Le bruit aux abords des carrières et des stations d`élaboration de

Le bruit aux abords des carrières
et des stations d'élaboration de granulats
Vadim ZOUBOFF
Ingénieur ESEO
(École supérieure d'électronique de l'Ouest)
Responsable de l'activité Physique-Acoustique
Laboratoire régional d'Angers
RÉSUMÉ
L'article présente les résultats d'une étude
destinée à mieux appréhender le bruit produit
aux abords des carrières et des stations d'élaboration de granulats. Il est divisé en trois
parties :
- la première partie concerne le constat de
bruit. On considere le bruit des carrières à trois
niveaux : à la source, en champ proche et en
champ lointain. On donne également les
méthodes de mesures et les précautions qu'il
convient de prendre ;
- la deuxième partie concerne les moyens de
réduction du bruit : on donne les principes
généraux et quelques exemples du niveau
des réductions ;
- la troisième partie décrit le principe d'une
méthode de prévision qui permet d'estimer avec
une précision suffisante les niveaux de bruit aux
abords des installations.
L'ensemble permet de répondre aux questions
essentielles posées par une étude d'impact ou
une modification d'installation existante.
MOTS CLÉS : 36 • Bruit - Granulat - Carrière Concassage • Criblage - Équipement - Élaboration (fabr.j - Niveau de bruit - Mesure - Prévision - Abattage - Réduction (diminution) Étude d'impact - Simulation - Modèle mathématique.
Comme toute installation industrielle, les carrières et les
stations de concassage et criblage sont génératrices de
bruit qu'il convient de maîtriser le mieux possible, surtout
évidemment lorsqu'elles sont situées à proximité de zones
habitées. L a maîtrise de ce facteur de nuisance passe par
l'étude de ses caractéristiques d'émission et de propagation.
Dans un deuxième temps, i l est possible d'étudier les
moyens de réduction du niveau sonore et de mettre au
point une méthode de calcul prévisionnel.
Une importante étude, menée par le réseau des L P C et
cofinancée par le Comité de gestion de la Taxe parafiscale
sur les granulats a eu pour but d'étudier le bruit produit
par ce type d'installation. Dans cet article, nous donnons
les principaux résultats obtenus. Toutefois, pour une
information complète sur le sujet, il convient de lire le
rapport de recherche [1] consacré à ce sujet.
Nous aborderons ici les trois axes principaux du sujet :
le constat, la réduction, et la prévision du bruit autour
des installations. Cet article exclut le bruit produit par
les tirs de mines ; en effet, le caractère impulsif et isolé
de ce type de bruit pose un problème encore non résolu
au niveau de la corrélation entre la gêne ressentie et un
paramètre à définir mesurant physiquement le bruit
produit. Il convient donc de traiter ce type de bruit sur
un autre terrain que celui de la mesure.
49
Bull, liaison Labo P. Ht Ch - 1RS . ¡anu-foi,r
IO»Q. oit
n c i
ASPECT
ACOUSTIQUE
DES
ET D U TYPE D E TRAVAIL
MATÉRIELS
O n peut classer les bruits des installations selon
divers critères. Le classement par type de bruit est
le plus important car c'est lui qui conditionne la
méthode de calcul prévisionnel.
E n fonction du type de bruit émis, on pourrait
faire un premier classement en utilisant les termes
de la norme N F S 31-110 [2] :
—
de
de
et
bruit stable : c'est un bruit dont les fluctuations
niveau sont négligeables au cours de l'intervalle
mesurage. C'est le cas du bruit des concasseurs
des cribles alimentés de façon continue ;
— bruit fluctuant : c'est un bruit dont le niveau
varie de façon continue dans un intervalle notable
au cours de l'intervalle de mesurage. C'est par
exemple le cas du bruit d'un chargeur occupé à
diverses tâches, et se déplaçant très peu ;
— événement discret : c'est un phénomène acoustique
et de durée limitée, dont le niveau de pression
acoustique émerge nettement du bruit de fond. Nous
trouvons ce type d'événement acoustique lors du
chargement d'un tombereau au front de taille :
l'événement acoustique est constitué par l'arrivée du
tombereau, son chargement, puis son départ.
En fait, dans la suite du texte nous regrouperons
les bruits stables et fluctuants en une seule catégorie,
que nous appellerons bruits continus par opposition
aux événements acoustiques discrets (bruits transitoires). Cette manière de faire se justifie par le fait
que les bruits stables et les bruits fluctuants peuvent
se mesurer de la même façon et s'exprimer tous
deux par le niveau équivalent L (T). Par contre,
pour les bruits transitoires on peut utiliser le niveau
acoustique d'exposition L (T) (également appelé
parfois S E L ou L ). Des bruits transitoires peuvent
se produire plusieurs fois au cours d'une période
d'observation. O n obtient alors un bruit à caractère
cyclique, si la période d'apparition est constante.
Aeq
AE
AX
Pour notre part, nous utiliserons une valeur dérivée
du L ^ q u e nous appelions facteur d'émission unitaire
E et que nous définissons plus loin. Cette valeur
est plus pratique à utiliser dans les calculs prévisionnels.
En dehors de l'aspect acoustique, on peut aussi
classer les installations à partir d'autres critères, qui
ont toutefois un impact acoustique :
— classement par disposition des matériels : structure
horizontale ou verticale ;
— classement par fonction : zone d'extraction, transfert de matériaux ; élaboration de granulats, stockage ; chargement et transport.
Ce dernier type de classement, en particulier, est
très intéressant car i l donne aux différentes sources
une unité géographique qu'il est plus facile de traiter
d'un point de vue acoustique.
50
NIVEAU D'APPRÉHENSION D U BRUIT
Les carrières ou les stations d'élaboration de granulats
présentent des bruits dont les caractéristiques sont
très variables, aussi bien par leur nature, que par
leur position géographique.
Pour cerner correctement le bruit des installations
de granulats, i l est nécessaire de se placer à trois
niveaux d'observation :
— bruit à la source,
— bruit en champ proche,
— bruit en champ lointain,
qui possèdent chacun ses caractéristiques propres.
Bruit à la source
Il s'agit du bruit de chaque matériel pris séparément,
et supposé placé en champ libre. Son étude permet
de connaître les caractéristiques intrinsèques des
appareils indépendamment de leur environnement.
Bruit en champ proche
Chaque matériel est placé dans un environnement
proche qui peut modifier ses caractéristiques acoustiques. O n s'intéresse ici au niveau acoustique obtenu
de quelques mètres à quelques dizaines de mètres
des sources. Pour avoir un sens, i l est nécessaire
que la valeur du niveau de pression acoustique soit
accompagnée de la distance à laquelle a été faite
la mesure.
Par rapport à un champ libre, ce niveau acoustique
peut être augmenté par la présence de parois
réfléchissantes à proximité du matériel, ou au
contraire atténué par la présence d'écrans naturels
ou artificiels entre la source et le point de mesure.
C'est le cas, par exemple, des stocks de matériaux, des matériels installés dans des bâtiments, des
fosses, etc.
Puisque ces mesures sont faites à une certaine
distance des matériels, i l est évident que, dans la
majorité des cas, le bruit en champ proche concernera
un groupe de matériels, et non plus des éléments
isolés. Ces groupes de matériels correspondront
souvent à l'une des fonctions que nous avons
décrites précédemment.
Bruit en champ lointain
Si, dans les deux premiers niveaux d'observation,
les caractéristiques acoustiques sont essentiellement
liées aux matériels et à l'organisation propre de
l'installation, le bruit en champ lointain, c'est-à-dire
à quelques centaines de mètres de la source, dépend
beaucoup de facteurs supplémentaires externes tels
que :
— les phénomènes météorologiques (en particulier,
la vitesse et la direction du vent, les gradients de
température et de vent) ;
TABLEAU I
Niveaux d'observation d'une installation et situation acoustique
Niveau
d'observation
Source
concernée
Caractéristiques
acoustiques
Facteurs
influençant le bruit
Source
Chaque matériel pris
séparément
Niveau de puissance
acoustique
ou
Niveau acoustique
d'exposition
Nature de l'appareil
Nature des matériaux
Granulométrie
Champ proche (de quelques
mètres à 50 m environ)
Groupe de matériels correspondant en général à une
fonction
Niveau de pression
acoustique/distance
Présence d'écrans
Présence de réflecteurs
Nature et nombre de matériels
Disposition
horizontale des
matériels
Champ lointain (au-delà de
50 m environ)
Installation
complète
groupe de fonctions
Niveau de pression
acoustique/distance
Nature et nombre de matériels
Disposition horizontale et verticale des matériels
Facteurs météorologiques
Distance
Topographie
Végétation
ou
acoustique par le sol, suivant ses caractéristiques de
surface (végétation, présence d'étendues d'eau, etc.),
que l'on appelle « effet de sol » ;
Si la source repose sur un plan réfléchissant, le
rayonnement acoustique ne se produit que sur une
demi-sphère et L devient alors :
w
L
— la topographie du terrain.
w
A ce niveau d'observation, les constatations sur le
bruit concerneront, en général, la totalité de l'installation.
Chacun des niveaux d'observation ainsi définis
présente donc une spécificité au niveau du type de
source concernée, des caractéristiques acoustiques,
et des facteurs influençant la propagation.
Dans le tableau I, on récapitule ces points en
donnant pour chaque niveau d'observation : le type
de source concerné, les moyens de mesure et les
facteurs influençant le bruit.
CONDITIONS D E M E S U R E ET MÉTROLOGIE
Mesures à la source
Nous distinguerons deux cas, suivant qu'il s'agit
d'un bruit continu ou d'un bruit transitoire.
Mesure de la puissance acoustique
Rappelons que la puissance acoustique d'un matériel
ne doit pas être confondue avec la pression
acoustique.
Si L désigne le niveau de pression acoustique à
une distance d de la source et L le niveau de
puissance acoustique de cette source, ces deux
grandeurs sont reliées en champ libre par la formule :
p
w
L
w
2
= L
p
+ 101g An d
2
= L
p
+ 101g 2n d
O n effectue cette mesure dans le cas d'un bruit
continu.
Il existe plusieurs moyens de mesurer la puissance
acoustique d'un matériel, mais qui reposent tous
sur le même principe : la mesure sur une surface
fermée autour de la source. Dans le cas de matériels
de carrières, on peut utiliser quatre méthodes :
—
—
la
—
—
application de la norme N F S 31-027 [3],
application du projet de méthode de mesure de
puissance acoustique des matériels de chantier [4],
intensimétrie acoustique (encore peu répandue),
méthode de substitution [5].
Quelle que soit la méthode de mesure utilisée, i l est
important de prendre les précautions suivantes :
• la durée d'intégration T pour la mesure du niveau
équivalent doit être suffisamment longue pour obtenir
une valeur correcte. Cette durée peut être de l'ordre
de une minute sur des cribles produisant un bruit
constant, et peut aller jusqu'à dix minutes, voire
plus, sur un concasseur à mâchoires alimenté par
intervalles. Dans ce dernier cas, le bruit présente
un caractère plus ou moins cyclique, et on s'arrangera
pour que la période T corresponde à un nombre
entier de cycles ;
• beaucoup de facteurs influencent le bruit des
matériels. Par exemple, pour un concasseur à
percussion, il faudra préciser :
— la vitesse de rotation, et les divers réglages
mécaniques,
— les granulantes d'entrée et de sortie du matériau,
— la nature et le débit du matériau,
— les caractéristiques des goulottes d'entrée et de
sortie du matériau. Il est en effet très difficile de
51
séparer le bruit d'un appareil proprement dit de
celui des systèmes d'alimentation.
Le tableau II donne, à titre d'exemple, l'influence
de facteurs liés aux granulats (taille, débit et nature)
sur le bruit d'un concasseur à percussion Hazemag
type A P K 0805.
Facteur d émission unitaire E
Ce paramètre permet de caractériser un événement
discret. Il est défini comme le niveau acoustique
équivalent L (T) sur une durée de une heure pour
un événement acoustique discret unique, situé, par
définition, à 30 m du microphone :
Aeq
E = L £F)
A
TABLEAU II
Cette définition permet de simplifier les méthodes
de calcul prévisionnel.
Écarts de niveau sonore en dB(A)
dus à l'action de divers facteurs
D1
N1
N2
D2
T1
+ 1,9
+ 3
T2
— 0,5
+ 0,6
T1
+ 0,7
+ 1,8
T2
— 4,5
— 3
Pour cela, nous avons réalisé un plan d'expérience
à deux modalités et deux répétitions pour chaque
facteur contrôlé. Les modalités choisies sont les
suivantes :
— débit :
D l = 36 t/h,
D 2 = 85 t/h ;
— nature des matériaux :
N I = gneiss,
N 2 = calcaire ;
— taille des granulats :
T l = 20/40,
T2 = 6/20.
Pendant tous les essais, les paramètres de réglage
de la machine ont été les suivants :
— deux battoirs légers 1 024 M N : 65 kg,
— vitesse du rotor : 65 m/s,
— serrage : 10 mm.
Pour la mesure du bruit, nous avons disposé quatre
microphones sur le côté du concasseur. L a valeur
absolue du niveau acoustique n'était pas prise en
considération dans l'analyse, car seule la différence
était significative.
Le tableau II représente les écarts en dB(A) que
l'on peut observer par rapport à la moyenne de
l'ensemble des essais. O n constate que l'écart maximal
est de 7,5 dB(A) entre les deux combinaisons
suivantes : calcaire 6/20 à 36 t/h, gneiss 20/40 à
85 t/h.
Suivant les combinaisons, les différences de niveau
sonore observées à proximité d'un concasseur à
percussion peuvent donc, dans les conditions de
l'expérience, varier de 0 à 7,5 dB(A). Dans la
pratique, beaucoup de facteurs peuvent varier pour
un même appareil : caractéristiques des matériaux,
réglages de la machine ; nous avons ainsi pu observer
sur le site des différences de niveau sonore atteignant
10 dB(A) sur un concasseur giratoire.
52
- 10 lg 3 600.
Mesures en champ proche
Il s'agit simplement de mesures de niveau de pression
acoustique. L a distance source/récepteur se situe
dans l'intervalle de quelques mètres à cinquante
mètres environ.
Pour que la mesure soit significative, i l importe que
le niveau équivalent soit pris sur une durée
suffisamment longue pour que cette valeur ait un
sens.
Mesures en champ lointain
Il s'agit de mesures réalisées pour des distances
source/récepteur supérieures à 50 m. Compte tenu
des puissances acoustiques des sources mises en jeu
dans les installations de criblage-concassage, on peut
considérer que la distance maximale de mesure se
situera aux alentours de 1 000 mètres.
Influence des facteurs externes
Dans les mesures en champ lointain, le niveau de
bruit au point récepteur dépend de facteurs supplémentaires tels que : les conditions météorologiques,
l'effet de sol, la végétation, la topographie, l'absorption atmosphérique.
Lors d'une mesure, dont la durée est nécessairement
limitée dans le temps, on peut considérer que ces
facteurs extérieurs peuvent être classés en deux
catégories :
1. les facteurs qui restent constants pendant la durée
de la mesure : l'effet de sol, la végétation, la
topographie ;
2. les facteurs qui varient aléatoirement lors de la
mesure : les conditions météorologiques, l'absorption
atmosphérique, pour partie.
Dans ces conditions, le résultat de la mesure en
champ lointain devra non seulement préciser la
valeur du niveau sonore obtenu, mais aussi comporter
une description détaillée de tous les facteurs extérieurs
mentionnés précédemment.
Par ailleurs, i l importe de bien avoir présent à
l'esprit que le résultat acoustique obtenu doit être
considéré comme une variable aléatoire. U n résultat
unique peut souvent s'écarter beaucoup de la
moyenne réelle à long terme. Il n'est pas rare
d'observer des écarts de plus de 1 5 d B ( A ) en L
sur des durées de plusieurs heures à 600 m de
Aeq
distance d'une source à niveau constant. O n conçoit
que, dans ces conditions, le résultat de mesure doive
être considéré et utilisé avec prudence, surtout si
l'on doit le comparer à certains niveaux limites.
grandeur des niveaux sonores observables en fonction
de la distance, pour divers types d'installations.
EXEMPLES DE NIVEAUX SONORES
—
—
de
de
Bruits à la source
L a figure 1 donne la synthèse de ces résultats. D ' u n
point de vue acoustique, les résultats ont été
sélectionnés à partir des critères suivants :
point de mesure en vue directe de l'installation ;
vent « portant » ou « travers ». O n exclut les cas
vent « contraire », pour lesquels les conditions
propagation sont très perturbées.
U n catalogue regroupant un certain nombre de
résultats sur les puissances acoustiques a été établi
dans la référence [1].
Ces résultats, permettent d'analyser
d'atténuation et les niveaux.
A titre d'exemple, on donne ci-après les fourchettes
de puissance acoustiques observées sur quelques
matériels courants :
Pente d'atténuation
—
—
—
—
cibles :
103 à 120 dB (A),
concasseurs :
97 à 122 dB (A),
broyeurs à barres:
105 à 118 dB (A),
chariot de foration : 110 à 122 dB (A).
Ces niveaux sont très variables en fonction du type
de matériel, des réglages et du type de matériau
traité.
O n constate que
chaque type de
plus précise est
ces valeurs dans
la fourchette est assez large pour
matériel, et qu'une détermination
nécessaire si l'on souhaite utiliser
un calcul prévisionnel.
E n théorie, on devrait observer une pente variable
de 0 à 12 dB par doublement de distance, en raison
de l'étendue de la source, de l'absorption de l'air
et de l'effet de sol. E n réalité, nous avons ici un
ensemble de résultats provenant de sites et de
conditions météorologiques très différents qui doivent
en partie effacer ce comportement théorique, et on
constate que la pente est sensiblement la même pour
tous les résultats.
Les courbes de la figure 1 permettent de déterminer
une pente moyenne de l'ordre de 7 d B ( A ) par
doublement de distance, entre 50 et 600 m de la
source. Connaissant le niveau sonore L
à une
distance d , on peut donc en déduire le niveau L
à une distance d par la formule :
p
Bruit en champ proche et en champ lointain
réf
p
L = L
p
Niveaux sonores dB [A)
pentes
en fonction de la distance
réf
Nous avons rassemblé les résultats obtenus sur un
certain nombre de carrières pour avoir un ordre de
les
p
réf
. - 23 lg (d/d )
ttf
Cette formule ne fournit bien entendu qu'un ordre
de grandeur de l'atténuation en fonction de la
Fig. 1. — Propagation sonore aux abords des carrières. Points
en vue directe vent quelconque sauf « contraire ».
Les installations sont classées en fonction de leur production
journalière :
PF : production inférieure à 1 500
PM : production comprise entre 1 500 et 3 000 t/j,
PI : production supérieure à 3 000 t/j.
Les matériaux traités sont codés comme suit :
M A : matériaux alluvionnaires (meubles),
M E : matériaux éruptifs (massifs),
M C : matériaux calcaires (massifs).
© • ^
© • ^
.
PF
#
PM
'o
PI
-(¡7)
L
MA
ME ou MC
25
50
100
200
¿00
800
Distance (m)
53
distance et ne peut être utilisée que dans les cas
suivants :
— en interposant un écran entre la source et le
récepteur ;
— point de réception en vue directe de l'installation ;
— point de réception situé entre 50 et 600 m de la
source ;
— vent portant ou de travers ;
— hauteur de mesure : 2 m environ.
— en s'éloignant du récepteur.
Le tableau III présente une synthèse des moyens de
réduction du bruit en fonction des principes de
réduction et de leur niveau d'application. Ce tableau
appelle quelques commentaires.
Niveaux sonores
Utilisation du caoutchouc
O n constate que toutes les installations à production
journalière importante sont situées en haut du fuseau
et sont bien groupées. O n note pour ces installations
importantes un niveau sonore de l'ordre de 80 dB (A)
à 50 m et de 6 0 d B ( A ) à 400 mètres.
Pour les installations moyennes, les quatre résultats
(n 8, 2, 11 et 17) sont beaucoup plus dispersés.
O n pourrait noter une moyenne de l'ordre de
75 d B (A) à 50 m et de 55 dB (A) à 400 m, mais les
résultats, trop dispersés, ne permettent pas d'en tirer
une conclusion générale.
os
Pour les petites installations (sauf le cas particulier
n° 7), on note des niveaux acoustiques qui sont du
même ordre de grandeur que pour les installations
moyennes.
L a carrière n° 7 est peu bruyante, ce qui s'explique
bien par la faible quantité de matériel en présence.
Pour ces petites installations, on constate que les
niveaux acoustiques sont situés dans l'intervalle
74 ± 4 à 50 m et 58 ± 4 à 400 mètres.
O n constate que la dispersion des résultats sur les
niveaux sonores augmente quand le nombre de
matériels utilisés dans la carrière diminue. Cela se
comprend bien physiquement : les différences, ou
particularités acoustiques de chaque appareil sont
d'autant moins sensibles qu'ils se trouvent dans un
ensemble d'autres matériels : i l s'ensuit que toutes
les installations classées en production importante
(PI) sont situées dans un fuseau très resserré. Ce
qui n'est pas le cas des installations de « faible »
production et même de moyenne production.
O n note également que les carrières de roche massive
ont tendance à se situer dans la partie supérieure
du fuseau, alors que les carrières d'alluvions se
situent plutôt vers le bas de ce même fuseau (sauf
le cas très particulier n° 17). Cette remarque peut
se comprendre en partie par l'importance des
installations.
M O Y E N S ET MÉTHODES D E RÉDUCTION
D U BRUIT
Comme dans toute installation industrielle, on peut
lutter contre le bruit par quatre moyens fondamentaux :
— en agissant sur la conception même des machines ;
— en enfermant totalement les matériels dans des
bâtiments ou des capotages ;
54
Le caoutchouc n'est pas utilisé exclusivement pour
les problèmes de bruit : i l est aussi connu comme
anti-abrasif. O n constate que l'utilisation du caoutchouc apporte une diminution notable de bruit en
évitant que les matériaux ne frappent directement
des tôles ou des barres d'acier. Nous donnons ciaprès quelques résultats et commentaires :
— mise en place de plaques d'usure en caoutchouc
sur broyeur à barres : des essais effectués montrent
qu'un gain de 1 0 d B ( A ) est facilement obtenu. Ce
résultat est confirmé par les essais réalisés par
différents constructeurs ;
— toiles de cribles en caoutchouc : elles sont surtout
utilisées actuellement pour leur qualité anti-abrasives.
Nous avons constaté des différences de l'ordre de
6 à 1 0 d B ( A ) sur le niveau de pression acoustique
à un mètre environ au-dessus de la surface de cribles
avec toile en caoutchouc par rapport à une toile
en métal ;
— surfaces métalliques soumises aux chocs de
pierres : en recouvrant de caoutchouc toutes les
surfaces métalliques recevant des projections de
pierres, on obtient des réductions de bruit très
importantes. C'est le cas en particulier des goulottes
d'entrée et de sortie des matériaux, de parois latérales
de cribles, des « boîtes à pierres », des trémies de
réception de matériaux de gros calibre, etc.
O n a pu estimer que la puissance acoustique d'une
simple goulotte d'amenée ou de sortie de matériau
pouvait atteindre couramment 100 dB (A), ce qui
représente une puissance totale émise importante si
l'on prend en compte la multiplicité des sources de
ce type existant sur les installations. L a réduction
de niveau de puissance acoustique obtenue par la
mise en place de caoutchouc peut être de l'ordre
de 1 0 d B ( A ) .
Capotage et précautions
associés
L a solution du capotage du matériel à la source
est un moyen efficace de diminution du bruit ;
toutefois, son emploi est assez limité dans ce cas
pour des raisons d'accès aux appareils (réglages,
entretien), d'efficacité liée aux ouvertures nécessaires
pour l'entrée et la sortie des matériaux, et aux
poussières qui très rapidement risquent de limiter
l'efficacité des matériaux utilisés. O n préfère la
solution de réduction en champ proche, en enfermant
partiellement ou totalement un matériel, ou un
groupe de matériels, dans des bâtiments, ce qui
permet d'éviter un certain nombre des inconvénients
énoncés plus haut.
TABLEAU Ili
Moyens de réduction du bruit sur les installations d'élaboration de granulats
Principe de
réduction
Technologie des matériels
Bâtiments ou capotages
entièrement clos
Écran
Niveau d'application
des
moyens de réduction
Désignation des moyens
Source
• Utilisation du caoutchouc :
— toiles de cribles
— plaques d'usure dans les broyeurs à barres
— recouvrement intérieur des goulottes
Source
• Pour les engins mobiles conceptions de moteurs
moins bruyants
— traitement des entrées d'air
— silencieux d'échappement spéciaux
Source
• Pour les engins mobiles : capotage des moteurs
Champ proche
• Capotage de matériels fixes :
soit à l'unité (cas de bardages de cribles), soit globale (en
enfermant l'installation dans un bâtiment)
Champ proche
• Buttes de terre, ou stocks de matériaux placés en périphérie
de l'installation
• Implantation de bâtiments annexes (bureaux, garage, etc..)
entre la source et le récepteur
• Mise en place du matériel dans des fosses
Champ
tain
proche/Champ
loin-
Champ lointain
• Mise en place du matériel en fond de carrière
• Installation placée le
possible dans le site
plus
bas et
le
plus
profondément
• Cheminements particuliers des engins
• Écrans divers (butée de terre ou autres) au voisinage
récepteur
Distance
Réduction
Champ lointain
du
• Éloignement maximal des matériels bruyants par rapport aux
récepteurs
du bruit en champ lointain
Les moyens de réduction de bruit en champ lointain
sont, à part l'éloignement, liés essentiellement aux
phénomènes de diffraction. Cette idée est illustrée
sur la figure 2, dans laquelle nous avons représenté
les principaux moyens de réduction du bruit en
champ lointain. L'ensemble de ces schémas montre
que l'on a affaire dans tous les cas, à un effet
d'écran.
Des mesures réelles faites sur diverses installations
montrent que les gains obtenus par les écrans de
ce type peuvent aller jusqu'à 1 5 d B ( A ) . L a valeur
attendue de cette atténuation peut se calculer avec
une précision suffisante, en utilisant l'abaque de
Maekawa et en prenant pour valeur de N (paramètre
d'entrée de l'abaque) la différence de marche 5
entre le rayon diffracté et le rayon direct.
/1111
a
-
de
b -
/11 ) ii / > n
Installation p l a c é e
r/i
en
fond
dans
un
de
carrière
(diffraction par
front
taille)
Installation p l a c é e
creux
Installation
(diffraction par
— — p ~
'
topographie)
R
////////)//>/ /^^^vTrr^Tz^v^^^^^/////
7
c -
Récepteur
protégé
par
une
butte
de
terre
Fig. 2. — Principaux moyens de réduction du bruit en champ lointain.
L'ensemble des moyens indiqués dans le tableau III
doit être utilisé avec méthode. Une application sans
discernement risquerait d'être décevante si aucune
étude d'ensemble n'est réalisée.
Les moyens de réduire le bruit doivent dans tous
les cas être prévus dès le projet d'exploitation. Cette
démarche est facilitée actuellement par l'étude
d'impact, qui permet de réfléchir à ce problème
avant toute exploitation. Pour mener à bien une
campagne de réduction de bruit, on emploiera la
démarche suivante :
— constat de la situation acoustique,
— optimisation de l'organisation de l'installation,
— mise en œuvre de moyens de réduction du bruit.
55
Cette démarche peut s'employer aussi bien lors du
projet d'une installation nouvelle que lors de l'étude
d'une installation existante. Nous allons détailler
sommairement ces trois phases.
Constat de situation acoustique
Il s'agit ici de déterminer et de classer les contributions
acoustiques des différentes parties d'une installation
par rapport à un récepteur donné. Lorsqu'il s'agit
d'un projet, on effectuera cette estimation soit par
le calcul seul, soit, si le site est complexe, en
complétant le calcul par l'application de la technique
de simulation in situ pour déterminer l'atténuation
expérimentale entre les différentes sources et le
récepteur [6].
E n ce qui concerne les carrières et les installations
de concassage-criblage, les incertitudes proviennent
essentiellement du second point : i l est en effet
difficile de déterminer a priori le cheminement exact
des engins, leur orientation, la puissance acoustique
des matériels, la durée de fonctionnement. Il semble
donc inutile dans ce cas de compliquer exagérément
la méthode de prévision, puisque la précision finale
sera surtout liée à la qualité de l'estimation des
hypothèses de calcul. Nous avons tenu compte de
ce fait dans l'élaboration de la méthode présentée
ici, et modulé la méthodologie suivant la complexité
du problème posé. O n aboutit ainsi à une méthode
« modulaire » permettant de découper l'étude en une
série de problèmes simples qui sont traités séparément.
Nous décrirons ici succinctement le principe de cette
méthode qui est présentée en détail dans la
référence [1].
Lorsque l'évaluation de la contribution des différentes
parties bruyantes est faite, on classe ces contributions
par ordre décroissant pour procéder au choix des
matériels dont le bruit devra être atténué et pour
fixer les valeurs de ces atténuations. Il importe
beaucoup dans cette phase de considérer le bruit
des matériels dans leur ensemble pour éviter d'aboutir
à des solutions inefficaces ou excessives par leur
prix de revient.
L a méthode de prévision dépend du type de source.
Les sources sont différenciées conformément à la
figure 3. Elles peuvent être soit mobiles, soit fixes
ou faiblement mobiles :
Organisation de l'installation
• pour les sources mobiles, on utilise dans tous les
cas le niveau d'émission unitaire ;
Il convient d'intégrer le facteur bruit dans chaque
décision d'implantation d'un équipement ou d'organisation particulière de l'installation. L a décision
finale consistera évidemment en un compromis entre
diverses contraintes, mais la préoccupation de
réduction de bruit pourra dans certains cas être
prise en compte sans aucun surcoût.
Cette phase constitue donc le deuxième volet de
l'étude, qui sans utiliser aucun moyen de réduction
du bruit, vise à organiser l'implantation des matériels
et des fonctions afin d'obtenir le minimum de bruit
aux abords des installations.
Classement des sources
• pour les sources fixes ou faiblement mobiles, on
distingue deux cas :
- les sources à bruit continu. Dans ce cas, on
utilise la puissance acoustique de ces sources pour
évaluer leur niveau sonore ;
- les sources à bruit transitoire. Dans ce cas, le
niveau sonore est évalué à partir du niveau d'émission
unitaire.
Sources
Fixes
O n cherchera par exemple à placer l'installation
dans les parties les plus basses des terrains, à éviter
les structures trop verticales, à définir correctement
le cheminement des engins et des camions de
transport par rapport aux stocks de matériaux, etc.
ou
Sources
à bruit
Utilisation de
Moyens de réduction proprement dit
puissance
O n peut, dans cette phase, envisager d'utiliser les
moyens de réduction de bruit décrits plus haut :
capotages, écrans, utilisations du caoutchouc.
MÉTHODE DE C A L C U L
PRÉVISIONNEL
L a précision d'une méthode de prévision
essentiellement de deux facteurs :
dépend
— la précision du modèle utilisé, qui dépend en
premier lieu de la parfaite connaissance de tous les
phénomènes mis en jeu et de la maîtrise de leur loi
de comportement ;
— la précision des données qui alimentent le modèle.
56
Mobiles
faiblement
mobiles
Fig. 3. —
continu
Sources
la
acoustique
a bruit
Utilisation
d'émission
transitoire
du niveau
unitaire
Types de sources et facteurs acoustiques utilisés.
Principe de la prévision
ou faiblement mobiles
pour
les
sources
fixes
Une source est considérée comme faiblement mobile
si la plus grande dimension de son aire de
déplacement est au moins une fois et demie plus
faible que la distance entre le centre de cette aire
et le point récepteur.
L a méthode
successives :
de prévision
comporte trois phases
— détermination du niveau de pression acoustique
en champ proche ;
— calcul de l'atténuation du niveau sonore en
fonction de la distance et des obstacles ;
— regroupement des résultats (calcul
final).
Détermination
du niveau de pression acoustique en
champ proche
• Classement des sources en groupes homogènes.
Avant tout calcul et après avoir dénombré les
sources bruyantes composant l'installation, on regroupe ces différentes sources en groupes homogènes
du point de vue de leur situation dans l'espace. Le
but de ce regroupement est de faire subir les mêmes
atténuations pour les niveaux sonores issus des
matériels d'un même groupe. O n obtient ainsi (fig. 4),
d'une façon générale, N groupes de matériels
contenant chacun n matériels. Pour chaque matériel,
on définit les paramètres externes qui vont entrer
dans les calculs du niveau sonore.
;
G2
'
î—,, .
S13 I—I
'-V'-K'
PI \
\
\
i
1
G3
_
v
=vs„, ( - D )
P J <-
Calcul final
O n compose alors les différents L (T)j des N
groupes pour obtenir le niveau de pression final
L
(T). Cette méthode d'analyse permet de séparer
le plus possible les différents phénomènes entrant
dans le calcul : on dissocie en particulier les effets
dus à la propagation, du niveau en champ proche ;
on sépare également l'influence des obstacles.
Aeq
Aeq
Principe de la prévision pour les sources mobiles
Nous avons affaire ici non plus à un ensemble de
sources ponctuelles fixes, mais à une source se
déplaçant sur une trajectoire fixée. L a méthode suit
une démarche un peu analogue à la précédente et
se décompose de la façon suivante :
—
—
au
—
décomposition du trajet en tronçons homogènes ;
calcul du niveau acoustique de chaque tronçon
point récepteur ;
sommation des effets de tous les tronçons.
/
O n passe ici implicitement par un point de référence
qui est représenté par la distance à laquelle on a
déterminé le niveau d'émission unitaire de l'engin
considéré.
\'
R
Fig,
Pour chaque groupe, on peut remplacer la démarche
précédente par une simulation in situ, qui donnera
simultanément l'atténuation due à la distance et aux
obstacles.
4. — Principe de la méthode de prévision du bruit pour les
sources fixes ou faiblement mobiles.
• Choix d'un point de référence et calcul du niveau
de pression acoustique en ce point. Pour chaque
groupe, on choisit un point de référence sur lequel
on déterminera le niveau de pression acoustique
équivalent L (T) du groupe considéré, sur la
durée T correspondant au temps d'intégration du
niveau équivalent. Ce point de référence sera choisi
en fonction des caractéristiques locales, sur la ligne
source-récepteur, à une distance telle que les
phénomènes dus à l'effet de sol et aux conditions
particulières de propagation soient négligeables. E n
général, cette distance sera toujours inférieure à 50 m.
O n obtiendra donc finalement, pour les N groupes,
points de référence sur lesquels on aura calculé
le niveau de pression acoustique équivalent correspondant.
Aeq
Atténuation du niveau sonore en fonction de la distance
et des obstacles
Pour chaque niveau de pression acoustique d'un
groupe j au point de référence L
(T) , on calcule
au récepteur le niveau de pression L (T)j B pour
chaque groupe j, en ligne droite, sans se préoccuper
d'éventuels obstacles. O n corrige ensuite ce résultat
par l'atténuation estimée pour les éventuels obstacles
situés entre le groupe j considéré et le récepteur,
pour obtenir le niveau L
{T), (niveau de pression
acoustique du groupe j).
Aeq
Cette observation permet bien souvent de simplifier
beaucoup la méthode de calcul. Ce n'est que dans
le cas où des engins circulent à des distances assez
proches du récepteur que cette méthode prend toute
son importance.
Remarque
Les camions de transport des granulats qui
circulent sur la voie publique entrent dans la
catégorie des sources mobiles. Ces matériels ne
se différencient pas des poids lourds habituels.
Pour le calcul du bruit produit par ces transports,
on appliquera donc directement la méthode donnée
par le C E T U R [7].
Plusieurs études ont été réalisées pour tester cette
méthode de prévision.
jréf
Aeq
Àeq
Cette méthode reprend le principe donné dans la
référence [7], en simplifiant certains aspects compte
tenu de l'imprécision de l a trajectoire des engins.
Précisons que, lorsque les engins travaillent très près
de l'installation, leur contribution acoustique est
souvent négligeable par rapport à celle des matériels
fixes.
Les écarts observés entre mesure et calcul sont en
général faibles : ils sont inférieurs à 2 dB(A) jusqu'à
100 m, et peuvent atteindre 4 dB(A) pour les distances
supérieures. Cette précision est atteinte toutefois
grâce à la parfaite connaissance des circuits d'évolution des engins, et des données acoustiques de
l'ensemble des matériels. L a précision de la méthode
57
est, comme pour tout calcul prévisionnel, liée
essentiellement à la connaissance de ces facteurs.
Leur détermination est donc fondamentale avant
d'entreprendre ces calculs.
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
[1]
V . (1987), Constat, réduction et prévision du
bruit autour des installations d'élaboration de granuláis
ZOUBOFF
et des carrières, Rapp. rech. L P C , 146, juif, 154 p.
[2] Norme A F N O R N F S 31-110 (1985),
Caractérisation
et mesurage des bruits de l'environnement.
CONCLUSION
L'étude générale menée sur le bruit produit par les
carrières et les installations de concassage/criblage
aborde les problèmes essentiels liés au constat, à la
réduction et à la prévision du niveau sonore.
Elle devrait être utile aux exploitants, Administrations, Bureaux d'études et Collectivités territoriales,
dans le cadre des études d'impact ou pour améliorer
une situation existante.
[3] Norme A F N O R NF S 31-027 (1977), Détermination des
niveaux de puissance acoustique émis par les sources de
bruit. Partie 6 : méthode de contrôle pour les mesures
in situ.
[4]
ZOUBOFF
V.
prévisionnelle
(1984), Contrat
des
bruits
de
bruit vibrations. Étude
chantiers. Mesure de
puissances acoustiques, juif, Doc. du L R Angers.
[5]
FRANÇOIS
P. (1973), Simplification des mesures acoustiques industrielles à l'aide d'une source sonore de
référence, Le Moniteur des TP, août, pp. 75-80.
[6]
Z O U B O F F V . (1985), La simulation de bruit in situ, Doc.
du LR Angers, sept.
[7] C E T U R (1980), Guide du bruit des transports terrestres.
Prévision des niveaux sonores, nov., pp. 85-212.
58