ces capteurs sont connectés aux entrées d une centrale d acquisition dans l ordre suivant : Voie no 1 : capteur de référence bloqué environ à mi-course ; Voie no 2 : capteur fissuromètre légèrement étiré ; Voie no 3 : capteur de convergence allongé pratiquement en totalité ; Le montage du système peut se résumer au schéma suivant : Capteur de convergence Fissuromètre pilier Armoire Centrale d acquisition Capteur de référence Modem de type RTC -+ PC de Batterie 12 V DC Fig. 1 - Schéma de l installation Rapport ERGM RP

8 Rapport de suivi du système de télésurveillance de la carrière souterraine Nord Ouest de Saint Sulpice de Cognac (76)- le semestre VISITE DU SITE Une inspection du site a été réalisée le 3 juillet 2002 par M. RENAULT et M. LE GUET du BRGM. Le pilier instrumenté est apparu très dégradé dans sa partie basale avec d importants signes de déplacements dans l axe de la poussée du remblai mais également perpendiculairement à celui-ci. Le niveau de l eau est apparu très bas de sorte qu il était pratiquement possible de traverser toute la carrière NO à pied sec. Ces observations montrent que l état hydrique de la carrière conditionne apparemment assez peu la chute du pilier compte tenu des vitesses enregistrées à l heure actuelle. Aucune trace de fissuration de la voûte n a été observée au point de plus grande portée entre appuis. Une inspection du matériel s est déroulée le dimanche 07 juillet 2002 sur le site de la carrière de St Sulpice de Cognac. L intervenant était : M. D. MEILLIER de la société MINAUS S.A. L état des capteurs s est révélé excellent. II n y a aucune trace d oxydation des capteurs, ni aucune dégradation des câbles. Les ancrages tiennent fermement à la roche. L armoire présente un peu d humidité à l intérieur, ce qui est normal dans la mesure où le trou d aération est resté libre sur la droite et devra le rester à l avenir. Comme prévu, la batterie d alimentation a été remplacée par une nouvelle batterie de capacité légèrement supérieure à la précédente. Les pinces crocodiles pour la batterie sont en excellent état, le contact est donc bon. A l ouverture de la centrale d acquisition, nous avons constaté un début d oxydation sur l extérieur du connecteur RS 232 reliant la centrale au modem, cependant, il n y a rien d alarmant. Les contacts des branchements des capteurs (fils de cuivre étamés) sur la centrale ont été vérifiés. Là aussi l évolution est normale, les contacts restent très bons. Rappori BRGM RP a

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10 Rapport de suivi du système de télésurveillance de la carrière souterraine Nord Ouest de Saint Sulpice de Cognac (16)- le sernestfe 2002 Fig. 2 - Résultats des mesures entre le 25/09/01 et le 22/07/02 Ces observations montrent que la ruine du pilier est pour le moment progressive et relativement linéaire. On ne constate pas jusqu ici de phase remarquable d accélération du mouvement qui pourrait être l indice d une rupture proche. II est intéressant de remarquer que les phases accélératoires de l ouverture de la fissure haute du pilier ne semblent apparemment pas corrélées avec la pluviométrie sur cette période (Peu de pluies en juillet et niveau de la nappe très bas) On remarque par contre, d après les photos en annexe 1 (photos 2 à 5) que le déplacement de la base du pilier s effectue selon deux axes : l un dans le sens de la pente du remblai déversé à l entrée de la carrière (axe NordiSud), l autre orthogonal à cette direction. Les phases d accélération de l ouverture de la fissure haute du pilier, pourraient être liées à un déplacement plus important sur l une ou l autre des deux composantes directionnelles de rupture. Ces observations montrent que la poussée du remblai n est peut être pas la seule composante à provoquer le fauchage du pilier. D autre paramètres interviennent probablement tels que le poids propre du pilier voire le poids de la voûte même si aucun déplacement mesurable à ce niveau ne plaide en faveur de cette hypothèse. Cette analyse peut faire redouter une rupture très rapide de la voûte en cas de rupture du pilier. 3.4 CONVERGENCE SOLNOUTE D après la figure 2, le capteur de convergence solivoûte semble indiquer qu il n y a pas actuellement de mouvement décelable au niveau de la voûte. Les déplacements enregistrés sont inférieurs à 15 microns entre le 30 novembre et le 22juillet Ces mouvements sont en dessous de la résolution du capteur qui est de 25 microns. Il convient cependant de souligner que l absence de mouvement décelable ne signifie pas absence de danger. 3.5 CAPTEUR DE REFERENCE D après la figure 2, le capteur de référence a été très perturbé pendant les mois d hiver ; un écart -maximum- non stabilisé de l ordre 0,l mm en 2,5 mois a été enregistré. Cependant, si on fait passer une droite de régression entre tous les points, on constate que la décroissance de la courbe est de 30 microns entre le 30/11/01 et le 22/07/02. Cette variation ne traduit pas de dérive significative du capteur sur le long terme. À ce stade de la surveillance, et compte tenu de la faible amplitude des variations de la référence, nous ne jugeons pas utile de corriger les valeurs brutes. Rappori BRGM RP

11 Rapport de suivi du système de télésurveillance de la carrière soulerraine Nord Ouest de Saint Sulpice de Cognac (16)- ler semestre INTERPRETATION D après les mesures effectuées entre le 25 Septembre 2001 et le 22 juillet 2002, il apparaît que la fissure du pilier instrumenté s est ouverte de près de 3 mm. Cette valeur importante confirme que la ruine du pilier est certaine à court terme (quelques mois). Il est donc nécessaire de prévenir toute accélération du phénomène car celui-ci pourrait être synonyme de rupture imminente. Les signes précurseurs de rupture peuvent être très brefs, il est donc important d augmenter le pas d acquisition de données. Après la rupture du pilier, le poids de la voûte sera donc reporté sur les appuis latéraux, distants à cet endroit de 14 à 16 m. Cette distance est excessive et une rupture du toit de la carrière par flexion ou effort tranchant est à craindre, même si aucun mouvement significatif n est décelable actuellement. Il est également probable que les précurseurs de la rupture se manifestent peu de temps avant la ruine ce qui réduit sensiblement le temps d alerte. 3.7 PRECONISATIONS Les travaux de confortement de la carrière de Saint Sulpice de Cognac devront commencer dans les délais les plus brefs, en raison du risque avéré que cette carrière représente pour la RD 731 et les riverains (Rapport BRGM n R Sept 1998). Dans l attente de ces travaux, il convient absolument de poursuivre la surveillance du pilier et de la voûte afin de prévenir tout accident. Nous préconisons à cet effet d augmenter la fréquence des mesures en réduisant leur intervalle à 4 heures dans la mesure du possible. Le contrôle des variations et la vidange de la centrale seraient effectuées tous les matins. La fréquence devra être augmentée en phase travaux et adaptée aux contraintes du chantier. A cet effet, il pourra être envisagé de poser des capteurs supplémentaires sur la voûte afin d améliorer le diagnostic. Dans l attente, l accès à cette partie de carrière et à son aplomb doit être strictement interdit. Rapport BRGM RP

12 ~ Sept Rapport de suivi du système de télésurveillance de la carrière souterraine Nord Ouest de Saint Sulpice de Cognac (16)- le semestre CONCLUSION Le système de télésurveillance mis en place à la demande du Conseil Général de la Charente dans la carrière NO de Saint-Sulpice-de-Cognac a permis de confirmer les éléments suivants, d après les mesures effectuées entre Septembre et Juillet 2002 : ouverture importante et constante de la fissure haute du pilier instrumenté à raison de 3 mm en l espace de 10 mois ; absence de signes significatifs de convergence solhoûte. Ces éléments ne font que confirmer les conclusions émises dans le rapport BRGM n 51538, qui rend compte des trois premiers mois de suivi de la carrière. Ces éléments confirment que la chute du pilier est certaine à court terme (quelques mois). Il ressort également, que la chute du pilier n est actuellement pas corrélée avec un phénomène d affaissement de la voûte. Cependant, on peut craindre une rupture brutale de la voûte, en cas de chute du pilier. En effet, ce type de rupture peut se manifester de manière soudaine, après une très courte période transitoire. En cas d effondrement de la voûte, une déstabilisation de la chaussée de la RD 731 est à redouter. C est pourquoi, les travaux de confortement tels que définis dans le rapport BRGM n R , devront à présent être engagés dans les meilleurs délais. Dans l attente, il est recommandé de poursuivre le suivi journalier avec une fréquence d acquisition des données accrue qui permettra de s affranchir des incertitudes de mesure el d améliorer le diagnostic. Dans la perspective du chantier de confortement, il pourra être envisagé de renforcer un tel dispositif, en augmentant encore la fréquence d acquisition des données mais également en installant des capteurs supplémentaires. Rappori BRGM RP

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15 Rapport de suivi du système de télésurveillance de la carrière souterraine Nord Ouest de Saint Sulpice de Cognac (16)- le' semeslre 2002 ANNEXE 2 Fichiers Excel des données acquises Rappoii BRGM RP

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