Modélisation géostructurale 3D de parois rocheuses en milieu ferroviaire : application aux ouvrages en terre

3D geostructural modelling of rock faces in railway environment : application to earthworks

• Auteur / Autrice : Pierre Assali
• Direction : Pierre Grussenmeyer, Thierry Villemin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur / Topographie - Géomatique
• Date : Soutenance le 12/05/2014
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....)
• Jury : Président / Présidente : Pierre Charbonnier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nicolas Pollet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Michel Jaboyedoff, Michel Kasser

Mots clés

Mots clés contrôlés

Lasergrammétrie

Photogrammétrie -- Instruments

Technique ferroviaire

Modèles mathématiques

Roches, Mécanique des

Mots clés libres

Paroi rocheuse

Exploitation ferroviaire

Scanner-laser 3D

Photogrammétrie

Discontinuités rocheuses

Familles directionnelles

Analyse structurale

Classification automatique

Image solide

Rock face

Railway traffic

Terrestrial laser scanner

Dense image matching

Rock discontinuity sets

Strucutural analysis

Automatic data processing

Solid image

Résumé

Ce travail de thèse vise une optimisation des méthodologies de modélisation géostructurale, permettant d'aboutir à une meilleure gestion des aléas rocheux affectant le système ferroviaire. La caractérisation géométrique des massifs rocheux est entreprise grâce à une classification des modèles en sous-ensembles correspondant aux principales familles de discontinuités. En parallèle de cette caractérisation automatisée, une seconde approche dite manuelle a été examinée. Cette approche combine données tridimensionnelles (nuages de points denses) et support photographique (images 2D). Les données sur les discontinuités planaires, traditionnellement acquises manuellement en certains points nécessairement accessibles du massif, résultent désormais de l'analyse des modèles couvrant l'ensemble de l'ouvrage. Ce projet a permis le développement d'un outil de modélisation améliorant la connaissance du patrimoine rocheux sans engager la sécurité du personnel, ni la capacité de la ligne ferroviaire.

This project aims at an optimization of geostructural modeling methodolgies, leading to a better knowledge and a better management of the rock risk impacting the railway system. Acquired 3D models are exploited in order ton convert 3D point clouds into geostructural analysis. Hence, we have developed a semi-automatic process that allows 3D models to be combined with the results of field surveys in order to provide more precise analyses of rock faces, for example, by classifying rock discontinuities into subsets according to their orientation. A second approach is proposed, combining both 3D point clouds (from LiDAR or image matching) and 2D digital images. Combining these high-quality data with the proposed automatic and manual processing method greatly improves the geometrical analysis of rock faces, increases the reliability of structural interpretations, and enables reinforcement procedures to be optimized.