Utilisation des ondes de surface pour l'auscultation des structures en génie civil : application à la caractérisation des fissures de surface

There is a increasing need for non destructive testing applied to concrete civil works. The use of surface waves, especially Rayleigh waves, fulfill many requirements to assess near surface of concrete structures because they are particularly energetic and sensitive to the surface state. The present work proposes and evaluates a method based on Rayleigh waves for the characterisation of surface cracks. The diffraction of R-waves by a surface crack is modelled with the Indirect Boundary Element Method (lBEM) to obtain the synthetic respons to an impulse input. The results make it possible to understand the diffraction pattern and to design a spectral analysis method for the determination of the crack depth . For the validation of the method on observed data, an experimental setup is developed and a data processing method is elaborated to eliminate source and receiver effects. The comparison of theoretical and experimental data on artificial cracks of different depths in concrete slabs shows that the method is reliable for these simple geometries. The method is then applied to special cases (water filled cracks, cracks with a point contact at different depths) and compared to the results obtained by the body waves transmission time method. The two methods show to be complementary, with a low experimental additional cost. They are finally carried out on a real cracks where it is confirmed they provide complementary information for the characterisation of cracks.Dans le domaine du génie civil, la demande en matière de contrôle non destructif est croissante. Les ondes de surface, et de Rayleigh en particulier, présentent différentes propriétés intéressantes pour l'auscultation de la surface des structures en béton. L'objectif de ce travail est de proposer et d'évaluer une méthode de caractérisation des fissures de surface par les ondes de Rayleigh . La diffraction des ondes de Rayleigh par une fissure de surface est modélisée par la méthode indirecte d'éléments de frontière (IBEM pour Indirect Boundary Element Method). Les résultats permettent une analyse fine des différents phénomènes de diffraction et l'élaboration d'une méthode spectrale de détermination de la profondeur des fissures . Des dispositifs et procédures de traitement prenant en compte les effets de la source et des capteurs permettent de l'appliquer expérimentalement. La comparaison des données numériques et expérimentales sur des fissures artificielles de différentes profondeurs valide la méthode. Elle est alors appliquée à des cas particuliers (fissures remplies d'eau , fissures présentant des contacts entre les deux lèvres) et comparée à une méthode temporelle utilisant les ondes de volume. Les résultats montrent clairement la complémentarité des deux méthodes pour un faible surcoût de mise en oeuvre. Leur application à des cas de fissuration réelle sur ouvrage d'art confirme leur complémentarité pour de véritables conditions d'auscultation