Méthodologie intégrée de microgravimétrie en milieu urbain : test d'application au génie civil sur le métro M2 de Lausanne

RESUME Dès le printemps 2004, la construction d'une 2ème ligne de métro est entreprise dans la ville de Lausanne en Suisse. En reliant Ouchy, au bord du lac Léman (alt. 373 m) à Epalinges (alt. 711 m), le nouveau métro "M2" traversera dès 2008 l'agglomération lausannoise du Sud au Nord sur une distance de 6 km. Depuis l'avant-projet, en 1999, une grande quantité de données géologiques a été récolté et de nombreux forages exécutés sur le site. Ceci nous a donné une occasion unique d'entreprendre une étude de microgravimétrique urbaine de détail. Le mode de creusement du tunnel dépend fortement des matériaux à excaver et il est classiquement du domaine du géologue, avec ses connaissances de la géologie régionale et de la stratigraphie des forages, de fournir à l'ingénieur un modèle géologique. Ce modèle indiquera dans ce cas l'épaisseur des terrains meubles qui recouvrent le soubassement rocheux. La représentativité spatiale d'une information très localisée, comme celle d'un forage, est d'autant plus compliquée que le détail recherché est petit. C'est à ce moment là que la prospection géophysique, plus spécialement gravimétrique, peut apporter des informations complémentaires déterminantes pour régionaliser les données ponctuelles des forages. La microgravimétrie en milieu urbain implique de corriger avec soin les perturbations gravifiques sur la mesure de la pesanteur dues aux effets de la topographie, des bâtiments et des caves afin d'isoler l'effet gravifique dû exclusivement à l'épaisseur du remplissage des terrains meubles. Tenant compte de l'intensité des corrections topographiques en milieu urbain, nous avons donné une grande importance aux sous-sols, leurs effets gravifiques pouvant atteindre l'ordre du dixième de mGal. Nous avons donc intégré ces corrections celle de topographie et traité les effets des bâtiments de manière indépendante. Nous avons inclus dans le modèle numérique de terrain (MNT) la chaussée et les sous-sols afin de construire un modèle numérique de terrain urbain. Nous utiliserons un nouvel acronyme « MNTU »pour décrire ce modèle. Nous proposons d'établir des cartes de corrections topographiques préalables, basées sur les données à disposition fournies par le cadastre en faisant des hypothèses sur la profondeur des sous-sols et la hauteur des bâtiments. Les deux zones de test choisies sont caractéristiques des différents types d'urbanisation présente à Lausanne et se révèlent par conséquent très intéressantes pour élaborer une méthodologie globale de la microgravimétrie urbaine. Le but était d'évaluer l'épaisseur du remplissage morainique sur un fond rocheux molassique se situant à une profondeur variable de quelques mètres à une trentaine de mètres et d'en établir une coupe dans l'axe du futur tracé du métro. Les résultats des modélisations se sont révélés très convaincants en détectant des zones qui diffèrent sensiblement du modèle géologique d'avant projet. Nous avons également démontré que l'application de cette méthode géophysique, non destructive, est à même de limiter le nombre de sondages mécaniques lors de l'avant-projet et du projet définitif, ce qui peut limiter à la fois les coûts et le dérangement engendré par ces travaux de surface. L'adaptabilité de la technique gravimétrique permet d'intervenir dans toutes les différentes phases d'un projet de génie civil comme celui de la construction d'un métro en souterrain. KURZFASSUNG Seit dem Frühling 2004 ist in der Stadt Lausanne (Schweiz) die neue U-Bahn "M2" in Konstruktion. Diese soll auf 6 km Länge die Lausanner Agglomeration von Süd nach Nord durchqueren. Die dem Projekt zu Grunde liegende technische Planung sieht vor, daß die Bahnlinie hauptsächlich in der Molasse angesiedelt sein wird. Seit dem Vorentwurf (1999) ist eine große Anzahl geologischer Angaben gesammelt worden. Daraus ergab sich die einmalige Gelegenheit, die Informationen aus den damit verbundenen zahlreichen Bohrungen zu einer detaillierten mikrogravimetrischen Studie der Stadt Lausanne zu erweitern und zu vervollständigen. Das Ziel bestand darin, die Mächtigkeit der die Molasseüberdeckenden Moräneablagerung abzuschätzen, um eine entsprechendes geologisches Profile entlang der künftigen Bahnlinie zu erstellen. Weiterhin sollte gezeigt werden, daß die Anwendung dieser nicht-invasiven geophysikalischen Methode es ermöglicht, die Anzahl der benötigten Bohrungen sowohl in der Pilotphase wie auch im endgültigen Projekt zu reduzieren, was zu wesentlichen finanziellen Einsparungen in der Ausführung des Werkes beitragen würde. Die beiden in dieser Studie bearbeiteten Testzonen befinden sich im Nordteil und im Stadtzentrum von Lausanne und sind durch eine unterschiedliche Urbanisierung charakterisiert. Das anstehende Gestein liegt in verschiedenen Tiefen: von einigen Metern bis zu etwa dreißig Metern. Diese Zonen weisen alle Schwierigkeiten einer urbanen Bebauung mit hoher Verkehrsdichte auf und waren daher massgebend bei der Ausarbeitung einer globalen mikrogravimetrischen Methodologie für die Stadt Lausanne. Die so entwickelte Technik ermöglicht, die störenden Auswirkungen der Topographie, der Gebäude, der Keller und der Öffentlichen Infrastrukturen sorgfältig zu korrigieren, um so die ausschließlich auf die Mächtigkeit des Lockergesteins zurückzuführenden Effekte zu isolieren. In Bezug auf die Intensität der Auswirkungen der topographischen Korrekturen im Stadtgebiet wurde den Untergeschossen eine besonders grosse Bedeutung zugemessen da die entsprechenden Schwerkrafteffekte eine Grösse von rund einem Zehntel mGal erreichen können. Wir schlagen deshalb vor, vorläufige Karten der topographischen Korrekturen zu erstellen. Diese Korrekturen basieren auf den uns vom Katasterplan gelieferten Daten und einigen Hypothesen bezüglich der Tiefe der Untergeschosse und der Höhe der Gebäude. Die Verfügbarkeit einer derartigen Karte vor der eigentlichen gravimetrischen Messkampagne würde uns erlauben, die Position der Meßstationen besser zu wählen. Wir sahen zudem, daß ein entsprechenden a priori Filter benutzt werden kann, wenn die Form und die Intensität der Anomalie offensichtlich dem entsprechenden Gebäude zugeordnet werden können. Diese Strategie muß jedoch mit Vorsicht angewandt werden, denn falls weitere Anomalien dazukommen, können bedeutende Verschiebungen durch Übèrlagerungen der Schwerewirkung verschiedener Strukturen entstehen. Die Ergebnisse der Modellierung haben sich als sehr überzeugend erwiesen, da sie im Voraus unbekannte sensible Zonen korrekt identifiziert haben. Die Anwendbarkeit der in dieser Arbeit entwickelten gravimetrischen Technik ermöglicht es, während allen Phasen eines Grossbauprojekts, wie zum Beispiel bei der Konstruktion einer unterirdischen U-Bahn, einzugreifen. ABSTRACT Since Spring of 2004 a new metro line has been under construction in the city of Lausanne in Switzerland. The new line, the M2, will be 6 km long and will traverse the city from south to north. The civil engineering project determined that the line would be located primarily in the Molasse. Since the preparatory project in 1999, a great quantity of geological data has been collected, and the many drillings made on the site have proved to be a unique opportunity to undertake a study of urban microgravimetry. The goal was to evaluate the thickness of the morainic filling over the molassic bedrock, and to establish a section along the axis of the future line. It then had to be shown that the application of this nondestructive geophysical method could reduce the number of mechanical surveys required both for a preparatory and a definitive project, which would lead to real savings in the realization of a civil engineering project. The two test zones chosen, one in the northern part of the city and one in the city centre, are characterised by various types of urbanisation. Bedrock is at a depth varying from a few metres to about thirty metres. These zones well exemplify the various difficulties encountered in an urban environment and are therefore very interesting for the development of an overall methodology of urban microgravimetry. Microgravimetry in an urban environment requires careful corrections for gravific disturbances due to the effects of topography, buildings, cellars, and the infrastructure of distribution networks, in order to isolate the gravific effect due exclusively to the thickness of loose soil filling. Bearing in mind the intensity of the topographic corrections in an urban environment, we gave particular importance to basements. Their gravific effects can reach the order of one tenth of one meal, and can influence above all the precision of the Bouguer anomaly. We propose to establish preliminary topographic correction charts based on data provided to us by the land register, by making assumptions on the depths of basements and the heights of buildings. Availability of this chart previous to a gravimetry campaign would enable us to choose optimum measuring sites. We have also seen that an a priori filter can be used when the form and the intensity of the anomaly correspond visually to the corresponding building. This strategy must be used with caution because if other anomalies are to be associated, important shifts can be generated by the superposition of the effects of different structures. The results of the model have proved to be very convincing in detecting previously unknown sensitive zones. The adaptability of the gravimetry technique allows for application in all phases of a civil engineering project such as the construction of an underground metro line. RIASSUNTO Dalla primavera 2004 una nuova linea metropolitana é in costruzione nella città di Losanna in Svizzera. La nuova metropolitana "M2" traverserà per la lunghezza di 6 km il centro urbano di Losanna da sud a nord. II progetto d'ingegneria civile prevedeva un tracciato situato essenzialmente nel fondo roccioso arenaceo terziario (molassa). Dalla redazione del progetto preliminare, avvenuta nel 1999, una grande quantità di dati geologici sono stati raccolti e sono stati eseguiti numerosi sondaggi. Questo sì é presentato come un'occasione unica per mettere a punto uno studio microgravimetrico in ambiente urbano con lo scopo di valutare lo spessore dei terreni sciolti di origine glaciale che ricoprono il fondo roccioso di molassa e di mettere in evidenza come l'applicazione di questo metodo geofisico non distruttivo possa limitare il numero di sondaggi meccanici nella fase di progetto preliminare ed esecutivo con conseguente reale risparmio economico nella realizzazione di una tale opera. Le due zone di test sono situate una nella zona nord e la seconda nel centro storico di Losanna e sono caratterizzate da stili architettonici differenti. II fondo roccioso é situato ad una profondità variabile da qualche metro ad una trentina. Queste due zone sembrano ben rappresentare tutte le difficoltà di un ambiente urbano e ben si prestano per elaborare una metodologia globale per la microgravimetria in ambiente urbano. L'applicazione di questa tecnica nell'ambiente suddetto implica la correzione attenta delle perturbazioni sulla misura dell'accelerazione gravitazionale, causate dalla topografia, gli edifici, le cantine e le infrastrutture dei sottoservizi, per ben isolare il segnale esclusivamente causato dallo spessore dei terreni sciolti. Tenuto conto, dell'intensità delle correzioni topografiche, abbiamo dato grande importanza alle cantine, poiché il loro effetto sulle misure può raggiungere il decimo di mGal. Proponiamo quindi di redigere una carta delle correzioni topografiche preliminare all'acquisizione, facendo delle ipotesi sulla profondità delle cantine e sull'altezza degli edifici, sulla base delle planimetrie catastali. L'analisi di questa carta permetterà di scegliere le posizioni più adatte per le stazioni gravimetriche. Abbiamo anche osservato che un filtro a priori, qualora la forma e l'intensità dell'anomalia fosse facilmente riconducibile in maniera visuale ad un edificio, possa essere efficace. Tuttavia questa strategia deve essere utilizzata con precauzione, poiché può introdurre uno scarto, qualora più anomalie, dovute a differenti strutture, si sovrappongano. I risultati delle modellizzazioni si sono rivelati convincenti, evidenziando zone sensibili non conosciute preventivamente. L'adattabilità della tecnica gravimetrica ha mostrato di poter intervenire in differenti fasi di un progetto di ingegneria civile, quale è quella di un'opera in sotterraneo.

Numerical simulation of ambient seismic wavefield modification caused by pore-fluid effects in an oil reservoir

We have modeled numerically the seismic response of a poroelastic inclusion with properties applicable to an oil reservoir that interacts with an ambient wavefield. The model includes wave-induced fluid flow caused by pressure differences between mesoscopic-scale (i.e., in the order of centimeters to meters) heterogeneities. We used a viscoelastic approximation on the macroscopic scale to implement the attenuation and dispersion resulting from this mesoscopic-scale theory in numerical simulations of wave propagation on the kilometer scale. This upscaling method includes finite-element modeling of wave-induced fluid flow to determine effective seismic properties of the poroelastic media, such as attenuation of P- and S-waves. The fitted, equivalent, viscoelastic behavior is implemented in finite-difference wave propagation simulations. With this two-stage process, we model numerically the quasi-poroelastic wave-propagation on the kilometer scale and study the impact of fluid properties and fluid saturation on the modeled seismic amplitudes. In particular, we addressed the question of whether poroelastic effects within an oil reservoir may be a plausible explanation for low-frequency ambient wavefield modifications observed at oil fields in recent years. Our results indicate that ambient wavefield modification is expected to occur for oil reservoirs exhibiting high attenuation. Whether or not such modifications can be detected in surface recordings, however, will depend on acquisition design and noise mitigation processing as well as site-specific conditions, such as the geologic complexity of the subsurface, the nature of the ambient wavefield, and the amount of surface noise.

Le « milieu » homosexuel suisse durant la Seconde Guerre mondiale

Cette contribution s'intéresse à l'existence de lieux de sociabilité helvétiques entre hommes qualifiés comme étant homosexuels ou encore homoérotes selon le point de vue militant. Dans un pays resté neutre au cours de la Seconde Guerre mondiale et replié sur lui-même par « Défense nationale », fédéral depuis 1848 en unifiant trois cultures linguistiques, la capitale économique, Zürich, ressort sans conteste comme étant celle de l'homosexualité. Aussi cet article expose-t-il les conditions pénales expliquant l'existence dans cette ville de l'unique association homosexuelle qui va perdurer au-delà du conflit mondial. Il analyse aussi son mode de fonctionnement et revendicatif excluant progressivement les femmes de son sein. Toutefois, le monde associatif ne représente que la surface des événements, et cette étude s'attache à montrer les fortes différences existant selon les régions : la Zürich de la guerre ne s'est pas substituée au Berlin d'avant 1933, et les contrées latines, bien que profondément influencées par le code Napoléon, n'apparaissent pas comme des enclaves de liberté. Tolérance sociale relative et discrétion volontaire des intéressés, tels sont les mécanismes de cette histoire.

Advantages of using TEM when analysing asbestos in ambient air

Asbestos is an industrial term to describe some fibrous silicate minerals, which belong to the amphiboles or serpentines group. Six minerals are defined as asbestos including: chrysotile (white asbestos), amosite (grunerite, brown asbestos), crocidolite (riebeckite, blue asbestos), anthophyllite, tremolite and actonolite, but only in their fibrous form. In 1973, the IARC (International Agency for Research on Cancer) classified the asbestos minerals as carcinogenic substances (IARC,1973). The Swiss threshold limit (VME) is 0.01 fibre/ml (SUVA, 2007). Asbestos in Switzerland has been prohibited since 1990, but this doesn't mean we are over asbestos. Up to 20'000 tonnes/year of asbestos was imported between the end of WWII and 1990. Today, all this asbestos is still present in buildings renovated or built during that period of time. During restorations, asbestos fibres can be emitted into the air. The quantification of the emission has to be evaluated accurately. To define the exact risk on workers or on the population is quite hard, as many factors must be considered. The methods to detect asbestos in the air or in materials are still being discussed today. Even though the EPA 600 method (EPA, 1993) has proved itself for the analysis of bulk materials, the method for air analysis is more problematic. In Switzerland, the recommended method is VDI 3492 using a scanning electron microscopy (SEM), but we have encountered many identifications problems with this method. For instance, overloaded filters or long-term exposed filters cannot be analysed. This is why the Institute for Work and Health (IST) has adapted the ISO10312 method: ambient air - determination of asbestos fibres - direct-transfer transmission electron microscopy (TEM) method (ISO, 1995). Quality controls have already be done at a French institute (INRS), which validate our practical experiences. The direct-transfer from MEC's filters on TEM's supports (grids) is a delicate part of the preparation for analysis and requires a lot of trials in the laboratory. IST managed to do proper grid preparations after about two years of development. In addition to the preparation of samples, the micro-analysis (EDX), the micro-diffraction and the morphologic analysis (figure 1.a-c) are also to be mastered. Theses are the three elements, which prove the different features of asbestos identification. The SEM isn't able to associate those three analyses. The TEM is also able to make the difference between artificial and natural fibres that have very similar chemical compositions as well as differentiate types of asbestos. Finally the experiments concluded by IST show that TEM is the best method to quantify and identify asbestos in the air.

Veille bibliographique sur la surveillance biologique de l'exposition aux produits chimiques en milieu de travail : mise en place d'un réseau francophone multidisciplinaire

L'article présente les étapes de la mise en place d'une veille bibliographique (ou veille scientifique) thématique effectuée conjointement depuis 2005 par 4 institutions francophones du domaine de la santé au travail : l'INRS (France), l'IRSST (Québec), l'IST (Suisse) et l'UCL (Belgique).La thématique suivie est celle de la surveillance biologique de l'exposition aux produits chimiques en milieu de travail. Les données recueillies et mises en forme par les documentalistes servent aux chercheurs spécialistes du sujet non seulement pour suivre les nouveautés du domaine, mais aussi pour documenter des cours et mettre à jour des guides de surveillance biologique. Les différentes étapes de l'approche méthodologique du projet sont décrites : le choix des bases de données à interroger et la mise au point de la stratégie de recherche, la mise en place d'une procédure de partage des tâches pour toutes les étapes du processus de veille qui se répètent à chaque mise à jour (interrogation, création de bases de données avec le logiciel Reference Manager, mise en forme et indexation des références, création et mise à disposition des partenaires des bases de données consolidées au fil du temps avec tous les articles analysés), les moyens administratifs, humains et techniques d'échange de fichiers et les essais pour élargir la veille à la surveillance de pages Web sélectionnées.Un bilan chiffré des six années de la veille est également donné.L'information récoltée et analysée durant les deux dernières années par les partenaires du projet fera l'objet d'un second article axé sur les principales tendances de la thématique choisie.

Ambient seismic noise monitoring of a clay landslide: Toward failure prediction

Given that clay-rich landslides may become mobilized, leading to rapid mass movements (earthflows and debris flows), they pose critical problems in risk management worldwide. The most widely proposed mechanism leading to such flow-like movements is the increase in water pore pressure in the sliding mass, generating partial or complete liquefaction. This solid-to-liquid transition results in a dramatic reduction of mechanical rigidity in the liquefied zones, which could be detected by monitoring shear wave velocity variations. With this purpose in mind, the ambient seismic noise correlation technique has been applied to measure the variation in the seismic surface wave velocity in the Pont Bourquin landslide (Swiss Alps). This small but active composite earthslide-earthflow was equipped with continuously recording seismic sensors during spring and summer 2010. An earthslide of a few thousand cubic meters was triggered in mid-August 2010, after a rainy period. This article shows that the seismic velocity of the sliding material, measured from daily noise correlograms, decreased continuously and rapidly for several days prior to the catastrophic event. From a spectral analysis of the velocity decrease, it was possible to determine the location of the change at the base of the sliding layer. These results demonstrate that ambient seismic noise can be used to detect rigidity variations before failure and could potentially be used to predict landslides.

Le Soutien psychiatrique Intensif dans le Milieu (SIM) à Lausanne: un projet pilote [Intensive Psychiatric Support at the Setting in Lausanne: a pilot project]

While the hospital remains an important element of the psychiatric health-care system, the fact that it is always the best place to treat acute psychotic episodes is still debated. After a brief review of the literature relative to the main existing community care models, the authors describe the development in the Department Universitaire de Psychiatrie Adulte (DUPA), of an alternative to hospitalisation for patient going through a severe acute psychiatric episode. They present three clinical situations and the aims of the research project, which will follow this pilot phase.