Suivi temporel d'un glissement de terrain à l'aide d'étiquettes RFID passives, couplé à l'observation de pluviométrie et de bruit sismique ambiant

par Mathieu Le Breton

Thèse de doctorat en Terre Solide

Sous la direction de Laurent Baillet et de Eric Larose.

Soutenue le 28-05-2019

à Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale terre, univers, environnement (Grenoble) , en partenariat avec Institut des Sciences de la Terre (Grenoble) (laboratoire) .

Le président du jury était Smaïl Tedjini.

Le jury était composé de Jérôme Vergne.

Les rapporteurs étaient Christophe Delacourt, Jean-Marc Laheurte.


  • Résumé

    La surveillance d’un glissement de terrain vise à anticiper sa rupture pour réduire le risque d’accident. Elle s'opère généralement en mesurant les déplacements du sol. Ce travail propose une nouvelle technique de mesure de déplacement de glissements, flexible et à bas coût, basée sur l’utilisation d’étiquettes d’identification radiofréquence (RFID). La méthode de localisation d’étiquettes par différence de phase à 866 MHz est explorée en conditions extérieures et sur de longues durées. Cette étude a montré une détérioration de la mesure causée par les variations de température, d’humidité, de neige et de végétation. Après application de corrections, la précision de mesure a été améliorée, passant de ±20 cm à ±1 cm en conditions extérieures courantes. Cette technique fonctionne également en conditions neigeuses et en présence d’herbes hautes, mais avec une incertitude de mesure plus élevée (±8 et 4 cm respectivement). Ces erreurs de mesure sont provoquées par des effets de propagation, d’interférence multitrajets, et de per-turbations à proximité des antennes. Un système de mesure en continu a été déployé sur le glissement de terrain de Pont-Bourquin, en Suisse, pendant cinq mois. Ce dispositif a validé l’efficacité de la technique en conditions réelles. De plus, la mesure résiste bien aux intempéries et le dispositif demande peu de maintenance, en comparaison avec les techniques conven-tionnelles (extensomètre, GPS, station totale).Deux méthodes de mesure complémentaires aux déplacements ont ensuite été étudiées. La méthode de corrélation de vibrations ambiantes est prometteuse, mais n’a pas encore été utilisée en surveillance opérationnelle. Une étude bibliographique souligne plusieurs verrous à lever, tels que la correction des variations saisonnières et journalières, l’augmentation de la résolution temporelle, et le choix des paramètres de traitement adaptés au site surveillé. La méthode qui consiste à inverser une fonction de transfert entre des données de pluie et de déplacements est ensuite étudiée. Une inversion haute résolution de cette fonction est proposée. Elle permet d’identifier des comportements hydrologiques complexes (ex : infiltration à deux vitesses sur le site de Pont-Bourquin) et de mesurer leur évolution. Les avancées de cette thèse vont permettre d’améliorer la surveillance opérationnelle tout en réduisant son coût, répondant aux besoins des collectivités territoriales.

  • Titre traduit

    Monitoring landslide displacements with passive radio-frequency identification tags, coupled with ambient seismic noise and weather observations


  • Résumé

    Landslide early-warning systems are based primarily on monitoring the displacement of the landslide. This work develops a new technique for monitoring these displacements, using radio-frequency identification (RFID) passive tags and phase-based location technique. This technique is deployed for the first time outdoors and for several months. Outdoor conditions revealed strong environmental influences due to temperature variations, moisture, snow and vegetation. These can cause a ±20 cm measurement uncertainty over a year, which is too large for landslide monitoring applications. The correction of these effects allows reaching the accuracy of ±1 cm under normal conditions, ±8 cm with snow and ±4 cm with dense high grass. The remaining effects due to snow and grass are explained by the influence of this material on the direct propagation, on the multipath interferences and on the antennas. This measurement system has been deployed on the Pont-Bourquin landslide for five months. The results validate the technique for landslide monitoring applications. The technique also shows the operational benefits of robustness to bad weather, easy maintenance and low-cost material, compared to conventional techniques (extensometer, GPS, total station).This thesis then studies two complementary monitoring methods that had recently been shown to provide precursors to landslide rupture. First, ambient seismic noise interferometry is used to detect a drop of shear-wave velocity prior to a rupture. The seismic method was studied in the literature to identify what must be developed to use this technique in an operational early-warning system. It requires getting rid of daily and seasonal environmental influences, choosing the processing parameters appropriate to the monitored landslide, and improving the temporal resolution below one day while keeping a stable enough signal. The other method consists of inverting an impulse response between rainfall and displacement rate, with a high resolution. It can shed light on complex infiltration processes (e.g. infiltration with two different delays at Pont-Bourquin) and detect their abnormal evolution across time. These developments should improve landslide operational monitoring with a low budget.



Le texte intégral de cette thèse sera accessible librement à partir du 28-05-2021

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