R.E.News future Technology-Muography to Transform Tunnel Safety Monitoring

 03/12/25-FR-English-NL-footer

Muographie : une nouvelle ère pour la surveillance des tunnels sous-marins

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Sous les rivières et les baies du monde, plus de 200 tunnels routiers assurent chaque jour la circulation de millions d’usagers. Indispensables mais difficiles à entretenir, ces structures exigent souvent des inspections intrusives, des fermetures coûteuses ou des interventions risquées. Face à ces limites, une technologie venue de la physique des particules ouvre une voie inattendue : la muographie.

Née de l’observation de muons — des particules cosmiques capables de traverser des centaines de mètres de roche — cette méthode permet d’« imager » l’intérieur d’ouvrages enfouis sans les perturber. Là où la densité augmente, comme lors d’une accumulation de sédiments autour d’un tunnel, moins de muons atteignent les capteurs. Cette simple variation devient une information précieuse pour les ingénieurs.

Une récente étude publiée dans le Journal of Applied Physics montre à quel point cette approche pourrait transformer la surveillance des infrastructures. À Shanghai, des chercheurs ont utilisé la muographie pour cartographier l’envasement autour du tunnel immergé de l’Outer Ring, situé sous le fleuve Huangpu. Sans forer, sans creuser, sans fermer la moindre voie, leur système portable a recueilli des données tous les 50 m en seulement dix minutes par point.

Les résultats sont concluants : la muographie détecte clairement les zones où la boue et l’argile se déposent sur la voûte externe du tunnel — un phénomène qui peut influencer la flottabilité, les charges structurelles et la longévité de l’ouvrage. Couplée à des simulations numériques simples, la méthode fournit une carte fine de ces accumulations, suffisamment précise pour servir d’outil de décision.

Les perspectives sont prometteuses. L’équipe prévoit déjà d’installer des détecteurs permanents pour créer un réseau de surveillance en continu, capable d’alerter les opérateurs à la moindre évolution critique. Tokyo, New York, Singapour, Londres ou Hong Kong pourraient, à leur tour, adopter cette technologie non intrusive pour leurs propres tunnels immergés.

Longtemps réservée à l’étude des volcans, à l’archéologie ou à la sûreté nucléaire, la muographie entre désormais dans le monde opérationnel des infrastructures. Dans un contexte d’urbanisation rapide et de changement climatique, elle s’inscrit comme une solution de diagnostic à faible perturbation, capable de prolonger la durée de vie de ces artères essentielles.

En alliant la puissance des particules cosmiques aux défis concrets de l’ingénierie urbaine, les chercheurs ouvrent ainsi un nouveau chapitre dans la sécurité et la résilience des tunnels sous-marins.
NJC.© Info  Journal of Applied Physics

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 03/12/25-English

Muography: A New Era for Monitoring Underwater Tunnels

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Beneath the world's rivers and bays, more than 200 road tunnels carry millions of users every day. Essential but difficult to maintain, these structures often require intrusive inspections, costly closures, or risky interventions. Faced with these limitations, a technology from particle physics is opening an unexpected path: muography.

Born from the observation of muons—cosmic particles capable of penetrating hundreds of meters of rock—this method makes it possible to "image" the interior of buried structures without disturbing them. Where density increases, such as during sediment accumulation around a tunnel, fewer muons reach the sensors. This simple variation becomes valuable information for engineers.

A recent study published in the Journal of Applied Physics shows how this approach could transform infrastructure monitoring. In Shanghai, researchers used muography to map siltation around the immersed Outer Ring Tunnel, located under the Huangpu River. Without drilling, digging, or closing any lanes, their portable system collected data every 50 meters in just ten minutes per point.

The results are conclusive: muography clearly detects areas where mud and clay are deposited on the tunnel's outer roof—a phenomenon that can influence buoyancy, structural loads, and the tunnel's longevity. Combined with simple numerical simulations, the method provides a detailed map of these accumulations, precise enough to serve as a decision-making tool.

The prospects are promising. The team is already planning to install permanent detectors to create a continuous monitoring network capable of alerting operators to the slightest critical change. Tokyo, New York, Singapore, London, and Hong Kong could, in turn, adopt this non-intrusive technology for their own immersed tunnels.

Long reserved for the study of volcanoes, archaeology, and nuclear safety, muography is now entering the operational world of infrastructure. In a context of rapid urbanization and climate change, it is emerging as a low-disturbance diagnostic solution capable of extending the lifespan of these critical arteries.

By combining the power of cosmic particles with the concrete challenges of urban engineering, researchers are opening a new chapter in the safety and resilience of underwater tunnels.

NJC.© Info Journal of Applied Physics

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 03/12/25-NL

Muografie: Een nieuw tijdperk voor het monitoren van onderwatertunnels

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Onder de rivieren en baaien van de wereld vervoeren meer dan 200 verkeerstunnels dagelijks miljoenen gebruikers. Deze constructies zijn essentieel, maar moeilijk te onderhouden en vereisen vaak ingrijpende inspecties, kostbare sluitingen of riskante interventies. Geconfronteerd met deze beperkingen opent een technologie uit de deeltjesfysica een onverwachte weg: muografie.

Voortgekomen uit de observatie van muonen – kosmische deeltjes die honderden meters gesteente kunnen doordringen – maakt deze methode het mogelijk om het inwendige van begraven constructies in beeld te brengen zonder ze te verstoren. Waar de dichtheid toeneemt, zoals tijdens sedimentaccumulatie rond een tunnel, bereiken minder muonen de sensoren. Deze simpele variatie levert waardevolle informatie op voor ingenieurs.

Een recente studie gepubliceerd in het Journal of Applied Physics laat zien hoe deze aanpak de infrastructuurmonitoring zou kunnen transformeren. In Shanghai gebruikten onderzoekers muografie om de slibvorming rond de afgezonken Buitenringtunnel, gelegen onder de Huangpu-rivier, in kaart te brengen. Zonder te boren, te graven of rijstroken af ​​te sluiten, verzamelde hun draagbare systeem in slechts tien minuten per punt elke 50 meter gegevens.

De resultaten zijn overtuigend: muografie detecteert duidelijk gebieden waar modder en klei zich op het buitenste dak van de tunnel afzetten – een fenomeen dat van invloed kan zijn op het drijfvermogen, de structurele belasting en de levensduur van de tunnel. In combinatie met eenvoudige numerieke simulaties levert de methode een gedetailleerde kaart van deze ophopingen op, nauwkeurig genoeg om als hulpmiddel bij besluitvorming te dienen.

De vooruitzichten zijn veelbelovend. Het team is al van plan om permanente detectoren te installeren om een ​​continu monitoringnetwerk te creëren dat operators kan waarschuwen voor de kleinste kritieke verandering. Tokio, New York, Singapore, Londen en Hongkong zouden deze niet-intrusieve technologie op hun beurt kunnen gebruiken voor hun eigen afgezonken tunnels.

Muografie, lang gereserveerd voor de studie van vulkanen, archeologie en nucleaire veiligheid, betreedt nu de operationele wereld van infrastructuur. In een context van snelle verstedelijking en klimaatverandering ontwikkelt het zich tot een diagnostische oplossing met lage verstoring die de levensduur van deze kritieke slagaders kan verlengen.

Door de kracht van kosmische deeltjes te combineren met de concrete uitdagingen van stedelijke engineering, openen onderzoekers een nieuw hoofdstuk in de veiligheid en veerkracht van onderwatertunnels.

NJC.© Info Journal of Applied Physics

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