Choix du dispositif de mesure de TREC

Le choix de la disposition des électrodes pour la mesure de résistivité électrique est fait au regard des

contraintes inhérentes au dispositif TREC. Ces contraintes sont que le nombre d’électrodes à

disposition est limité (12) et elles sont réparties sur une ligne avec un espacement interélectrode

constant.

Le Chapitre I §I.1.2.2 a souligné l’existence des principaux dispositifs permettant d’effectuer une TRE.

Pour le choix du dispositif, on s’appuie également sur leur sensibilité aux variations de résistivité au

sein du sous-sol. La fonction de sensibilité est exprimée mathématiquement par la dérivée de Frechet

(Penz 2012). La fonction de sensibilité est dépendante du dispositif étudié (organisation des électrodes

et espacement interélectrode), et permet de connaître l’impact que peut avoir une variation de

résistivité dans un volume du sous-sol sur la mesure de différence de potentiel effectuée en surface.

Plus la valeur de sensibilité est élevée, plus son influence sera grande. Loke (2004) a donné une

solution 2D à la fonction de sensibilité pour étudier sur différents dispositifs, l’impact sur les mesures

de résistivité au regard des variations verticales et horizontales des résistivités du sous-sol. On définit

également la profondeur effective d’investigation comme étant celle à laquelle la portion de sol situé

au-dessus de cette limite a la même influence que la portion de sol située en dessous. La Figure 4.2

représente les valeurs de la fonction de sensibilité pour différents dispositifs de mesure et pour un

terrain homogène. L’analyse des valeurs prises par la fonction de sensibilité permet de déterminer à

quel point les variations de la résistivité dans une partie du sous-sol influencent la mesure de la

différence de potentiel.

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Figure 4.2 : Fonction de sensibilité des dispositifs principaux (Roy et al 1971, in Marescot 2008).

Le Tableau 4.1 synthétise les caractéristiques principales des dispositifs les plus usuels pouvant être

mis en application pour la TREC. Cette comparaison prend en compte la profondeur d’investigation

des différentes configurations (liée ici à l’écartement maximal entre les électrodes : L) pour laquelle

les dispositifs Dipôle-dipôle et pôle-pôle présentent les meilleurs rendements. Concernant les

propriétés des dispositifs, l’étude bibliographique menée par Bernard et al (2008) fait ressortir le

dispositif dipôle-dipôle par la qualité de sa résolution, et le dispositif pôle-pôle par son temps de mise

en place excédant nettement celui des autres dispositifs (positionnement des électrodes à l’infini).

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Tableau 4.1 : Dispositifs et paramètres principaux (d'après : Chapellier 2001 et Bernard et al 2008).

Face aux contraintes techniques des dispositifs ayant une ou deux électrodes à l’infini, il ressort que

l’on ne peut pas travailler avec les dispositifs pôle-pôle ou pôle-dipôle, car ces dispositifs sont

incompatibles avec des mesures en cinématique. Pour un dispositif composé de 4 électrodes et un

écartement, il n’y a qu’une profondeur d’investigation. C’est en modifiant l’espacement interélectrode

que l’on peut changer la profondeur d’investigation. De ce fait, le nombre d’électrodes nécessaires et

l’emprise au sol de tels dispositifs sont également incompatibles avec des mesures cinématiques.

Pour choisir l’organisation des 12 électrodes composant le dispositif TREC, on étudie l’ensemble des

choix possibles avec un dispositif dipôle-dipôle. L’ensemble de ces choix est présenté dans le Tableau

4.2 au sein duquel les électrodes d’injection du courant sont nommées A et B. Les électrodes

permettant la mesure des différences de potentiel vont de P1 à P10, pour l’orientation du dispositif on

prend l’électrode 1 comme étant la plus proche du véhicule de traction du dispositif. Le dispositif

Dipôle-Dipôle (DD) permettra de prospecter 9 niveaux (z = 0,375 – 0,5 – 0,625 … 1,375 m). D’après

la Figure 4.2, la fonction de sensibilité du dispositif DD est sujette aux variations horizontales de

résistivité. Sachant cela, et conjugué au fait que les prospections envisagées ont pour but de couvrir

des profils relativement longs (plus de 200 mètres), le dispositif DD est adapté à la réalisation d’un

zonage des variations horizontales des structures géoélectriques du sous-sol prospecté.

Concernant le dispositif DD, soulignons les trois principales organisations possibles des électrodes, à

savoir :

• DD tête, où les électrodes d’injection sont placées proche du véhicule de traction.

• DD queue, où les électrodes d’injection sont placées à l’arrière du dispositif de mesure.

• DD centré, permettant d’obtenir deux points de mesure pour un même niveau de prospection.

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Electrode n°: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

DD tête A B P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10

DD queue P10 P9 P8 P7 P6 P5 P4 P3 P2 P1 B A

DD centré P5 P4 P3 P2 P1 A B P1 P2 P3 P4 P5

Tableau 4.2 : Organisation des électrodes selon différents dispositifs.

Il ressort que le dispositif dipôle-dipôle est le plus adapté pour effectuer des prospections avec le

matériel de TREC. Des tests de mesures sur sites nous ont conduit à privilégier la première

configuration, avec des électrodes d’injection en tête du dispositif de mesure car les caractéristiques

techniques du dispositif font que les électrodes en tête du dispositif présentent un meilleur

enfoncement dans le sol, et donc une meilleure qualité de contact. Le dispositif choisi vise donc à

prospecter 9 niveaux répartis sur une épaisseur de sol de 1,4 m dans le cas où les 12 électrodes

utilisées sont espacées de 50cm.

Le choix d’un pas de 50cm entre électrodes est un choix initial dicté par les résolutions visées. Ce

paramètre pourrait évoluer pour notamment augmenter la profondeur d’investigation. Une approche

intermédiaire (pour augmenter la profondeur d’investigation) consiste, tout en conservant 50 cm entre

les électrodes, à « décaler » les électrodes de mesure (Figure 4.3). Toutefois, dans ce cas, la zone de

prospection délaissée rend la méthode « aveugle » en surface, ce qui peut être pénalisant pour

l’inversion des données.

Figure 4.3 : Possibilité de prospection avec le dispositif TREC.

Au regard des contraintes techniques du dispositif TREC (raccordement au matériel de mesure,

nombre d’électrodes, espacement,…), il ressort que le dispositif dipôle-dipôle est le plus pertinent

pour effectuer une prospection de TRE en cinématique.