La voie, un ensemble complexe

Projet 8
Fontis : des tests grandeur nature
Rail & Recherche n°24 - juillet/août/septembre 2002

Parallèlement aux projets à long terme menés dans le cadre de la Recherche, du côté de l’Ingénierie on cherche des réponses à des questions parfois urgentes comme l’effondrement de la voie sur la ligne à grande vitesse Paris-Lille.

Malgré l’importance des reconnaissances et traitements déjà réalisés, la menace des fontis plane encore sur la ligne du TGV Nord. Sur proposition de la SNCF, une campagne d’expérimentations est financée par RFF, afin de comparer les méthodes et déterminer les moyens les plus efficaces de localiser ces cavités souterraines à l’origine d’effondrements de terrain brutaux. La SNCF en assure la maîtrise d’œuvre. Cette recherche devrait se dérouler de juin 2002 à la fin du premier trimestre 2003, pour un coût total de 644 000 euros. À proximité de la gare de Haute-Picardie, à Ablaincourt (Somme), l’équipe de Marie-Josèphe Poitout, adjointe au chef du département Études de lignes de la direction de l’Ingénierie (SNCF), travaille sur une voie de garage présentant la même structure qu’une voie de circulation. Le projet consiste à reproduire artificiellement deux cavités (l’une à 1,50 mètre de profondeur, l’autre à 3,50 mètres), répliques des “sapes” construites entre 1914 et 1918. Mal comblées après la guerre et difficiles à détecter pendant les travaux de construction de la ligne, ces cavités sont à l’origine de 60 % des fontis sur la ligne à grande vitesse et ses environs.

L’une des principales difficultés est donc, en amont, de détecter ces cavités sous les voies, d’évaluer avec précision leurs dimensions et, après travaux, l’efficacité du comblement. Entre autres techniques de géophysique à tester, la microgravimétrie sera utilisée pour mesurer – depuis la surface – des microvariations de l’accélération de la pesanteur, liées à des déficits de masse. Mais cette technique a ses limites car cette variation est la même pour une petite cavité proche de la surface ou pour une grande cavité profonde, et la mesure peut indiquer une simple variation de la densité des terrains. L’efficacité du géoradar*, autre méthode de surface, reste elle aussi limitée par la nature des sols limoneux du Nord, très fins et hydrophiles, difficiles à percer par les ondes. Il est donc pertinent de compléter ces outils par des techniques “de profondeur”, comme le radar en forage, qui fournit une information élargie, plus efficace autour du point de forage, ou encore, la diagraphie** de radioactivité naturelle, qui analyse les différences de radiations entre les diverses couches de matériaux. Ces tests en situation et vraie grandeur permettront de lever les incertitudes et valider les différentes méthodes dans le contexte de la LGV Nord.

* Radar (Radio Detecting and Ranging) : émission d’ondes électromagnétiques très courtes dont l’écho permet de déterminer la direction et la distance d’un objet.
** Diagraphie : mesure et enregistrement d’un des paramètres géophysiques des formations traversées par un sondage.

L'air au service du fer

Pour détecter à temps les affaissements de terrain, évidemment dévastateurs pour les voies ferrées, les agents SNCF doivent visiter l’environnement des emprises à pied… Ou, beaucoup plus rarement, dans les airs, à bord d’un hélicoptère de location.
Dans deux cas : chaque semaine dans une zone traversée par le TGV Nord et réputée pour ses fontis, le Nord-Pas-de-Calais, la Picardie et le Pays de Caux ; deux fois par an aux abords de la ligne TGV Atlantique, en Aquitaine, où les agents sont épaulés par une caméra embarquée. Dans le souci de faire bénéficier à terme — idéalement tous les cinq ans — les lignes classiques d’une telle surveillance, coûteuse mais d’un intérêt qu’a démontré une expérience à Tours, la Recherche s’est livrée depuis un an à divers tests : par avion à 5000 m d’altitude ou par hélicoptère doté d’un dispositif d’analyse infrarouge de température au sol…