Reconnaissance géométrique des structures en maçonnerie ou en béton par imagerie radar multi récepteurs : approche numérique et expérimentale

Geometric recognition of masonry or concrete structures using multi-receiver radar imaging : experimental and numerical approach

• Auteur / Autrice : Rani Hamrouche
• Direction : Jean-Paul Balayssac, Gérard Ballivy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Toulouse 3 en cotutelle avec Université de Sherbrooke (Québec, Canada)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Maçonnerie

Radar

Mots clés libres

Contrôle non destructif

Radar

Maçonnerie

Imagerie

Migration

Résumé

Dans un contexte économique très contraignant, les gestionnaires de patrimoines bâtis sont désireux d'évaluer leurs structures afin de connaitre, d'une part l'état de l'ouvrage vis-à-vis de sa sécurité et d'autre part d'évaluer les besoins d'entretien. Parmi les pathologies structurelles les plus répandues dans les ouvrages anciens en maçonnerie, on trouve la présence de vides à l'intérieur des maçonneries et plus particulièrement les défauts de jointoiement. L'objectif de ce travail de recherche est d'utiliser la technologie radar afin d'accroître la précision de cette technique en matière de reconnaissance géométrique des structures maçonnées et plus particulièrement la détection de défauts de jointoiement. Un algorithme d'imagerie inspiré des méthodes de migration, basé sur une acquisition multirécepteurs, a été développé. Pour pouvoir mettre en œuvre cette méthode, des améliorations dans l'exploitation des données radar, comme la détermination de l'instant d'émission, inaccessible pour les systèmes radar classiques, ont été nécessaires. Le développement de l'algorithme a été fait à partir d'expérimentations numériques sur des milieux simulés intégrant diverses dimensions de défauts de jointoiement. Une étude de sensibilité a également été proposée. L'algorithme d'imagerie a enfin été testé sur différentes structures en maçonnerie et son efficacité pour détecter des vides de faibles dimensions (défauts de jointoiement, conduits enfouis) a été démontrée. La détermination de la vitesse de propagation des ondes dans le milieu combinée à l'exploitation de la phase des échos enregistrés a permis de localiser précisément et d'identifier partiellement les différentes interfaces de la structure auscultée.

In a very restrictive economic context, the built heritage managers are eager to evaluate their structures in order to know there security state and also assess the need for maintenance. Among the most common structural disorders in old masonry structures, we find the presence of voids within the masonry and especially deep unfilled joint defects. The objective of this research is to use radar technology to increase the accuracy of this technique in recognizing geometric masonry structures and particularly the detection of deep unfilled joint defects. An imaging algorithm inspired from migration methods and based on a multi-receiver acquisition was developed. To implement this method, improvement in the use of radar data, such as determining the emission time, inaccessible to conventional radar system were needed. The development of the algorithm was made from numerical experiments on simulated environments integrating various dimensions of unfilled joint defects. A sensitivity study has also been proposed. The imaging algorithm was finally tested on real masonry structures and the effectiveness in detecting small-sized voids (deep unfilled joint defects, buried pipes) was demonstrated. The determination of wave velocity in the medium combined to the exploitation of phase in the recorded echoes allowed to precisely locate and partially identify the different interfaces of the monitored structure.