Beddou Amina

Rpublique Algrienne Dmocratique et PopulaireMinistre de lEnseignement Suprieur et de la Recherche Scientifique

Universit Aboubekr BELKAID TlemcenFacult de Technologie

Dpartement de Gnie Civil

Mmoire en vue de lobtention du diplme deMaster en Gnie Civil

Option : Infrastructure de Base et Gotechnique Travaux Publics

Prsente par : Mlle BEDDOU Amina

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Thme

Apport des mthodes gophysiques dans lacaractrisation des sols

******************************

Soutenue publiquement le : 01 Juillet 2012

Devant le jury, compos de :

Dr. A. BEZZAR Prsident

MmeA. BENDIOUIS Examinatrice

MmeN. ROUISSAT Examinatrice

Dr. A.ZADJAOUI Encadreur

Mr. A. GUEHAM Co-encadreur

ANNEE UNIVERSITAIRE :2011/2012

Ddicace

Aujourdhui, une des cimes est atteinte, son chemin ma mre et mon pre lonjalonn pour moi dencouragement et de soutiens, cest pourquoi je leur ddie ce prsent

mmoire car le grand mrite leur revient.

Je le ddie galement :

A mes surs, mon frre et mon beau frre Lyes pour leur solidarit et leur amour,sans oublier bien sur ma petite nice Amira Yasmine.

A mes amis pour leur sincre amiti et leur aide inestimable. Par votre belle humeurquotidienne, vous mavez toujours encourag et appuy dans mes bons comme dans mes

mauvais moments, et je vous en serai toujours reconnaissante.

Une pense particulire ma trs chre amie et sur, Mlle Benbouziane Fatma, quina pas cess de me rapporter un quelconque soutien dans la vie de tous les jours. Je

demande Dieu de vous bnir car vous tes prcieuse pour moi.

A tous mes autres collgues de la promotion Master 2010/2012.

A tous ceux qui ont manifest un intrt pour mon travail et qui mont encourag rassembler les informations qui constituent aujourdhui cette thse.

RemerciementsAvant tout je remercie Dieu, le Tout-Puissant, qui ma donn la force, le courage et

la patience pour poursuivre mes tudes et raliser ce mmoire.

Cette thse a t ralise au niveau de Sonatrach - Division exploration HassiMessaoud, sous la direction de Monsieur GUEHAM Ammar, Superviseur GophysicienSnior, que je tiens remercier pour la disponibilit, la confiance, les conseils, lencadrementet le soutien moral quil a su mapporter tout au long ma priode de formation. Je tiensgalement le remercier de toute la patience dont il a su faire preuve au cours de lardaction de mon mmoire.

je tiens exprimer ma profonde reconnaissance et mes vifs remerciements Monsieur ZADJAOUI Abdeljalil, qui ma fait lhonneur dencadrer ce travail avec une grandedisponibilit. Sa confiance, ses encouragements, son support et la passion de son travail ontt trs stimulants. Merci milles fois pour le temps que vous mavez consacr.

Je remercie galement Monsieur SAYAD Said, Ingnieur Gophysicien Sonatrach-Division exploration Hassi Messaoud. Quil veuille trouver ici lexpression de ma gratitudepour laide quil ma apporte durant la priode de mon stage. Soyez assur de mon profondrespect et de ma vive reconnaissance. Aussi, je voudrai exprimer cette reconnaissance tout le personnel de Sonatrach Division Exploration - qui mont toujours aid chaque foisque je dsirais avancer dans mes recherches bibliographiques.

Je suis aussi particulirement reconnaissante Monsieur TAFYANNI, Directeur de laDivision Exploration et Monsieur BOUKRABA, Chef de Dpartement de projetGophysique pour mavoir permis la ralisation de cette thse au niveau de Sonatrach.

Je tiens exprimer ma profonde reconnaissance et mes vifs remerciements Monsieur CHERFAOUI, chef dpartement de gnie civil et topographie, quil veuille trouverici lexpression de ma gratitude pour laide quil ma apporte durant la priode de mon stage.

Egalement, je suis trs honor que Monsieur A. BEZZAR ait accept de jugeret dassurer la prsidence du jury. Quil trouve ici le tmoignage de ma reconnaissanceet de ma respectueuse gratitude.

A Mme. A. BENDIOUIS ainsi qu Mme N. ROUISSAT, jexprime mes sincresremerciements pour avoir accept de juger ce travail.

Je tiens aussi trs sincrement remercier tous mes professeurs de la facult deTechnologie de lUniversit de Tlemcen qui ont faonn ma connaissance anne en anne ;sans eux, je naurais pas eu des ressources intellectuelles ncessaires pour mener ce travailde grande envergure. Je leur suis redevable.

A tous ceux qui ne se sentent pas nommment citer la liste est longue, je dis merci.

Rsum

Les problmes qui se posent en gnie civil sont trs divers, la spcificit de ces problmes est quils

se situent en gnral dans les cents premiers mtres du sous-sol. Cette sub-surface est caractrise

par une grande htrognit.

La caractrisation de ces sols par les mthodes gotechniques traditionnelles est cependant rendue

trs difficile, voire impossible, par la prsence dhtrognits.

Les mthodes gophysiques intgrant des informations sur un volume de sol important apparaissent

comme une alternative aux essais gotechniques in-situ.

Lobjectif de cette tude est de prciser lapport des mthodes gophysiques dans la caractrisation

des sols dans le domaine de gnie civil, trois techniques gophysiques sont values pour

caractriser le sol correspondant a des tudes rel ralis au sud algrien pour le compt de Sonatrach

Hassi Messaoud savoir : la mthode Carottage Vitesse Temps -CVT-, la sismique 3D et les

diagraphies sonique, gamma ray et rsistivit. Elles sont des mthodes simples et efficaces qui

fournissent des rsultats dont lintrt et la prcision sont indiscutables.

Mots cl : gophysiques, CVT, sismique 3D, diagraphies, sonique, gamma ray, rsistivit.

Abstract

The problems in civil engineering are very different; the specificity of these problems is that they are

generally in the first hundred meters of the basement. The subsurface is characterized by

considerable heterogeneity. The characterization of these soils by traditional geotechnical methods,

however, is made very difficult or impossible by the presence of heterogeneities. Geophysical methods

including information on a large volume of soil appear as an alternative to in-situ geotechnical testing.

The objective of this study is to clarify the contribution of geophysical methods in soil characterization;

three geophysical techniques are evaluated to characterize the soil corresponding to actual studies

conducted in southern Algeria for Sonatrach Hassi Messaoud: the method Coring Speed Time - CVT-,

3D seismic and sonic logging, gamma ray and resistivity. They are simple and effective methods that

provide results whose interest and accuracy are indisputable.

Keywords: geophysical, CVT, 3D seismic, well logging, sonic, gamma ray, resistivity.

.

.

. .

: --CVT 3

..

:CVT 3 .

LISTE DES FIGURES

Figure 1.1 : Profil gologique typique de Haute-Normandie. Relation entre le rseaukarstique et les accidents en surface (source LRPC de Rouen).

Figure 1.2 : domaine de ripabilit : tire de louvrage : reconnaissance gologique etgotechnique des tracs de routes et autoroutes dit par le Laboratoire Central des

Ponts et Chausses en 1982.

Figure 2.1 : Exemple denregistrement montrant de belles rflexions (trait bleu) sousles premires arrives (trait rouge), en vert londe sonore et jaune les ondes de

surface (ground roll).

Figure 2.2 : Reprsentation du rayon sismique.Figure 2.3 : Loi de SNELL DESCARTESFigure 2.4 : principe de la sismique rfraction pour un milieu tabulaire 2 couches 1et 2 avec une distribution croissante des vitesses des ondes mcaniques en fonction

de la profondeur (V2 > V1).

Figure 2.5 : Exemple de dromochronique.Figure 2.6 : Coupe-temps de sismique rexion.

Figure 2.7 : Traitement des donnes de Sismique Passive.Figure 2.8 : Structure gologique du sous-sol obtenue par des mesures de SismiquePassive Santander, suivant le trac dun future tunnel urbain.

Figure 2.9 : Acquisition des donnes et obtention des rsultats en SismiqueParallle.

Figure 2.10 : principe des mthodes lectromagntiques.

Figure 2.11 : Appareillage gophysique lectromagntique pouvant travailler enmode RMT, RF-EM et VLF-EM GRAD.

Figure 2.12: Principe des mthodes RF-EM et VLF-EM GRAD pour la mise envidence d'une structure conductrice verticale (tir de Bosch, 2002).

Figure 2.13: Courbe de rponse au passage de deux fractures dans des calcaires(mesures HydroSol).

LISTE DES FIGURES

Figure 2.14: Comparaison entre les courbes enregistres en continu par RF-EM etVFL-EM GRAD au passage de deux fractures dans des calcaires (tire de Bosch,

2002).

Figure 2.15 : Principe de la radio-magntotelluriqueFigure 2.16 : Profil continu de rsistivit apparente le long d'un trac routier.

Figure 2.17 : Schma de principe.

Figure 2.18 : Prsentation des rsultats.

Figure 2.19 : Exemple de radargramme, ou profil radar

Figure 2.20 : Gamme des rsistivits des principaux sols terrestres (Palacky, 1991).

Figure 2.21 : Principe de la prospection lectrique par courant continu.

Figure 2.22 : Dispositifs et facteurs gomtriques associs (Loke, 2002).

Figure 2.23 : Principe du sondage lectrique en dispositif de Wenner (alpha).

Figure 2.24 : Principe du tran lectrique, cas dun dispositif Wenner.

Figure 2.25 : Principe du panneau lectrique et exemple de rsultats. En haut,lanomalie rouge 110 m est du bruit (Document SNCF).

Figure 2.26 : Carte de lanomalie de Bouguer rsultant dune carte de mesure

Figure 2.27 : Carte de lanomalie de Bouguer.

Figure 5.1. Illustrations de quelques termes de la sismique 3D.

Figure 5.2. La gomtrie dun bin.

Figure 5.3. Dispositif denregistrement : grappe de gophones.

Figure 5.4. Positionnement des vibrateurs dans la ligne source.

Figure 5.5. Traitement des donnes par Promax.

Figure 5.6. Disposition des gophones schma de principe

Figure 5. 7. Disposition des vibrators : schma de principe.

LISTE DES FIGURES

Figure 5.8. Caractristiques de Template.

Figure 5.9. Section-inline 6280 avec prsentation des CVT 100 et 105.

Figure 6.1. Schma gnral dun matriel de diagraphie.

Figure 6.2. Exemple de diagraphies de radioactivit naturelle sur plusieurs forages.

Figure 6.3. Exemple type de dispositif denregistrement des ondes.

Figure 6.3. Exemple type de dispositif denregistrement des ondes.

Figure 6.4. Principe de fonctionnement de la sonde sonique.

Figure 6.5. Plan de Position du forage STE#1 sur Fond Topographique

Figure 6.6. Prvisions des forages.

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1 : Guide demploi des techniques gophysiques adaptes au gnie civil.

Tableau 2 : Vitesse sismique des principales formations gologiques

Tableau 3 : Vitesse sismique des principales formations gologiques tire de louvrage :guide technique de sismique rfraction.

Tableau 4 : rsultats des CVT ralis la zone dtude Est-TFT

LISTE DES ABREVIATIONS

: Coefficient de Poisson

Vp : vitesse de propagation des ondes de compression

Vs : vitesse de propagation des ondes de cisaillement

E : Module dYoung

G : Module de cisaillement

: masse volumique.

m : mtre.

s : seconde.

: conductivit

kg : Kilogramme

S : siemens

: rsistivit

: ohms

r : permabilit magntique relative

: susceptibilit magntique

r : permittivit relative

c : vitesse de la lumire dans le vide

RAN : radioactivit naturelle

ray : gamma ray

: gamma

CR : vitesse de phase

fc : frquence caractristique dpendant des proprits du sol


Hz : Hertz

RF-EM : Radio Frequency Electromagnetics

% : Pourcentage

Ep : lectrique primaire

Hp : champ magntique

Hs : champ magntique vertical secondaire

MT : magntotellurique

a : rsistivit apparente

p : profondeur de pntration

e : expennentiel

E : Capteur de champ lectrique

v : vitesse de londe lectromagntique (m/s),

c : clrit de la lumire dans le vide

r : permittivit relative (sans dimension).

e : rsistivit de leau

: porosit

S : fraction volumique de pores contenant de l'eau

a, m, c et n : constantes

k : facteur gomtrique

g : la gravit au point courant

go : gravit la base.

z : diffrence daltitude entre le point courant et la base,

T : correction due au relief.


d : masse volumique des terrains de surface quil convient destimer au mieux,

G : constante universelle de gravitation

h : heure

mGal : milligals

ft : feet

R : rsistivit lectrique des roches

Rw : rsistivit du fluide dimbibition

STE : Stah Est.

API : American Petroleum Institute.

DTC : Compressional wave slowness.

DTS : Shear wave slowness.

TABLE DES MATIERES

Ddicace

Remerciements

Rsum

Liste des figures

Liste des tableaux

Liste des abrviations

Introduction gnrale

CHAPITRE 1 : LES PROBLEMES GEOTECHNIQUES : VERS UNE DEMARCHEGEOPHYSIQUE

I.Introduction........................................................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

II.Grands problmes de reconnaissance dans le domaine du gnie civil..............................Erreur ! Signet non dfini.

II.1 Caractrisation des sols grossiers naturels ....................................................................Erreur ! Signet non dfini.

II.2 La dtection des cavits souterraines ............................................................................Erreur ! Signet non dfini.

La mthodologie gnrale pour la recherche de cavit : ............................................Erreur ! Signet non dfini.

II.3 Module dynamique :......................................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

II.4 Reconnaissance du sous-sol urbain...............................................................................Erreur ! Signet non dfini.

II.5 La profondeur du socle bed-rock....................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

II.6 Ripabilit, terrassement : ..............................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

II.7 Les fondations ...............................................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

II.8 Les venues deau...........................................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

II.9 La reconnaissance des gisements de granulats :...........................................................Erreur ! Signet non d

III.Les outils et techniques....................................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

Rfrences bibliographiques................................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

CHAPITRE 2 : LES METHODES GEOPHYSIQUE APPLIQUEES AU GENIE CIVIL

I.Introduction : ......................................................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

II.Paramtres physiques utiliss en gophysique.................................................................Erreur ! Signet non dfini.

II.1 Masse volumique : .........................................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

II.2 Caractristiques lastiques (modules dlasticit, vitesses des ondes mcaniques) ......Erreur ! Signet non dfini.

II.3 Caractristiques lectriques...........................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

II.4 Caractristiques magntiques et lectromagntiques ....................................................Erreur ! Signet non dfini.

II.5 Radioactivit des roches ................................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

III.Mthodes gophysiques ..................................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

TABLE DES MATIERES

III.1 Les mthodes sismiques...............................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

Principe des mthodes sismiques : ............................................................................Erreur ! Signet non dfini.

III.1.1 Sismique rfraction : ..................................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

III.1.2 Sismique rflexion......................................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

III.1.3 Les ondes de surface (MASW): .................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

III.1.4 Tomographie sismique...............................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

III.1.5 Sismique passive .......................................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

III.1.6 Sismique Parallle : ...................................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

III.1.7 Cross hole..................................................................................................................Erreur ! Signet non d

III.2 Mthodes lectromagntiques : ....................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

III.2.1 RF-EM et VLF-EM GRAD ..........................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

III.2.2 Radio-magntotellurique ............................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

III.2.3 Radar gologique.......................................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

III.3 Mthodes lectriques en courant continu......................................................................Erreur ! Signet non dfini.

III.3.1 Sondage lectrique ....................................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

III.3.2 Tran et carte de rsistivit .......................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

III.3.3 Le panneau lectrique................................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

III.4 Prospection gravimtrique ............................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

III.4.1 Microgravimtrie ........................................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

IV. Choix des mthodes adopter ......................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

Rfrences bibliographiques................................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

CHAPITRE 3 : UN OUTIL NUMERIQUE SIMPLE MAIS EFFICACE POUR LADETERMINATION DE LA VITESSE EN PROFONDEUR

I. Introduction et objectifs......................................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

II.Uphole un outil numrique du terrain ................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

II.1 Description de logiciel ....................................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

II.2 Procdure de linterprtation ..........................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

II.3 Affichage des rsultats de linterprtation.......................................................................Erreur ! Signet non dfini.

III. StarUphole.....................................................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

III.1 Description de logiciel ...................................................................................................Erreur ! Signet non

III.2 Procdure de linterprtation. ........................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

CHAPITRE 4 : INTERPRETATION THEORIQUE DE LA METHODE DITE CVT

I.Partie thorique...............Erreur ! Signet non dfini.

TABLE DES MATIERES

I.1 Prsentation..........Erreur ! Signet non dfini.

I.2 Utilisation de la mthode CVT en gnie civil...........Erreur ! Signet non dfini.

I.3 Prsentation de la mthode CVT. .........Erreur ! Signet non dfini.

I.3.1 Avantage de la mthode CVT.........Erreur ! Signet non dfini.

II.Partie pratique................Erreur ! Signet non dfini.

II.2 Situation Gographique .........Erreur ! Signet non dfini.

II.3 Nature du terrain ............................................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

II.4 Camp.............................................................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

III.Procdure de mise en oeuvre et Ralisation....................................................................Erreur ! Signet non dfini.

IV.Description des CVT raliss...........................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

V.Prsentation des rsultats ................................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

Interprtation des rsultats :.................................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

CHAPITRE 5 : Sismique 3D : Etude d'un cas rel

I.Introduction........................................................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

II.Terminologie de la sismique 3D........................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

III.Avantages de la sismique 3D...........................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

IV.Procdures gnrales .....................................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

V.Mise en uvre .................................................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

VII Prsentation des rsultats ...........................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

Rfrences bibliographiques :..............................................................................................Erreur ! Signet non dfini.

CHAPITRE 6 : Application des diagraphies pour la caractrisation des sols

I. Introduction. ......................................................................................................................124II. Diagraphies gophysiques...............................................................................................126

II.1 Diagraphie de radioactivit naturelle (RAN). ..................................................................127

II.2 Diagraphie sonique. .......................................................................................................130

II.3 Diagraphie de rsistivit.................................................................................................132

III. Application des diagraphies au puits STE. ......................................................................133

a. Localisation de puits. .......................................................................................................133

b. Cadre gologique.............................................................................................................134

c. Prvisions litho-stratigraphiques.......................................................................................135

IV. Prsentation des rsultats. .............................................................................................139

V. Interprtation des rsultats. .............................................................................................140

TABLE DES MATIERES

Rfrences bibliographiques................................................................................................145

Conclusion gnrale. ...........................................................................................................146

Annexes.

1INTRODUCTION GNRALE

La gophysique applique les moyens de la physique ltude de la structure des terrains.

Elle se pratique partir de la surface du sol (gophysique de surface), dans un forage au

moyen dune sonde portant les instruments de mesure (diagraphies) ou entre forages,

forage et surface, forage et galerie (gophysique de forage). Cest lune des approches

utilises pour la reconnaissance gotechnique du site avant la construction dun ouvrage

(btiment, infrastructure urbaine ou infrastructure de transport, barrage...). La

reconnaissance gotechnique dun site consiste dterminer la nature et la rpartition

des matriaux dont il est compos et dterminer leurs proprits. Ces lments servent

prciser lemplacement ou le trac de louvrage construire, concevoir ses fondations

et dcider des procds de construction. Une grande partie des reconnaissances

sapplique lhydrogologie et en particulier aux relations de louvrage avec leau.

La reconnaissance se traduit par llaboration dun modle gologique. Un modlegologique est un ensemble de reprsentations dun site sous ses diffrents aspects(nature, rpartition, proprits des matriaux qui le constituent). Ces reprsentations

prennent matriellement la forme de cartes, de coupes, de blocs diagrammes, de coupes

de sondages, de textes ou mme de maquettes.

Au dpart, la reconnaissance est toujours fonde sur un premier modle gologique, qui

peut tre trs sommaire, imprcis ou peu fiable. Le but de la reconnaissance est de

lamliorer, de le rendre fiable, prcis, le plus complet possible afin de permettre une

conception de louvrage qui repose sur les donnes dont on a besoin et qui soient les plus

sres possible.

Une qualit indispensable du modle gologique est sa cohrence. Toutes les mthodes

employes pour la reconnaissance consistent faire des observations et des mesures et

les interprter. Observations et mesures ne peuvent se faire qu partir de la surface du

sol ou dexcavations (forages, galeries, tranches, puits); leur interprtation doit

2conduire la description du sous-sol partout dans son volume. Cest l que lexigence de

cohrence intervient : les interprtations doivent tre compatibles. Plus les mthodes

utilises sont varies, plus les contraintes sur linterprtation sont fortes et plus la

vrification du critre de cohrence rend fiable le modle gologique labor.

Les mthodes de reconnaissance

Elles peuvent tre classes selon un ordre chronologique de leur usage et selon le niveau

de dtail souhait. Naturellement, le processus de reconnaissance nest pas linaire ;

mesure que celle-ci est ralise et que de nouvelles observations et de nouvelles

mesures apportent des donnes supplmentaires, les donnes accumules depuis le

dbut sont rexamines afin de sassurer de la cohrence de lensemble.

Llaboration du modle gologique pralable commence par la recherche etlexploitation des donnes disponibles, cela grce des enqutes, collectes darchives

orales ou crites, tude de documents gologiques (cartes gologiques, articles, thses,

rapports, etc.), banques de donnes publiques et prives, tudes de photos ariennes et

satellitaires. Les rsultats prcdents sont valids et enrichis par des observations, des

relevs et la cartographie dtaille sur le terrain, qui doivent tre faits par un spcialiste

mais restent dun cot faible. Des chantillons peuvent tre prlevs la surface du sol

ds ce stade de la reconnaissance ; ils servent identifier prcisment les matriaux

rencontrs.

Le modle gologique est maintenant de plus en plus labor. Les techniques

gophysiques de surface sont choisies en fonction du type de terrain rencontr, du type

de contraste attendu, des profondeurs dinvestigation, du niveau de dtail vis ainsi que

du type particulier de problme technique rsoudre (par exemple valuation des

difficults de terrassement, dtection dventuelles cavits souterraines, etc.).

Place de la gophysique dans les mthodes de reconnaissance

Dans le processus de reconnaissance, la gophysique intervient donc plusieurs stades.

Elle sert amliorer le premier modle gologique en donnant une vision dabord

approximative de la structure du sous-sol en volume (en compltant en profondeur les

observations de surface), puis elle est utilise pour optimiser limplantation des sondages

mcaniques qui, leur tour, permettent de prciser les interprtations gophysiques.

3 un stade plus avanc de la reconnaissance, la gophysique sert valoriser les forages

au moyen des diagraphies et des techniques gophysiques de forage.

Avec la gologie, la gophysique permet dvaluer le caractre reprsentatif des

informations ponctuelles tires des sondages mcaniques et des essais gotechniques

en place et elle contribue la cohrence du modle gologique.

Elle aide la rsolution de problmes spcifiques comme les problmes de terrassement,

la dtection de cavits souterraines ou dautres types dhtrognits, la dtermination

des masses volumiques ou des teneurs en eau, lidentification des argiles, lvaluation de

la fracturation, etc.

Aprs cette introduction trs dtaille, ce mmoire de projet de fin dtudes comporte

deux parties :

La premire partie cest une tude bibliographique sur les problmes qui se posent en

gnie civil o les mthodes gotechniques traditionnelles napportent pas de solution

donc le recours vers les mthodes gophysiques est justifi ; deux chapitres qui se

prsentent dans cette partie :

Chapitre 1 : Les problmes gotechniques : vers une dmarche gophysique ;

Chapitre 2 : Les mthodes Gophysiques appliques au gnie civil ;

La deuxime partie cest une application de trois procds gophysiques ncessaire et

complmentaire dans ltude de sol : CVT, Sismique 3D et diagraphies. Correspondant

des tudes relles qui ont eu lieu dans le sud algrien pour le compte de la socit

nationale de transport des hydrocarbures : Sonatrach Hassi Messaoud.

Quatre chapitres qui se prsentent dans cette partie :

Chapitre 3 : Un outil numrique simple mais efficace pour la dtermination de la vitesseen profondeur ;

Chapitre 4 : Interprtation thorique et pratique de la mthode dite CVT ;

Chapitre 5 : Sismique 3D : Etude dun cas rel ;

Chapitre 6 : Application des diagraphies pour la caractrisation des sols.

On achvera ce travail par des conclusions relatives ce travail ralis au sud algrien

ainsi quune liste des rfrences bibliographiques.

BEDDOU A. Les problmes gotechniques : vers une dmarche gophysique

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Chapitre 1

Les problmes gotechniques : vers une dmarche gophysique

I. Introduction

Les problmes qui se posent en gnie civil sont trs divers, la spcificit de ces

problmes est quils se situent en gnral dans les cents premiers mtres du sous-sol.

Cette sub-surface est caractrise par une grande htrognit. Les gotechniciens

doivent travailler dans ce milieu ou :

La topographie une trs grande importance ;

Les perturbations diverses telles que : le vent, le trafic routier, les courants

induits provenant des lignes lectriques, par exemple, ne sont pas

ngligeables ;

Les contrastes entre les proprits physiques sont souvent faibles ;

Les variations latrales dans les proprits physiques priment les variations

verticales ;

Les formations nont pas une paisseur constante ;

Les interfaces ne sont pas planes et les contacts latraux bien rarement

verticaux ;

Il sagit enfin souvent de milieux ars.

Nous avons en effet essay dans ce chapitre de pos la dmarche presque unique

pour rsoudre la diversit des problmes de la gotechnique en mettant souvent une

alternative type gophysique et sortant son apport par rapport la dmarche

classique.


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II. Grands problmes de reconnaissance dans le domaine dugnie civil

II.1 Caractrisation des sols grossiers naturels

Les sols granulomtrie tale se rencontrent frquemment dans les rgions

montagneuses (boulis, moraines, dpts de lave torrentielle, cnes de djection

torrentielle, alluvions, ).

La construction douvrages, et notamment douvrages en terre (digues, merlons

deprotection contre les risques naturels) sur ce type de sols, ainsi que leur remploi

comme matriaux de remblai (loignement des zones dapprovisionnement en

granulats) impose une bonne connaissance de ces matriaux.

La caractrisation de ces sols par les mthodes gotechniques traditionnelles est

cependant rendue trs difficile, voire impossible, par la prsence dhtrognits

(galets, cailloux, blocs) de dimension dcimtrique mtrique, et ce pour au moins

deux raisons:

In situ, la nature ponctuelle des essais mis en uvre est inadapte

lhtrognit des matriaux grossiers tudis, chaque essai pouvant affecter

au hasard une zone meuble ou une zone de blocs. Un essai de pntration

dynamique, ou a fortiori statique, est en effet facilement stopp par la prsence

dun bloc de taille dcimtrique. Les essais ncessitant la ralisation pralable

dun forage, tels que le Pressiomtre ou le Phicomtre, sont en pratique limits

des tailles de blocs de lordre de 150 mm (norme NF P 94-120).

Au laboratoire, les essais de caractrisation mcanique sur des matriaux

grossiers raliss au triaxial ou la boite de cisaillement direct ont soulign la

ncessit dutiliser des appareils de dimension nominale au minimum 10 fois

suprieure au Dmax du matriau test. En pratique, cette condition limite ce type

dessais des matriaux comportant des lments de diamtre 100 mm. En

dautre termes, lorsque la dimension des plus gros lments excde 100 150

mm, le volume lmentaire reprsentatif (VER) du sol devient beaucoup trop

important (norme NFP 94-056) pour les dispositifs dessai classiques.

Dans un tel contexte, les mesures gophysiques, non-intrusives et capables

d'investiguer simultanment un grand volume de sol, constituent une alternative


6

intressante aux essais gotechniques in-situ. Leur rapidit de mise en uvre et leur

cot relativement modr, peut permettre une caractrisation des matriaux

htrognes sur une surface tendue, ainsi quventuellement une dtection des

variations latrales lchelle du site. Si les mthodes gophysique ne permettent pas

daccder directement aux proprits mcaniques du sol en grande dformation, des

corrlations existent entre les paramtres gophysiques et gotechniques.

La caractrisation du sol par les mthodes gophysiques suppose lexistence de

corrlations entre les proprits mesures (observables gophysiques) et les

caractristiques gotechniques ou physiques du matriau qui soient directement

utilisables (granulomtrie, teneur en eau, proprits mcaniques, ...). Dans le cas dun

sol htrogne deux composants (par exemple, boulis constitu de blocs

dcimtriques mtriques emballs dans une matrice fine), la mesure des proprits

gophysiques effectives du sol, ainsi que des proprits individuelles de chacun de ses

composants, peut permettre de remonter sa composition, grce aux lois de mlange

issues des modles dhomognisation.

Parmi les proprits gophysiques facilement mesurables, la rsistivit lectrique

montre un large ventail de valeurs entre les diffrents matriaux naturels, variant de

quelques Ohm.m dans le cas des argiles ou des sols pollus plus de 104 Ohm.m

pour les roches telles le calcaire ou le granite. Si elle nest pas directement relie aux

proprits mcaniques du sol, la rsistivit lectrique dun matriau htrogne savre

trs sensible la prsence dinclusions rsistives ou conductrices quil contient.

Des tudes rcentes concernant lhomognisation des sols htrogne par la

mthode dinversion des ondes de surface ou par la tomographie lectrique montrent

quil est a priori possible, grce ces deux mthodes, destimer la composition dun sol

htrogne bi-composant uniquement partir de mesures gophysiques.

II.2 La dtection des cavits souterraines

Les cavits souterraines sont une menace pour les constructions lorsque leur prsence

nest pas dtecte. En effet, si lon construit au-dessus dune cavit souterraine sans le

savoir, on ne dimensionne pas louvrage correctement et il peut se rvler fragile. Le

poids de louvrage fait cder le toit de la cavit et il sensuit une ruine brutale, dautant

plus grave quil peut y avoir des accidents corporels.

Les cavits rencontres habituellement dans le domaine du gnie Civil sont les

carrires souterraines, les mines peu profondes et les cavits naturelles de dissolution.


7

On notera que les matriaux les plus frquemment exploits en carrires (en dehors

du sable, de l'argile ou de l'ardoise) sont des roches solubles susceptibles de donner

dans certains cas des cavits naturelles. Il s'agit des roches carbonates (calcaire et

craie utiliss pour la pierre btir, la chaux ou le ciment et pour l'amendement des sols

siliceux) et des roches vaporitiques (essentiellement gypse, exploit pour le pltre).

La prsence de tels matriaux dans le sous-sol doit donc inciter les matres d'uvre

la prudence car les deux types de cavits, naturelles et anthropiques peuvent y tre

rencontrs.

Les instabilits de cavits souterraines gnrent des dsordres qui peuvent se

propager jusqu' la surface. Les consquences peuvent tre trs graves: ruine des

constructions et des ouvrages de gnie civil et mort d'homme en cas de phnomne

brutal.

Il y a une gradation dans la gravit des problmes de surface engendrs par les

effondrements, depuis l'affaissement jusqu' l'effondrement gnralis en passant par

la monted'un fontis au jour et l'effondrement localis (Figure 1.1).

Figure 1.1- Profil gologique typique de Haute-Normandie.Relation entre le rseaukarstique et les accidents en surface (source LRPC de Rouen).


8

Il se trouve que la nature des cavits souterraines est soit dorigine naturelle, soit

dorigine anthropique. Les risques associs leur prsence relve donc des deux

catgories :

quand elles sont d'origine naturelle, le risque est gologique. L'effondrement

l'aplomb des surfaces sous-caves est la consquence de processus de

dissolution de la roche ;

quand elles sont d'origine anthropique, le risque est technologique.

L'effondrement est li au dimensionnement et la stabilit de l'ouvrage.

Quelle que soit l'origine de la cavit, les accidents en surface peuvent tre

destructeurs. C'est pourquoi toute entreprise de gnie civil doit prendre en compte cet

ala, et ce ds les premires tudes. L'objectif est d'aboutir des solutions

d'identification des vides et de scurisation des sites sous-cavs.

La mthodologie de recherche de cavits propose est prsente ci-dessous. Elle

comporte deux aspects principaux :

un travail d'inventaire,

un ensemble de mthodes de dtection et de mesures.

Le respect et la ralisation de l'ensemble de ces tapes sont les garants de la qualit

des travaux de recherche de cavits souterraines naturelles ou anthropiques. Si le

risque existe, les dcisions concernant l'aplomb des surfaces sous-caves doivent

s'orienter vers l'une des solutions suivantes:

un traitement (comblement ou confortement des cavits),

une surveillance de la zone risques,

ou un loignement.

La mthodologie gnrale pour la recherche de cavit :

La recherche de cavits s'inscrit dans une politique de prvention des risques naturels

et technologiques. Elle a pour objectif de dterminer les zones sous caves

susceptibles de provoquer des prjudices en surface. La mthodologie de recherche

prconise comporte les tapes suivantes : des tudes prliminaires, une campagne

de mesures gophysiques, une campagne de forages. Elle doit mener des solutions

techniques de traitements.


9

Etudes prliminaires:

Etudes gologiques:

La recherche des cavits souterraines naturelles ou anthropiques commence par la

consultation d'une carte gologique et dune carte topographique. Elle doit permettre

de dterminer la nature du terrain et les ventuelles conditions propices lapparition

de cavits.Les cavits naturelles ou karsts se rencontrent dans un sol soluble comme

le calcaire (milieu carbonat) et le gypse (milieu sulfat). Les cavits anthropiques,

essentiellement des carrires et des mines, se trouvent dans les sols exploitables par

l'homme. Elles sont plus problmatiques que les karsts: elles sont beaucoup plus

nombreuses, et pour les plus anciennes, leurs caractristiques (localisation et

dimensions) sont perdues ou inconnues. Il est frquent que le sol soit soluble et

exploitable (calcaire et gypse en particulier). La prsence des deux types de cavits

est alors possible. L'tude gologique consiste recueillir les informations concernant

la structure interne du terrain et analyser l'ensemble des indices pour dfinir les

zones de faiblesse: fractures, zones de dcompression et, si possible, zones sous

caves.

Recherche indices:

La recherche d'indices comporte la consultation d'archives et des enqutes de

voisinage. Selon les moyens mis en uvre, le type de cavits recherches et les

dimensions de la zone d'tude, des techniques de tldtection complteront cette

tape. Un contrle visuel in-situ vient clore la recherche d'indices. Les tudes

prliminaires ralises mnent une premire dfinition de l'ala cavit et un

premier zonage. Elles peuvent tre synthtises, par exemple, sous la forme dune

fiche Renseignement cavit.

Les mthodes gophysiques:

Les mthodes gophysiques sont appliques aprs la ralisation des tudes

prliminaires. Elles apportent des informations supplmentaires sur le modle

gologique et permettent de raliser un second zonage plus prcis, au droit des

anomalies mesures susceptibles d'tre relies des cavits.


10

Les forages:

Les forages sont ensuite implants sur le second zonage. Ils permettent de contrler

localement les hypothses faites sur le modle gologique et la nature des anomalies

mesures par les mthodes gophysiques. Il est impratif d'accompagner les forages

de diagraphies instantanes et le cas chant, en fonction des tudes prliminaires, de

diagraphies diffres.

Si les forages rencontrent une cavit, alors elle est dtecte.

Si les forages ne rencontrent pas de cavit, cela ne signifie pas qu'il n'y a pas

de cavit.

Des tudes supplmentaires peuvent tre alors dployes: des mesures

complmentaires en diagraphies permettent de prciser le modle gologique et des

mesures par mthodes gophysiques en forage permettent ventuellement de localiser

des cavits prs des forages quand elles sont indtectables depuis la surface. Ces

dernires phases peuvent cependant s'avrer coteuses et sont alors

prfrentiellement dployes autour des zones qu'il faut scuriser imprativement.

Lorsque les cavits sont localises, les solutions techniques de traitement sont

envisages pour scuriser le site.

II.3 Module dynamique :

Aujourdhui, les problmes poss aux ingnieurs civils dans le domaine des ouvrages

souterrains deviennent de plus en plus complexes. En effet, ils sont confronts :

Des conditions gographiques et gotechniques de sites de moins en moins

favorables ;

Des incertitudes permanentes sur la composition et le comportement rel du

sous-sol ;

La ncessit de minimiser les couts de construction.

Pour ces raisons il est de plus en plus fait appel des analyses numriques pousses

de simulation.

Dans ces conditions il est capital de pouvoir fournir lingnieur des donnes

paramtriques lui permettant de modliser des situations variables et volutives lui


11

facilitant un choix adapt. En effet, cest le comportement souterrain des roches qui est

lorigine du choix, la fois de la technique dexcavation, du dimensionnement et du

type de soutnement ncessaire.

Lobtention des modules dynamiques se fait gnralement sur des carottes prleves

lors des forages de reconnaissance. Malheureusement, dans les terrains meubles et

les roches altres les carottes ne donnent pas de valeurs reprsentatives de la

situation in situ. La gophysique peut parfois apporter une solution.

Les modules dynamiques sont obtenus par mesures sismiques par opposition aux

modules dit statiques, calculs partir des courbes effort-dformation obtenues soit en

laboratoire, soit in situ au vrin. Le module statique et toujours infrieur au module

dynamique et le rapport Ed/Es varie beaucoup. Cela est li aux vitesses de

dformation mises en jeu lors des essais sismiques qui sont de lordre du cm/s ou du

mm/s, ce qui correspond des dplacements de lordre du micron. Il sagit donc de

dformations extraordinairement faibles et non comparables celles quon fait subir au

terrain lors dessais statiques. Les valeurs des modules dynamiques et statiques

peuvent diffrer assez considrablement jusqu se situer dans un rapport de 10.

Le principe de base de la thorie de llasticit infre que dans un solide homogne et

isotrope les forces sont proportionnelles aux dplacements lorsque ceux-ci tendent

vers zro. En sismique, les contraintes et les dformations sont trs faibles, et les

modules que lon dtermine par cette mthode sont assimilables aux modules

lastiques. En cela ils sont trs diffrents des modules statiques.

Les contraintes de cisaillement se propagent une vitesse dite vitesse de cisaillement

Vs (ou vitesse transversale), les contraintes de compression se transmettent une

vitesse dite vitesse des ondes de compression Vp (ou vitesse longitudinale).

La connaissance de la vitesse de dplacement de ces deux types dondes permet de

calculer les modules dynamiques des sols par les formules suivantes :

Coefficient de Poisson : = (Vp2 2Vs2)/2.(Vp2-Vs2).

Module dYoung: E = 2. Vs2. (1+).

Module de cisaillement : G = . Vs2.

O est la masse volumique.

Il importe pour dterminer ces modules de crer ces deux types dondes par

application de contraintes qui privilgient lun ou lautre type donde, ce qui confre une


12

importance fondamentale la nature de la source de lbranlement ; et que les essais

doivent tre raliss sur des bases trs courtes, au sein dun solide suppos alors

homogne et isotrope, ce qui permet par ailleurs de privilgier le mode de cration de

lbranlement au dtriment de lnergie transmise.

II.4 Reconnaissance du sous-sol urbain

La connaissance dtaille du sous-sol urbain suppose un dfi auquel doivent faire face

gotechniciens et ingnieurs civils. Lexistence dlments souterrains (dorigine

anthropique le plus souvent, tels que tunnels, canalisations, pieux, etc.) proximit des

chantiers constitue un problme non ngligeable. Dterminer de faon prcise les

caractristiques gotechniques des chantiers urbains nest pas une tche toujours

facile, mais ils existent cependant quelques moyens fiables et rapides pour y parvenir.

Malheureusement, ce genre dinformation nest pas toujours porte de main. Il nest

pas toujours faisable dobtenir des renseignements utiles partir de mesures ou

dessais en forages ou en surface en raison des multiples interfrences induites par

lactivit humaine aux alentours et en-dessous des zones dintrt. En raison de leur

qualit non destructive, lemploi de mthodes gophysiques savre tre un outil

fondamental pour la rsolution de ce type de problmes, notamment les mthodes

bases sur les principes de transmission de londes sismiques travers le sous-sol.

Parmi elles, la Tomographie Sismique Cross-hole, la Sismique Passive et la Sismique

Parallle sont des mthodes simples et efficaces qui fournissent des rsultats dont

lintrt et la prcision sont indiscutables.

II.5 La profondeur du socle bed-rock

La dtermination de la profondeur du bed-rock est une difficult frquemment aborde

en gnie civil.

Il faut tout dabord prciser ce que lon entend par bed-rock :

Pour un gologue ce peut tre la plus ancienne roche consolide sous des dpts

sdimentaires. Un ingnieur peut lui dfinir le bed-rock comme, le niveau ou la roche

des qualits susceptibles de supporter des structures, ou encore comme la roche saine

sous la roche altre.

La limite roche altre/roche saine est primordiale lors de ltude de glissement de

terrain, car cest elle qui va dterminer lampleur des travaux effectuer. Elle intervient

galement pour le calcul de tassement des fondations.

Quelle que soit la dfinition, la question se ramne la dtermination de la profondeur

dune simple interface.


13

II.6 Ripabilit, terrassement :

Par ailleurs, lingnieur sintresse particulirement la qualit, la sant des formations

en prsence. Ltude de leurs vitesses permet de caractriser les divers degrs de

ripabilit des roches.

Les fabricants de rippers fournissent pour chaque type dappareils des tableaux de la

forme suivante ou sont reprsents les degrs de ripabilit en fonction des vitesses

des ondes P dans diffrentes roches (figure 1.2).

De cette faon, lingnieur peut dcider des moyens dexcavation utiliser, adapts

la profondeur et au degr de ripabili.

Les hauteurs de cette figure indiquent que lchelle des vitesses est valable pour un

tracteur de 320ch muni dun ripper hydraulique port une dent. Ils ajoutent que :

Pour un ripper une dent mont sur un tracteur de 380ch, les chiffres de la

figure sont majorer de 10% ;

Pour un ripper une dent mont sur un tracteur de 320ch, les chiffres sont

diminuer de 15% ;

Dans la zone limite du ripper, lutilisation du ripper nest en principe pas

rentable, il est alors recommand :

Soit de pousser le ripper avec un tracteur auxiliaire ;

Soit deffectuer des tirs lgers dbranlement qui fissurent la roche

dfoncer.


14

Figure 1.2- domaine de ripabilit : tire de louvrage : reconnaissance gologique etgotechnique des tracs de routes et autoroutes dit par le Laboratoire Central des

Ponts et Chausses en 1982.

II.7 Les fondations

Le choix des diffrents types de fondations dpend des charges transmettre par les

piles, de la profondeur du massif rocheux, ainsi que de la topographie des versants.

Il convient de rappeler avant tout que ce qui est appel massif rocheux par lingnieur

est un milieu form de discontinuits (fissures, diaclases, plans de stratification, etc.) et

de la matrice rocheuse. De ce fait il nexiste pas de mthode analytique standard pour

estimer la capacit portante des fondations appuyes sur le rocher. La difficult est

donc pour le gophysicien de fournir :

Lpaisseur du terrain meuble ;

Lpaisseur de la roche altre ;

Le toit de la roche saine ;

Les caractristiques go-mcaniques du massif rocheux ;


15

Les caractristiques go-mcaniques du terrain meuble dans le cas de

micropieux.

II.8 Les venues deau

Certains ouvrages souterrains peuvent poser des problmes hydrogologiques

relativement importants. Il est ncessaire dvaluer limpact que les ouvrages prvus

auront sur les eaux souterraines de la rgion. Dans le cas dun tunnel, par exemple, il

faut en effet tablir:

La nature et limportance des coulements souterrains que le tunnel risque

de perturber;

La nature des venues deau qui seront recoupes par le tunnel et les

possibilits de captage qui soffriront pendant les travaux.

Les venues deau sont galement importantes dans ltude des glissements de terrains

car elles peuvent tre la cause de la mcanique de glissement. La gophysique peut

parfois apporter des solutions comme on peut dterminer par la sismique de rfraction

la position du toit du substratum afin de dterminer lpaisseur de tourbe constituant le

fond du lac.

II.9 La reconnaissance des gisements de granulats :

La reconnaissance dtaille des gisements est indispensable pour une bonne gestion

de lexploitation des carrires.

Lobjectif est dvaluer les quantits et qualits des matriaux commercialisables et

des striles, de prciser leur rpartition et de recenser les contraintes particulires lies

lexploitation et lenvironnement, de dboucher ainsi sur la dfinition dun plan

dextraction et de remise en tat du site et de contribuer la conception rationnelle des

installations ; permettre enfin la slection qualitative des produits fabriqus tout en

limitant autant que possible les investissements et les dpenses dnergie.

La dcouverte du gisement

On entend par dcouverte, la tranche de matriaux extraire avant datteindre les

couches exploitables. Longtemps considre comme strile, de plus en plus, la

dcouverte est valorise par sa rutilisation pour la protection de lenvironnement

(merlons anti bruits) ou la remise en tat progressive du site. Dans ltude de


16

gisement, on dterminera donc le volume de la dcouverte, mais aussi les variations

de son paisseur et de sa nature en vue de dfinir les conditions optimales de son

extraction et de sa rutilisation.

On notera une attention particulire ltude des horizons de surface (pdologie) en

vue dune bonne gestion de la terre vgtale dans le cadre du ramnagement de la

carrire.

Problmes de reconnaissance :

Dans le cas de gisements sous-marins, les principaux problmes rsoudre sont les

suivants :

Identification go-mcanique du gisement : position, extension latrale,

paisseur, profondeur (il faut des raisons conomiques quil se trouve sous

moins de 30 mtres deau).

Identification des matriaux : nature, granulomtrie, minralogie, teneur en

carbonates, afin de vrifier que lon peut les utiliser immdiatement. Il faut

vrifier en outre quil ny a pas de dcouverte strile.

Ces deux types de problmes sont purement techniques, les autres problmes sont

lis lenvironnement et la gestion de loccupation du domaine maritime.

Dans le cas de gisements terrestres, on tudie les caractristiques suivantes du

gisement :

Dabord la dcouverte, son paisseur est un des lments principaux permettant de

dcider de la rentabilit prvisible de lexploitation.

Elle doit en outre tre considre de manire plus approfondie quauparavant car on

utilise maintenant les matriaux qui la constituent pour rpondre une partie des

exigences de la protection du milieu. On construit par exemple des merlons anti-bruit,

et la terre vgtale de la dcouverte peut servir au ramnagement final de la carrire.

Si le gisement reconnu est destin une exploitation directement lie un projet

routier, la dcouverte contient des matriaux qui pourront tre ventuellement utiliss

en remblai, il doit donc tre tudi de ce point de vue.

Ensuite il faut dterminer le volume total des matriaux exploitables et sa rpartition

dans lespace en sous-ensembles prenant en compte les caractristiques du gisement

et du matriau. Chaque unit doit tre identifie avec prcision. Cette connaissance

conditionne en effet le plan dextraction, la conception des installations et la qualit des

granulats produits. On dtermine ainsi :


17

La nature ptrographique des matriaux, le comportement physique et

mcanique des granulats, ltat de fragmentation du massif rocheux ou la

granularit des matriaux alluvionnaires, enfin les diffrentes pollutions (graves

argileuses par exemple) ou htrognits (zones broyes) dans les zones

exploiter.

Une autre caractristique importante tudier est lhydrogologie du gisement :

profondeur et proprits de la nappe.

La reconnaissance dun gisement se traduit en particulier sous la forme dune carte

dorientation qui dcrit en plan les zones favorables lexploitation et les zones

viter.

Les mthodes et moyens dtudes

Pour rpondre aux objectifs prcdemment dfinis, ltude dtaille dun gisement doit

tre ralise lchelle compatible avec la prcision recherche (1/2500 1/1000).

Les tudes prliminaires, dans le cas dun gisement neuf, ou ltude pralable du front

de taille, dans le cas dune extension, permettent en gnral de dfinir les paramtres

les plus sensibles du gisement et dorienter le choix des moyens pour rpondre aux

problmes poss. Il faut dautre part rechercher les mthodes de reconnaissance les

mieux adaptes au contexte local (occupation des sols, morphologie, gologie).

Ces diffrentes dmarches permettent dtablir un plan de reconnaissance spcifique

du gisement tudier, en slectionnant, parmi les mthodes qui vont tre prsentes,

celles qui conviennent le mieux au projet.

Etude morphologique et gologique de surface

Toute tude de gisement commence par une tude morphologique et gologique

englobant le site exploiter et ses abords. Celle-ci a pu dbuter lors dtudes

pralables visant dfinir des secteurs favorables lexploitation de granulats

lchelle du 1/25000 au 1/10000. A ce stade, les moyens suivants ont pu notamment

tre employs :

Exploitation de la documentation gologique et gotechnique existante (carte

gologique, hydrogologiques, pdologiques,, archives du code minier,

dossiers gotechniques antrieurs, synthses rgionales,) ;


18

Analyse morphologique et gomorphologique par photo-interprtation partir

de la couverture noir et blanc de linstitut gophysique national ou de prises de

vues spcifiquement ralises pour mettre en vidence les phnomnes

gologiques (mulsions spciales, choix de la priode et de langule de prise de

vue,) ;

Lev gologique et structural prcis, sappuyant sur les fronts existants ou les

affleurements naturels ;

Echantillonnage des diffrents matriaux constituant le gisement, prlevs sur

front de taille ou affleurements, ou en leur absence, par quelques sondages

carotts ;

Identification qualitative des chantillons-types par des tudes ptrographiques

prcises (analyse minralogique quantitative, texture, altrations), des essais

permettant dvaluer la rsistance mcanique des diffrents facis (micro

Deval, Los Angeles, polissage acclr) et si possible des essais dlaboration

en vraie grandeur permettant de dfinir les caractristiques des granulats

produits par type de roche( granulomtrie, pourcentage de sables, de fines

produites au concassage, qualit des fines,).

Cependant, le niveau des tudes pralables tant extrmement variable, il convient

lorsque ltude dtaille du gisement est aborde, dapporter les complments

dinformation gologique et gotechnique ncessaire une bonne dfinition des

objectifs et des moyens de la reconnaissance et de prciser lchelle de ltude

dtaille (1/1000) :

La topographie de la surface du sol (nivellement trs prcis servant de base

lvaluation des volumes) ;

Le lev gologique et structural, sachant que toute observation de surface est

la moins couteuse et quune bonne comprhension initiale de la structure du

gisement permettra la meilleure organisation de la reconnaissance.

La gophysique de surface

On dtermine, partir de mesures effectues la surface, une caractristique

physique du sous-sol et on tudie ses variations dans lespace prospecter. Si le

paramtre gophysique mesur est sensible aux changements de nature des terrains,

on peut traduire linformation gophysique en termes gologiques en sappuyant sur

quelques sondages de rfrence.


19

On tablit ainsi des coupes de terrain ou une carte de zonage gophysique permettant

de :

Donner une vue densemble de la structure du gisement et den dduire les

zones les plus favorables lexploitation ;

Orienter le choix de lemplacement des sondages mcaniques mettre en

uvre pour transformer les donnes gophysiques en coupes et cartes

gologiques ;

En dduire ventuellement le nombre si la rponse gophysique est homogne

dans une zone dtermine ;

Extrapoler les rsultats de sondages ponctuels, notamment dans les zones

inaccessibles aux sondeuses.

En reconnaissance de gisement, les paramtres gophysiques discriminant le mieux la

nature, laltration ou la fissuration des terrains sont la rsistivit lectrique et la vitesse

de propagation des ondes sismiques dans le sous-sol. Ces deux paramtres sont

complmentaires, la rsistivit tant sensible surtout aux variations de la quantit deau

du sol qui dpend elle-mme de sa nature, la vitesse de propagation des ondes

sismiques variant en fonction des caractristiques mcaniques du terrain de sa

compacit et surtout de sa fissuration.

Sondage mcaniques

Les sondages mcaniques apportent des informations gologiques prcises mais

ponctuelles et couteuses. Il importe donc de les implanter au mieux, sur la base des

tudes gologiques et gophysiques pralables, mais aussi de choisir la technique la

mieux adaptes au gisement et la moins couteuse pour les objectifs recherchs qui

sont ce niveau :

La production dune coupe gologique prcise ;

Le prlvement dchantillons reprsentatifs pour lidentification qualitative des

matriaux ;

La connaissance du niveau de la nappe (quipement des forages en

pizomtres).

Diagraphies diffres

Les diagraphies consistent enregistrer dans un sondage, gnralement dune

manire continue, en fonction de la profondeur, un ou plusieurs paramtres qui

caractrisent le sol.


20

Les paramtres les plus frquemment enregistrs en reconnaissance de gisements

sont les suivants :

- La radioactivit naturelle (R.A.N.), globale ou slective :Ce paramtre varie en fonction de la nature gologique des terrains.

- Les diagraphies lectriques :Elles mesurent la rsistivit des terrains.

- Les diagraphies soniques (ou micro-sismique) :Le paramtre mesur est la vitesse de propagation des ondes longitudinales dans le

terrain au voisinage dun sondage.

- Les diagraphies nuclaires :Elles utilisent les phnomnes de diffusion des rayonnements gamma par la matire

(sonde gamma-gamma) ou de ralentissement des neutrons rapides par lhydrogne

(sonde neutron-neutron).

- Association des diagraphies et interprtation :Le cout des diagraphies tant faible par rapport celui des forages, on peut raliser

plusieurs diagraphies dans chaque sondage pour obtenir par recoupements successifs

des donnes prcises sur la coupe gologique.

Lventail de techniques dont on dispose est donc trs large. Aucune dentre elles

ntant elle seule suffisante pour rsoudre tous les problmes, il est indispensable de

bien dfinir au pralable les objectifs techniques, conomiques et ceux lis

lenvironnement de la reconnaissance dtaille du gisement de granulat afin de

marier au mieux les moyens dinvestigation que lon utilisera : gologie, gophysique

de surface, sondages carotts et destructifs, diagraphies instantanes et diffres,

essais sur clats et sur chantillons intacts.

III. Les outils et techniques

Comme le montre le tableau 1.1, de nombreuses mthodes gophysiques peuvent tre

utilises pour rsoudre les difficults qui se posent lingnieur. Plusieurs facteurs

interviennent dans le choix des mthodes employer :

La prsence dun contraste suffisant ;

La pntration ;

Le pouvoir de rsolution ;

Une interprtation non univoque.


21

Alors que dans les tudes de gisements ptroliers, les outils utiliss sont

essentiellement sismiques et acoustiques, en gnie civil cest le plus souvent la

combinaison de plusieurs techniques gophysiques qui permettra de fournir la rponse

adquate.

Des facteurs cits ci-dessus, cest la prsence dun contraste suffisant qui domine.

Ainsi, par exemple, il nest pas rare que la vitesse sismique du premier terrain soit

infrieure celle de lair, la prsence de la nappe phratique constitue alors une

interface gophysique, interface qui nest pas ncessairement utile lingnieur. De

mme les terrains meubles peuvent trs bien avoir une vitesse proche de celle de la

roche altre, il sera plus judicieux dans ce cas dutiliser par exemple les mthodes

lectriques.


22

Tableau 1.1 : Guide demploi des techniques gophysiques adaptes au gnie civil. Tire de louvrage : gophysique de gisement

et de gnie civil, 1998.

Techniques Gravimtrie Sismique RsistivitElectro-

magntismeRadar Magntisme

Acoustiquechamp

total

Autresdiagraphies

Fondations 0 +++ ++ ++ ++ 0 ++ ++

Modules mcaniques 0 +++ 0 0 0 0 +++ ++

Zone demprunt dematriaux

0 +++ +++ ++ 0 0 0 +

RipabilitTerrassement 0 +++ 0 0 0 0 0 0

Etudes de tracs route,etc.

0 +++ +++ ++ 0 0 0 0

Recherche de cavits ++ ++ ++ 0 ++ 0 ++ +

Glissement stabilit 0 ++ ++ ++ 0 0 ++ ++

Venues deau 0 ++ +++ ++ ++ 0 + +++

0 : Technique non adapte.

+ : Technique demploi limit.

++ : Technique adapte, combiner avec dautres mthodes gophysiques.

+++ : Technique gnralement utilise.


23

Rfrences bibliographiques

1. Chevassu G., Lagabrielle R., Rat M., 1984. La reconnaissance dtaille des gisementsde granulats. Bulletin de lassociation internationale de Gologie de lingnieur.Volume: 31-37. Paris. in. Lagabrielle R., 1986. Nouvelles applications de mthodesgophysiques la reconnaissance en gnie civil. Rapports des LPC. Sries :Gotechnique GT-17.

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en Milieu Urbain : Tomographie Sismique Cross-hole, Sismique Passive et Sismique

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4. Lagabrielle R., 1986. Nouvelles applications de mthodes gophysiques lareconnaissance en gnie civil. Rapports des LPC. Sries : Gotechnique GT-17.

5. Magnin O., Bertrand Y., 2005. Guide sismique rfraction. Les cahiers de lAGAP n2.Laboratoire Central des Ponts et Chausses.

6. Mari J.et al., 1998. Gophysique de gisement et de gnie civil. Ed. Technip, Paris, 468pages.

7. Rey E. et al., 2007. Caractrisation dun sol grossier naturel, apport des mthodesgophysiques. Bulletin des Laboratoires des Ponts et Chausses. n268-269.

8. Chapellier D, 1987. Diagraphies appliques lhydrologie. Techniques etDocumentation (Lavoisier), Paris, 165 pages.

BEDDOU A. Les mthodes gophysique appliques au gnie civil

24

Chapitre 2

Les mthodes gophysiques appliques au gnie civil : Recherchebibliographique.

I. Introduction :

La gophysique applique est la discipline qui consiste tudier (observer, mesurer)

un champ physique la surface du sol ou dans des cavits creuses dans le sol. Ce

champ physique, dont lorigine peut tre naturelle ou provoque, dpend dun ou

plusieurs paramtres caractristiques des matriaux dont on cherche dterminer la

rpartition dans le terrain.

La reconnaissance gophysique, ou prospection gophysique, met en uvre un

ensemble de mthodes indirectes o lon cherche, partir dune ou plusieurs

proprits physiques dterminer la structure du milieu souterrain de manire non

destructive (non-invasive) et avec un chantillonnage spatial suffisamment dense pour

que les variations latrales et verticales en soient dcrites aussi compltement que le

permettent la proprit et la mthode de mesure utilises. La rsolution, cest dire le

degr de finesse avec lequel le sous-sol va tre dcrit, est en effet variable selon la

proprit choisie et la mthode utilise.

Les mesures peuvent tre ralises partir de la surface, de puits ou dexcavations

prexistantes. Le plus souvent elles ne permettent pas, elles seules, de dterminer

les valeurs de paramtres gotechniques mais sont indispensables pour placer

judicieusement les forages o seront effectues les mesures de ces paramtres, pour

interpoler entre ces localisations et pour dceler les anomalies prjudiciables un

projet.

Certaines mthodes de grand rendement et capables de dterminer les grands traits

de la structure gologique sismique rfraction et mthodes lectriques en particulier

seront mises en uvre ds les premiers stades de ltude du projet (faisabilit

gotechnique). Ces mesures seront ralises quasi obligatoirement pour les tudes de

tracs linaires (routes, autoroutes, voies ferres).


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On choisit la proprit mesurer partir de la corrlation quon lui connat avec les

caractristiques gotechniques recherches et de lamplitude des contrastes quelle

peut montrer. Toutefois, les proprits physiques montrant la fois une variabilit

suffisamment importante en fonction des paramtres dtat du terrain significatifs en

gotechnique (porosit, teneur en eau, argilosit), et donnant lieu des mthodes

de mesure ralisables faible cot avec des appareils robustes et de mise en uvre

facile sur le terrain, sont en nombre limit.

Si une mme proprit physique peut-tre mesure de plusieurs faons, le premier

choix du prospecteur reste celui de la proprit mesurer, en fonction des

caractristiques recherches du terrain, la facilit demploi et les sensibilits des

appareils disponibles intervenant ensuite dans le choix de la mthode de mesure et de

lappareillage. Le cot de la mise en uvre dune mthode reste toujours un lment

dterminant dans les choix.

Ce chapitre de caractre bibliographique recense dune manire dtaille lensemble

des mthodes gophysique que dispose lingnieur civil. Une tude comparative et

critique a t aussi ralise.

Ce pendant, nous avons uniquement utilis dans le cadre de ce travail de fin dtudes

la mthode sismique 3D et la mthode des diagraphies dans le cadre de la partie

pratique et travail personnel ralis.

II. Paramtres physiques utiliss en gophysique

II.1 Masse volumique :

- Lordre de grandeur courant de la masse volumique des sols en place est de

2000kg/m3.

- Le champ de pesanteur dpend de la rpartition des masses donc de la

rpartition de la masse volumique des matriaux du terrain. Par exemple,

lexistence dune cavit souterraine correspond un dficit de masse et

provoque une anomalie ngative de la pesanteur mesure en surface. La

gravimtrie est la mthode qui exploite ces phnomnes.

- Une autre mthode gophysique est utilise pour dterminer prcisment la

valeur de la masse volumique et sa rpartition; il sagit de la mthode de

diagraphie diffre appele gamma-gamma.


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II.2 Caractristiques lastiques (modules dlasticit, vitesses desondes mcaniques)

- La vitesse de propagation des ondes mcaniques dans les matriaux dpend

de leurs modules dlasticit (modules dYoung et de Poisson, coefficients de

Lam) et de leur masse volumique. Les mthodes sismiques ont pour but de

dcouvrir la rpartition des vitesses des ondes mcaniques.

- Les valeurs les plus basses (500 m/s) correspondent aux matriaux trs altrs

de surface, les valeurs les plus fortes (6000 m/s) du rocher trs sain et non

fractur.

- Les principales mthodes sismiques sont la : sismique rfraction et la sismique

rexion, la tomographie sismique, le cross-hole ainsi que les diagraphies

sonique et microsismique.

II.3 Caractristiques lectriques

- Les matriaux du sous-sol sont conducteurs de llectricit. La conductivit,

note , est la grandeur qui caractrise cette proprit. Elle se mesure en

siemens par mtre (S/m). La rsistivit, note , est linverse de la conductivit,

elle se mesure en ohms-mtres (.m). Plus est faible, plus le matriau est

conducteur.

- La rsistivit peut prendre des valeurs qui couvrent plusieurs ordres de

grandeur, de quelques ohms-mtres pour des terrains trs argileux et trs

humides plusieurs dizaines de milliers dohms-mtres pour des matriaux

rocheux trs sains, en passant par toutes les valeurs intermdiaires.

- Il y a donc entre les matriaux des contrastes de rsistivit trs forts. Cela

confre aux mthodes fondes sur la recherche de la rpartition de la rsistivit

un grand pouvoir de discrimination entre les matriaux. Ces mthodes sont la

prospection lectrique par courant inject et les mthodes lectromagntiques

en basses frquences.

II.4 Caractristiques magntiques et lectromagntiques

- Les proprits magntiques des matriaux sont quanties par la permabilit

magntique relative r et la susceptibilit magntique X : r= 1 + X


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- Elles sont peu utilises en gnie civil. Une mthode magntique est parfois

utilise pour rechercher des objets contenant du fer sur un site qui peut avoir

servi de dcharge (en revanche, le magntisme est trs utilis en archologie

pour dcouvrir des restes de poteries ou dautres htrognits comme les

vestiges du phare de Pharos).

- Les caractristiques lectromagntiques autres que r et X sont encore la

conductivit , dj cite, et la permittivit relative r : Celle-ci a une influence

sur la vitesse de propagation des ondes lectromagntiques qui vaut:

V = c /r ;

Avec c est la vitesse de la lumire dans le vide (3.108 m/s).

Les mthodes gophysiques fondes sur la dtermination de la rpartition des

caractristiques lectromagntiques ( et r) sont le radar gologique et la tomographie

lectromagntique en ondes monochromatiques.

II.5 Radioactivit des roches

Les roches contiennent en quantits variables des lments naturels radioactifs, le

potassium 40, le radium et luranium. Elles sont donc naturellement plus ou moins

radioactives. Cette proprit est mise prot en gophysique pour les distinguer. Ainsi,

parmi les matriaux sdimentaires, les argiles sont les matriaux les plus radioactifs,

les calcaires purs ne le sont pas et les marnes et marno - calcaires le sont plus ou

moins suivant leurs teneurs en minraux argileux. Parmi les matriaux cristallins, les

granites sont les plus radioactifs.

Les diagraphies de radioactivit naturelle (RAN ou -ray) utilisent ces proprits pour

dterminer les matriaux traverss par un forage.

La radioactivit peut aussi tre provoque par un bombardement neutronique des

matriaux. Ltude de ces phnomnes (de dure de vie de quelques dizaines de

minutes au maximum) a conduit la mise au point de mthodes danalyse chimique

lmentaire en forage (diagraphie neutron -).

En fin, les proprits dabsorption des rayonnements par les matriaux sont exploites.

Labsorption des rayons permet la mesure en place, trs prcise, de leur masse

volumique (diagraphie -). Labsorption des neutrons permet la mesure de leur teneur

en eau (diagraphie neutron - neutron).


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III. Mthodes gophysiques

III.1 Les mthodes sismiques

Les mthodes sismiques permettent de distinguer des couches possdant un contraste

de vitesse/densit, et fait trs important, les roches ou les masses en glissement ont

pratiquement toujours des vitesses sensiblement plus lentes que le substratum en

place non tectonis.

Par contre, seule une bonne connaissance de la gologie locale peut permettre au

gophysicien dattribuer une vitesse une unit lithologique car, dans certains cas,

deux facis trs diffrents peuvent possder la mme vitesse sismique, comme par

exemple une moraine trs consolide et un substratum rocheux altr.

Principe des mthodes sismiques :

Le principe de la sismique est denvoyer des ondes de type sonore dans le sol et

denregistrer le retour en surface des ondes directes, rflchies ou rfractes. Les

ondes rfractes sont toujours les premires atteindre les gophones. Sur un mme

enregistrement tous les types dondes peuvent tre visibles: rflchies rfractes,

ondes P, ondes S, ondes de surface, bruit arienceci explique laspect parfois

complexe des enregistrements sismiques.

Figure 2.1 : Exemple denregistrement montrant de belles rflexions (trait bleu) sousles premires arrives (trait rouge), en vert londe sonore et jaune les ondes de surface

(ground roll).


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III.1.1 Sismique rfraction :

Domaine dapplication

Le principal domaine dapplication de la sismique rfraction en gnie civil est ltude du

terrain en surface altr et du substratum rocheux. Ltude est quantitative puisquelle

fournit lpaisseur du terrain altr et la vitesse des ondes mcaniques dans ce terrain

ainsi que dans le substratum. Ces informations peuvent servir en particulier pour la

prparation des terrassements en donnant des indications sur la qualit des matriaux

que lon pourra extraire avec des engins ou au contraire abattre lexplosif.

Si le terrain en surface est constitu de plusieurs couches, celles-ci pourront tre

distingues.

Conditions dapplication

La sismique rfraction ne peut tre applique que si la vitesse des ondes sismiques

crot avec la profondeur. De mme, il est indispensable que les limites entre couches

soient, au moins grossirement, parallles la surface du sol.

Il convient aussi de prendre garde ce que les conditions de mesures soient

suffisamment bonnes: le signal mesur est le mouvement de la surface du sol rsultant

dune impulsion mcanique cre par loprateur. Si le mouvement provoqu par

dautres sources (microsismes, circulation automobile, etc.) est trop important, les

mesures peuvent tre impossibles raliser.

Le rsultat dune campagne de sismique rfraction est une coupe du sol dcrivant la

gomtrie des couches qui le constituent, caractrises par la valeur de la vitesse des

ondes mcaniques de compression.

La profondeur dinvestigation dpend de la longueur des dispositifs de mesures

(distance source-capteur) mis en uvre; elle est en gnie civil gnralement infrieure

20 m pour des dispositifs de moins de 200 m.

Principe de base

La sismique rfraction a pour objectifs principaux la caractrisation de ltat physique

des diverses formations composant le sous-sol via le paramtre vitesse sismique ainsi

que lestimation de leur paisseur.


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Cette mthode dexploration est gnralement utilise dans le cadre des

amnagements routiers ou ferroviaires.

Lacquisition en sismique rfraction est ralise partir dun dispositif qui se compose

dune srie de capteurs (gophones) plants au sol, relis par un cble une unit

dacquisition. Une onde de choc est mise sur le profil en frappant laide dune masse

sur une plaque pose au sol. Pour une investigation plus profonde, on utilise lexplosif.

Londe se propage dans le terrain une vitesse qui dpend de la nature des matriaux

(en particulier leur compacit). Les gophones permettent denregistrer les ondes

rfractes converties en signal lectrique.

Le point des temps des premires ondes rfractes, sur les enregistrements, permet

dtablir les hodochrones (temps darrive des premires ondes en fonction de la

distance sur le profil).

Lanalyse de ces hodochrones aboutit la dtermination des diffrents milieux

traverss par les ondes. Chaque milieu est caractris par une vitesse de propagation

des ondes ainsi que la profondeur et le pendage des interfaces identifies.

- Les vitesses sismiques tudies en rfraction sont les vitesses de dplacement

de londe de compression qui a la particularit dtre la plus rapide. Cette onde

arrivant toujours en premier sur les capteurs est ainsi aisment reconnaissable,

- Les ondes sismiques sont un traitement assez dlicat, et pour rendre aise

ltude du mcanisme de leur propagation, la convention veut quon les

reprsente par les rayons sismiques qui leur sont orthogonaux, mais qui nont

aucune existence physique (Figure 2.2).

- Les rayons sismiques ainsi dfinis suivent les mmes lois que les rayons

lumineux, en particulier les lois de la rflexion et bien sur de la rfraction (lois

de Descartes) (Figure 2.3),

- Une des particularits des lois de loptique exploite par la sismique rfraction

est la rfraction totale qui est lie au fait que les ondes sismiques peuvent se

propager horizontalement au toit dune couche plus rapide, condition que les

rayons sismiques latteignent sous un angle dincidence gal langle de

rfraction limite , ceci avant de remonter ensuite vers la surface avec le mme

angle dmergence. Cette proprit se conoit plus facilement si lon considre

non plus le rayon rasant, mais le tronon de front donde qui se propage

perpendiculairement la surface de sparation des deux milieux.

Cette proprit est illustre sur la figure 2.4 ou ic est langle de rfraction limite

atteint lorsque i2 est gal /2 et tel que sin ic = V1/V2.


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Figure 2.2 : Reprsentation du rayon sismique Figure 2.3 : Loi de Snell Descartes.

Figure 2.4 : Principe de la sismique rfraction pour un milieu tabulaire 2couches 1et 2 avec unedistribution croissante des vitesses des ondes mcaniques en fonction de la profondeur (V2 > V1).

a. Cheminement des ondes directes et rfractes et dispositif simplifi daquisition des

donnes [adapt de Keary et Brookes,1991].

b. Construction de la courbe temps distance (dromochronique) daprs les donnes de

la figure (a).

Il est intressant de noter que plus le constate de vitesse est grand, plus langle de

rfraction limite est petit.

Exemple:

V1 = 1000m/s = 11 V2 = 5000m/s

V1= 1000m/s = 30 V2 = 2000m/s.

Principales tapes de linterprtation

Connaissant la distance qui spare le point dimpact des capteurs, on construit un

diagramme temps-distance appel dromochronique. Les temps sont en ordonne et

les distances en abscisse.


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En second lieu, on procde linterprtation des hodochrones ralise selon la

mthode Plus Minus (Hagedoorn). Cette mthode est une tape de base de

l'interprtation graphique. Elle permet, d'une part, de dterminer par le MINUS la

vitesse de fond, c'est--dire celle de la couche la plus profonde atteinte, et d'autre part,

de dterminer par le PLUS les variations d'paisseurs des horizons surmontant la

couche de fond.

A lissue de cette interprtation, nous tablissons les coupes sismiques, vitesse

sismique en fonction de la profondeur.

Figure 2.5 : Exemple de dromochronique.Les applications de la sismique rfraction sont :

- Dtermination de la ripabilit dun terrain (relation directe avec la vitesse).

- Gomtrie des glissements de terrain.

- paisseur de la couverture quaternaire, localisation du bedrock.

- paisseur de la couche filtrante dun aquifre.

- Prsence de zone altre (fissure).

III.1.2 Sismique rflexion

Domaine et conditions dapplication

Le domaine dapplication de la sismique rflexion est ltude de la structure du sous-sol

lorsque celui-ci est form de couches sdimentaires plus ou moins plisses et

tectonises, en particulier pour les tracs de tunnels couverture importante (plusieurs


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centaines de mtres). Pour des profondeurs plus faibles, quelques dizaines de mtres,

elle peut tre utilise aussi pour rechercher lintrieur dune structure sdimentaire

monotone des htrognits telles que des cavits souterraines de grandes

dimensions.

Suivant le type dondes utilises (onde P ou ondes S), elle sert aussi parfois

dterminer la rpartition des proprits lastiques du sous-sol.

Comme pour la sismique rfraction, il est ncessaire quil existe entre les diffrentes

couches des contrastes dimpdance acoustique (vitesse sismique et/ou densit)

permettant dobtenir de bons recteurs pour les ondes sismiques. Lorsque les

couches prsentent des pendages suprieurs 60, les rexions des ondes sont

dvies et ne retournent pas en surface. Cela constitue donc une

Beddou Amina

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