En août 2012, RESPEC a été mandaté pour fournir des instruments de terrain et des services de monitoring d'alerte rapide, dans un gouffre en développement sur le flanc ouest du dôme salin de Napoleonville en Louisiane. Une profonde cavité souterraine de saumure de sel avait subi une brèche structurelle qui permettait aux sédiments environnants de s’écouler dans la caverne, de créer un gouffre à la surface et de libérer les gaz des sédiments. Au fil du temps, le gouffre a atteint une superficie de plus de 16,2 hectares et une profondeur maximale de plus de 122 m.
Les ingénieurs de RESPEC ont déployé un système d'alerte précoce en temps réel pour surveiller en permanence l'inclinaison et les niveaux d'eau autour du gouffre en développement. Le gouffre se trouvant dans un marais côtier de cyprès, le système de surveillance devait donc fonctionner dans des conditions difficiles (chaleur intense, humidité extrême, ouragans, fortes pluies et insectes) avec un entretien minimal. Le système consistait en des centrales de mesure, des inclinomètres et des transducteurs de niveau d'eau de Campbell Scientific.
Les données ont été collectées en continu par un ensemble de plus de 30 centrales de mesure CR206X situés dans le marais, puis transférées en temps réel via des radios RF401A aux routeurs et stations de base CR800, CR1000 et CR6. Les stations de base étaient équipées de modems cellulaires LS300 et RV50 et envoyaient les données à un serveur sécurisé, puis au logiciel de visualisation en temps réel Vista Data Vision.
Le réseau de télémesure permettait une communication bidirectionnelle afin que les données puissent être rassemblées à distance et que les centrales d'acquisition de données et les capteurs sur le terrain puissent être reprogrammés ou reconfigurés à partir du bureau.
Le but de l'instrumentation et de la collecte de données était double. L’objectif principal était de mettre au point un système d’alerte précoce, qui avertirait les équipes d’intervention locales des mouvements de terrain potentiellement dangereux et imminents, avant que de grandes masses ne se détachent et s’effondrent dans le gouffre. En utilisant les premiers mois de données, les ingénieurs du projet ont déterminé que les épisodes de débourbage étaient généralement précédés de plusieurs jours de légère inclinaison du sol. L’alerte précoce a ensuite été obtenue en définissant des seuils d’alarme sur les relevés d’inclinaison des dispositifs installés à la périphérie du trou d’évacuation et sur l’infrastructure située à proximité. Lorsque l'inclinaison dépassait les seuils d'alarme, le logiciel Vista Data Vision envoyait des alertes textuelles aux ingénieurs du projet et aux responsables du personnel sur site.
L'autre exigence du projet était de déterminer les niveaux d'affaissement dans les zones marécageuses autour du gouffre. L’application de méthodes classiques de relevé optique en ligne de niveau aurait été difficile, voire impossible, avec les hydroglisseurs qui offraient le seul accès au marais autour du gouffre.
RESPEC a mis au point un nouveau système de surveillance de l'affaissement utilisant des données différentielles sur le niveau de l'eau pour mesurer l'affaissement du sol à 6 mm près. Pour ce faire, des poteaux en acier de 2 pouces ont été enfoncés à une profondeur de 3 m dans le fond du marais pour ancrer l'équipement sur chaque site. Des transducteurs de pression ont été installés à chaque emplacement et lus par des centrales de mesure CR206X, qui transmettaient des données via des répéteurs aux stations de base avec des modems cellulaires.
Chaque station était équipée d'un indicateur d'état-major pour vérifier et ajuster le décalage du transducteur dans le temps. Les données différentielles sur les moniteurs de niveau d’eau basées sur les marais ont été combinées aux données InSAR et aux données d’enquêtes traditionnelles sur les altitudes provenant des routes et des bermes pour créer des courbes de niveau de subsidence sur une vaste étendue. En utilisant ces techniques, les ingénieurs ont été capables de calculer des taux d'affaissement dans les zones marécageuses autour du gouffre jusqu'à dix dixièmes de pouce par an.
D'autres aspects du projet comprenaient l'utilisation de centrales d'acquisition de Campbell pour surveiller l'inclinaison dans les sédiments profonds à l'aide de chaînes d'inclinomètre en place fabriquées par DGSI, la communication avec un outil de pression Baker-Hughes à puits profonds utilisant Modbus et la mesure des débits de gaz des puits d'évacuation. Dans le premier cas, les données d'inclinaison ont été utilisées pour déterminer le risque et les effets sur une berme construite afin d'empêcher l'eau du gouffre de pénétrer dans un bayou proche.
Le projet a fait l’objet d’un examen minutieux dans les secteurs résidentiels et publics, il a nécessité une collaboration étroite avec le client, de nombreux consultants et organismes gouvernementaux et a exigé une grande flexibilité en raison de l’évolution rapide de la situation. Plus de 40 centrales de mesure de Campbell Scientific ont été installés dans un marécage pendant plus de 4 ans. Pendant ce temps, ils n’en ont perdu que trois. Deux se sont enfoncés dans le gouffre et l’autre a été frappé directement par la foudre !
Consultez la page web pour de plus amples informations : http://www.respec.com/project/napoleonville-salt-dome-sinkhole-monitoring.