Infrastructures

Tunnels : la Géotechnique révolutionnée par le monitoring et l’intelligence artificielle

mar 16/11/2021 - 14:13

Les études de projets de tunnels reposent en grande partie sur une science complexe : la géotechnique. Les nouvelles générations de capteurs fournissent aujourd’hui de précieuses données permettant de suivre de très près les impacts des travaux sur les sols. Les algorithmes d’intelligence artificielle sont alors un outil indispensable pour traiter le volume de données considérable ainsi créé.

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Qu’il s’agisse de faire traverser une ligne de métro sous une ville, passer sous un bras de mer ou à travers une montagne, les tunnels sont des infrastructures clés dans le développement de réseaux de transports, qu’ils soient routiers ou ferroviaire. On compte aujourd’hui environ 1 000 projets de tunnels de grande envergure en cours de construction aux quatre coins du monde. Ces projets ont tous en commun une même problématique : s’adapter aux caractéristiques des sols traversés. Les spécialistes en Géotechnique ont aujourd’hui à leur disposition de nouveaux outils qui optimisent leurs modèles de calcul et les prises de décisions : des capteurs de monitoring, dont les données sont ensuite exploitées par intelligence artificielle.

Monitorer en temps réel les travaux

Le creusement d’un tunnel est une opération délicate, d’autant plus au plein cœur d’une métropole où le tracé passe sous de nombreuses habitations et infrastructures. L’enjeu est alors double : assurer la solidité de l’ouvrage en lui-même, sans provoquer de désordres en surface. Ceux-ci peuvent en effet aller de simples fissures sur des bâtiments jusqu’à des fontis, effondrement du sol créant un trou de plusieurs mètres de diamètre.

Ces désordres peuvent en grande partie être anticipés grâce à la pose d’un réseau de capteurs en surface et au sein même de l’infrastructure du tunnel en construction. Ils mesurent en temps réel l’impact des actions du creusement sur la surface, repérer les éventuels tassements ou fragilités. Le sol en lui-même est également monitoré : d’autres capteurs mesurent l’impact de l’avancement de l’excavation et permettent de repérer en amont des risques de tassements différentiels.

Grâce à ces informations, il est possible de réagir très rapidement, modifier les paramètres du tunnelier, renforcer certaines structures, voire évacuer les populations de zones pouvant présenter un danger.

Le traitement automatisé des données par Intelligence Artificielle

À la masse conséquente de données fournie par les capteurs, viennent s’ajouter les données relevées par les capteurs disposés sur le tunnelier lui-même et qui mesurent de très près l’action de la machine excavatrice. Jusqu’à 5 000 données par minute supplémentaires sont ainsi générées. Un nombre important de facteurs externes peuvent également avoir un impact, aussi il est intéressant d’analyser par exemple des données météorologiques ou encore les données sur la Géotechnique des sols contenues en France dans la plateforme InfoTerre développée par le BRGM.

Le volume de données à exploiter devient alors extrêmement conséquent et c’est justement là qu’intervient l’intelligence artificielle. Des algorithmes entraînés vont pouvoir analyser et croiser à une vitesse inimaginable pour une équipe d’êtres humains une masse considérable de data. A l’aide des résultats rapides ainsi produits, le pilote du tunnelier et l’équipe d’ingénieurs qui l’assiste ont la possibilité d’ajuster à un niveau très précis les paramètres de la machine et continuer de creuser en diminuant le risque d’accident.

Le suivi dans le temps de l’état de l’ouvrage

Les capteurs installés à l’occasion des travaux vont continuer de jouer un rôle clé durant toute la durée de vie de l’ouvrage. Les essais géotechniques sont par nature très ponctuels, généralement en amont des projets. Or c’est une science qui comporte une part importante d’incertitude. Les capteurs et les techniques de spatialisation permises par l’Intelligence Artificielle vont venir compléter ces études, offrir la possibilité d’une surveillance prolongée dans le temps et ainsi une meilleure connaissance du sol et de ses évolutions. Les données ainsi récoltées sur l’ouvrage et son environnement souterrain permettront de mesurer le vieillissement de l’ouvrage et d’identifier les actions de maintenance préventives à mener.

Parmi ses équipes Infrastructure ou celles de sa filiale spécialisée en monitoring Cementys, le groupe SOCOTEC dispose d’un large panel d’expertises très pointues aussi bien en géotechnique, qu’en monitoring ou encore en gestion de données par intelligence artificielle. Ils vous accompagnent dans la mise en place d’un dispositif adapté aux spécificités de votre ouvrage tout au long de son cycle de vie.

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