2- Les reconnaissances de sols

La méthode doit être adaptée au problème et au site.

L'Association pour la qualité en Géophysique Appliquée (AGAP) et l'Union Française des Géologues (UFG) proposent un code de bonne pratique de la géophysique appliquée

Principes d'usage des méthodes de surface non destructives (Sources INSA)

Il convient donc, avant de retenir une méthode, de  :

• Préciser la géologie :

  • position d'interfaces

  • nature des terrains

• Caractériser des terrains :

  • quantifier un comportement

  • quantifier la variabilité

• Rechercher une cible

1. Sismiques

2. Électriques

3. Électromagnétiques

La sismique étudie les variations de la vitesse sismique du sous-sol, variations qui sont en relation avec la dureté, le degré de consolidation et la saturation. Avec cette méthode on peut distinguer la roche compacte du terrain meuble, la roche compacte et la roche altérée, les zones fracturées dans une roche saine, le niveau de la nappe phréatique.

Parmi les méthodes géophysiques la sismique est de loin la méthode la plus importante tant du point de vue de l'argent dépensé que du point de vue des géophysiciens employés.

En recherche pétrolière il s'agit essentiellement de sismique réflexion alors que dans les travaux relevant de la géologie de l'ingénieur (construction de routes, barrages, tunnels, hydrogéologie,...), il s'agit le plus souvent de sismique réfraction.

(source université de Lausanne)

Ondes sismiques : réflexion et réfraction (source INSA)

Principe de la sismique réflexion (source : wikipedia)

La prospection électrique implique la détection en surface d'effets produits lorsqu'un courant électrique traverse le sous-sol. Il existe une grande variété de techniques utilisant les méthodes électriques, on peut mesurer par exemple :

• une chute de potentiel

• un courant

• un champ électromagnétique

Par ailleurs, dans un domaine envisagé, il existe de nombreuses techniques de mesure. Les méthodes fondées sur la mesure du paramètre "résistivité" sont actuellement les plus répandues, les plus développées et les plus diversifiées (Elles ont été imaginées en 1912 par les frères Schlumberger).

(source université de Lausanne)

Sondages électriques (source INSA)

Sondages électriques

Ce type de méthode exploite le principe d'induction électromagnétique dans les matériaux conducteurs. Cette méthode est dite "active" car on émet artificiellement un champ magnétique primaire, qui est conduit par le sous-sol, et dont les modifications mesurées en surface nous renseignent sur les propriétés du terrain.

Mesures électromagnétiques dispositif EM31  : stage de Géophysique de Polytech'Paris-UPMC à l'INAPG Grignon (2006)

1. RAN

2. microsismiques

3. nucléaires (YY et NN)

4. imagerie de paroi

Les diagraphies font un usage intensif de la mesure de la radioactivité dans les forages. Les logs nucléaires ont en effet un grand avantage, ils peuvent être enregistrés en trous ouverts ou tubés, vides ou remplis de n'importe quel type de fluide.

Les plus couramment utilisés sont : le gamma ray, qui est une mesure de la radioactivité naturelle, le log gamma-gamma ou log densité et le log neutron- neutron qui sont des mesures de radioactivité provoquée.

(source université de Lausanne)

Principe de la sonde gamma ray, radioactivité naturelle (Source : Université de Lausanne)

Résultat diagraphie gamma ray, radioactivité naturelle

Cette technique consiste à mesurer les temps de propagation des ondes de compression à la périphérie d'une paroi de forage au moyen d'une sonde descendue dans un forage.

Cette sonde comporte :

• un émetteur de chocs constitué par un mini marteau pneumatique

• deux capteurs de vibrations

Les 2 mesures de temps, T1 et T2, seront réalisées entre l'émetteur de chocs et les 2 capteurs distants de l'émetteur. La sonde est déplacée et mise en station à raison de 3 stations par mètre dans les cas les plus courants.

Les diagraphies de cette nature sont toutes basées sur le principe de l'interaction entre une radioactivité incidente et les composants de la formation soumis au bombardement radioactif.

On bombarde la formation par un faisceau de rayons gamma d'énergie constante (0,1 à 1 MeV). Ces photons gammas entrent en collision avec les électrons de la matière. A chaque collision, l'énergie du faisceau incident est atténuée, cette atténuation peut se faire de trois façons :

1. effet photoélectrique ;

2. effet Compton ;

3. effet de production de paire.

Interaction corpusculaire (source : Université de Lausanne)

Lorsque l'on soumet une formation à un bombardement de neutrons rapides, plusieurs types d'interactions neutrons noyaux peuvent prendre naissance. L'évaluation qualitative de ces phénomènes peut renseigner sur le contenu atomique de la formation.

Schéma de principe de la sonde neutron (source : Université de Lausanne)

Réalisation d'images depuis la sonde descendue dans le forage.

Université de Lausanne : cours online de géophysique du Pr D. Chapellier, Pr Jean-Luc Mari