Cas n°3 : marché MOP de la Ville de Nîmes :
EBINGER – UPEX 740 M
GEONICS – EM 61 MK2
Son principe repose sur l’utilisation d’une boucle dans laquelle circule un courant générant un champ magnétique. Lorsqu’un objet métallique passe dans ce champ, il crée à son tour un champ secondaire qui est capté par un récepteur.
induction électromagnétique, aussi appelée induction magnétique, est un phénomène
physique produisant une différence de potentiel électrique dans un conducteur
soumis à un champ magnétique variable. Cette différence de potentiel peut engendrer un courant électrique dans le conducteur.
Lorsque le détecteur de métaux électromagnétique est utilisé, le terrain est découpé en
Type Détecteur à induction magnétique
Performances détection des métaux ferreux et nonEM & Flag / Cartographie, ferreux
Profondeur 0 à 2mètres
Calcul de la profondeur Non
Domaines d’emploi Emploi principalSurfaces confinées ou non Limites Méthode inopérante au droit des dalles en béton armé et des zones saturées
Type Boucle électromagnétique
Performances
EM & Flag / Cartographie, détection des métaux ferreux et non
recherche d’objets à faible profondeur, moins sensible à la pollution métallique
Profondeur 0 à 2mètres
Calcul de la profondeur Non
Domaines d’emploi Emploi principal : Surfaces confinées ou non préalable
Limites Méthode inopérante au droit des dalles en béton armé et des zones saturées
Type Time Domain Electromagnetic (TDEM)
Performances
Cartographie, détection des métaux ferreux et non-ferreux, adapté à la recherche d’objets à faible
moins sensible à la pollution métallique, cartographie 2D géo
traitement ou en temps réel
Profondeur 0 à 3
Calcul de la profondeur
Domaines d’emploi Emploi principal : Diagnostic sommaire Surfaces confinées ou non préalable
Limites Méthode inopérante au droit des dalles en béton armé et des zones saturées
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Son principe repose sur l’utilisation d’une boucle dans laquelle circule un courant générant passe dans ce champ, il crée à son tour
, aussi appelée induction magnétique, est un phénomène physique produisant une différence de potentiel électrique dans un conducteur électrique soumis à un champ magnétique variable. Cette différence de potentiel peut engendrer un
Lorsque le détecteur de métaux électromagnétique est utilisé, le terrain est découpé en
Détecteur à induction magnétique
EM & Flag / Cartographie, détection des métaux ferreux et non-
ferreux. 0 à 2mètres
Non
Surfaces confinées ou non principal : travaux. Méthode inopérante au droit des dalles en
béton armé et des zones saturées.
Boucle électromagnétique
EM & Flag / Cartographie, détection des métaux ferreux et non-ferreux, adapté à la
recherche d’objets à faible profondeur, moins sensible à la pollution métallique.
0 à 2mètres Non
Surfaces confinées ou non. : diagnostic sommaire préalable.
Méthode inopérante au droit des dalles en béton armé et des zones saturées.
Time Domain Electromagnetic (TDEM)
Cartographie, détection des métaux ferreux, adapté à la recherche d’objets à faible profondeur, moins sensible à la pollution métallique, cartographie 2D géo-référencée en post-
traitement ou en temps réel. 3mètres
Oui
Surfaces confinées ou non. : Diagnostic sommaire préalable.
Méthode inopérante au droit des dalles en béton armé et des zones saturées.
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Conclusion partielle :
Nous venons de le voir, le détecteur de métaux détecte tous les métaux enfouis dans le sol jusqu’à 2-3 mètres de profondeur, mais la méthode électro magnétométrique est inopérante au droit des dalles en béton armé et des zones saturées.
Le résultat d’un diagnostic sur des infrastructures existantes (routes, parkings, réseaux, le long des fondations des bâtiments…) sera donc impossible à interpréter.
Ainsi, les facteurs affectant la détection des engins pyrotechniques avec un détecteur de métaux sont les suivants :
- la dimension de la boucle magnétique,
- le type et la masse, la dimension et sa fabrication,
- L’orientation dans le sol et la dimension des engins pyrotechniques, - La présence de nombreux objets métalliques,
- La présence de sols latéritiques qui sont riches en hydroxydes de fer (limonite, ferrihydrite, goethite, hématite).
2/ - Le radar de sol (ou géoradar ou GPR Group Penetrating Radar) utilise le principe suivant : une antenne envoie un signal électromagnétique (onde) dans le sol qui rebondit sur les surfaces avant d’être capté par un récepteur. L’ensemble émetteur-récepteur est déplacé sur le sol. Lorsqu’il existe un contraste diélectrique dans le sol, par exemple provoqué par une canalisation, il se traduit par des hyperboles. Sur le terrain, on peut ainsi identifier des canalisations enterrées.
La mesure est donnée en fonction du temps que met l’onde électromagnétique pour revenir vers l’antenne. Or, un maître d’ouvrage qui veut réaliser une dépollution pyrotechnique cherche à connaître des profondeurs enfouissement.
Pour traduire le temps en profondeur, il faut que l’entreprise de dépollution pyrotechnique connaisse la vitesse des ondes dans les matériaux (donnée qui n’est pas connue à priori et nécessite des étalonnages).
La deuxième inconnue est la nature du terrain situé au-dessus des canalisations : il peut être très atténuant et c’est la principale faiblesse du principe radar.
Si le matériau est électriquement conducteur (par exemple s’il contient des argiles), le rayonnement radar est obscurci et l’entreprise ne verra rien sur l’enregistrement. C’est pourquoi il faut s’assurer que le sol est bien adapté à la détection radar.
Réglages et limites d’un géoradar :
La précision de la localisation d’une anomalie est d’environ 10% par rapport à la profondeur. Ainsi, pour une profondeur d’un mètre, l’erreur sera d’une dizaine de centimètres. Cette valeur de 10% est donnée par l’expérience.
Le géoradar est très sensible à la présence d’objets enterrés, parfois trop par exemple dans des remblais, en présence de blocs enterrés.
Plus le sol est conducteur, moins on peut sonder profondément parce que l'énergie électromagnétique se dissipe sous forme de chaleur.
Les meilleurs milieux sont les sols secs et les pires sont les sols humides, argileux ou très conducteurs.
Les antennes définissent la profondeur atteinte et la résolution (taille minimum des objets/cavités décelables).
La portée d'un sondage dépend de la conductivité du sol et de la fréquence utilisée (plus la fréquence est basse plus la profondeur est grande).
- 1,5 GHz = 40 cm de profondeur, - 80 MHz = 30 à 40 m de profondeur.
Enfin, plus la profondeur d’investigation est importante diminue.
Le métal est aussi très conducteur. Le radar ne peut par exemple pas passer au travers d’un grillage.
IDS – Ris One (antenne 200 et 400 MHz – photos 1 et 3) IDS – Hi mod (antenne 200 et
600 MHz)
Photo 1
Photo 2
Photo 3
La portée d'un sondage dépend de la conductivité du sol et de la fréquence utilisée (plus la fréquence est basse plus la profondeur est grande).
1,5 GHz = 40 cm de profondeur, 80 MHz = 30 à 40 m de profondeur.
plus la profondeur d’investigation est importante, plus la résolution de l’objet
Le métal est aussi très conducteur. Le radar ne peut par exemple pas passer au travers d’un
Ris One (antenne 200 et
mod (antenne 200 et Type Radars mono-fréquence, biou multi
Performances
Profil 2D / Cartographie 3D, détection de tout type d’anomalie contrastant avec l’encaissant, permet une coupe de
l’aplomb d’un axe Profondeur 1 à 2 mètres (400 MHz) 3 à 5 mètres (200 MHz) Calcul de la profondeur
Domaines d’emploi
Surfaces confinées (sauf Stream X) ou non Emploi principal :
préalable (caractérisation de cibles) et travaux (sécurisation)
Limites
Méthode inopérante sur sols argileux et sur des surface
Le géoradar devient «
présence d’eau dans le sol car le signal en chaleur et de remonte pas jusqu’à
l’antenne réceptrice. L’interprétation de la cartographie magnétique peut s’avérer difficile en présence d’un sol très hétérogène type
remblai, ou bien en présence d’une pollution métallique importante. Le géoradar ne peut pas faire la différence
entre un fût de 200 litres et une grosse munition.
De même, le géoradar ne détecte pas les engins de plus petite taille type « grenade » ou enc
partielles qui peuvent présenter un risque potentiel.
En revanche, il est capable de faire la différence entre des déchets de construction enfouis (barbelés, fils de fer,
tôles, blocs de béton armé, etc.) et la munition de moyenne import
de 81mm par exemple).
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La portée d'un sondage dépend de la conductivité du sol et de la fréquence utilisée (plus la
plus la résolution de l’objet
Le métal est aussi très conducteur. Le radar ne peut par exemple pas passer au travers d’un
fréquence, bi-fréquence ou multi-antennes
Profil 2D / Cartographie 3D, détection de tout type d’anomalie contrastant avec l’encaissant, permet une coupe de terrain à
l’aplomb d’un axe. 1 à 2 mètres (400 MHz) 3 à 5 mètres (200 MHz)
Oui
confinées (sauf Stream X) ou non : diagnostic sommaire préalable (caractérisation de cibles) et
ravaux (sécurisation). Méthode inopérante sur sols argileux et
surfaces non-planes. Le géoradar devient « aveugle » en présence d’eau dans le sol car le signal en
chaleur et de remonte pas jusqu’à l’antenne réceptrice. L’interprétation de la cartographie magnétique peut s’avérer difficile en présence d’un sol très hétérogène type
remblai, ou bien en présence d’une pollution métallique importante. Le géoradar ne peut pas faire la différence
entre un fût de 200 litres et une grosse munition.
De même, le géoradar ne détecte pas les engins de plus petite taille type
» ou encore les munitions partielles qui peuvent présenter un risque
potentiel.
En revanche, il est capable de faire la différence entre des déchets de construction enfouis (barbelés, fils de fer,
tôles, blocs de béton armé, etc.) et la munition de moyenne importance (mortier
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Conclusion partielle :
Le géoradar permet d’identifier des éléments compacts dans un milieu homogène (réservoir, fût, réseau etc.) et ce, quel que soit leur nature (Béton, PVC, composite, plomb, fonte, acier cuivre etc.), qu’il soit conducteur ou non. Attention cependant à la nature du sous-sol (argileux ou humide) qui rendra le géoradar inopérant.
Ainsi, les facteurs affectant la détection des engins pyrotechniques avec un géoradar sont les suivants :
- la géométrie de la cible,
- la direction d’où provient le faisceau radar, - la fréquence de transmission du radar, - le matériau composant la cible, - la forme de la cible,
- la réflexion du sol.
Synthèse : Comment choisir entre les techniques « magnétisme, électromagnétisme et radar » ?
Le tableau ci-dessous a été réalisé par M. Jean-Christophe GOURY, ingénieur géophysicien au BRGM. Il a été présenté lors de la conférence « Les méthodes géophysiques pour la détection de cuves et de réseaux enterrés » à Paris, le 15 novembre 2011.
Ce tableau illustre les critères de choix entre le radar, le magnétisme et l’électromagnétisme pour un sol sablo-argileux.
Les critères à prendre en compte, par rapport au sol qui entoure les objets, sont : - le contraste de résistivité,
- la permittivité diélectrique, - et la susceptibilité magnétique.
Matériaux Résistivité (ohm.m) Permittivité diélectrique relative Susceptibilité magnétique
Sol sablo-argileux 10 à 100 4 à 10 10-5
Air (tuyau plastique vide)
∞
1 0Métal (ferromagnétique) 10-7 10 à 20 10-1 à 102
Eau 10 à 1 000 81 0
Les éléments métalliques sont souvent détectés en jouant sur le contraste entre la résistivité très faible du métal et celle du sol. Dans ce cas, on le détecte facilement avec un radar, ou bien par électromagnétisme.
Si l’on veut détecter des éléments métalliques avec un magnétomètre, il faut jouer sur le contraste entre la susceptibilité magnétique du sol et celle du métal.
Radar
Magnétisme Electromagnétisme
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De même, l’air possède une résistivité infinie qui contraste beaucoup avec le sol. Il peut donc être détecté par un radar ou par électromagnétisme, si le diamètre du tuyau est important.
Seul un radar pourra identifier un réseau rempli d’eau, en utilisant la permittivité.
Un réseau non métallique n’est détectable que par un géoradar car les contrastes de permittivité diélectrique sont assez importants.
Le radar est plus ou moins approprié selon la profondeur d’investigation souhaitée. En effet les ondes radar sont rapidement atténuées dans un milieu conducteur, par exemple argileux ou humide.
Comme les cuves sont souvent situées à plus d’un mètre de profondeur, le radar n’est pas approprié pour les identifier. En théorie, il est très efficace, mais seulement si la cuve est
située au-dessus de la profondeur maximale d’investigation.
Une cuve métallique peut être bien identifiée par électromagnétisme ou magnétisme. Pour une cuve non métallique, le radar reste le seul moyen d’identification, mais il faut atteindre la profondeur d’investigation.
Le tableau de synthèse suivant peut donc être établi :
Électromagnétisme Magnétisme Radar
Réseau non métallique 0 0 ++
Réseau métallique +++ +++ ++ / +
Cuve métallique +++ +++
+
(très important s’il arrive à la profondeur d’investigation)
Cuve non métallique 0 0 ++
Tableau 12 : tableau d’adéquation entre les méthodes géophysiques et les types de matériaux recherchés (source : M. Jean-Christophe GOURY, ingénieur géophysicien au BRGM)
Le magnétisme et l’électromagnétisme sont perturbés par la présence d’objets aériens (barrières, bâtiments ou tuyaux). Le géoradar ne sera généralement pas perturbé par ces objets aériens, si l’on utilise des antennes blindées.
Focus économique : Coût de revient des techniques « magnétisme, électromagnétisme et radar de sol » :
En termes de coût de revient pour l’utilisation des 3 appareils, le marché à bons de commande de l’ESID de Lyon ne différencie pas les techniques. Les seuls prix disponibles sont à la surface :