Cours de Géophysique Appliquée

104 

Texte intégral

(1)

Université 08 Mai 1945 – Guelma

Faculté des Sciences et de la Technologie

Département de Génie Civil et d’Hydraulique

Cours de Géophysique

Appliquée

Présenté par : Dr. BOUTELDJA FATHE

(2)

Avant Propos

J’enseigne le cours de géophysique appliquée aux étudiants de Master Géotechnique depuis l’année 2011. Ce cours fait partie de l’unité d’enseignement méthodologique, il comporte des cours, des travaux dirigés et des travaux pratiques. Le but de ce cours peut se résumé dans les points suivants :

Ø Montrer l’utilité et les possibilités qui offre la géophysique pour résoudre les problèmes de génie civil.

Ø Connaître les techniques géophysiques et comprendre leurs principes de fonctionnement.

Ø Développer le sens d’analyse et d’interprétation des résultats des mesures géophysiques.

Ø Développer le sens critique pour juger des études effectuées. Ø Développer le pouvoir de décider de la ou les meilleures

(3)

Contenu du cours

Chapitre I : Généralités sur la géophysique

Chapitre II : Méthodes électriques

Chapitre III : Méthodes sismiques

(4)
(5)

C

h

a

p

it

re

I

:

G

é

n

é

ra

li

s

su

r

la

g

é

o

p

h

y

si

q

u

e

1 .

In

tr

o

d

u

ct

io

n

2 .

D

éf

in

it

io

n

3 .

G

éo

p

h

ys

iq

u

e

et

r

ec

o

n

n

ai

ss

an

ce

4 .

Te

ch

n

iq

u

es

g

éo

p

h

ys

iq

u

es

5 .

Par

am

èt

re

s

p

h

ys

iq

u

es

6 .

th

o

d

es

g

éo

p

h

ys

iq

u

es

7 .

Éc

h

e

lle

d

e

so

lu

ti

o

n

8 .

A

van

tag

es

e

t

in

co

n

n

ie

n

ts

9 .

C

am

p

ag

n

e

d

e

o

p

h

ys

iq

u

e

1 0 .

E

xe

m

p

le

s

d

’ap

p

li

ca

ti

o

n

1

(6)

1

. I

n

tr

o

d

u

ct

io

n

(

1

/3

)

Ø

R

ec

o

n

n

ai

ss

an

ce

d

es

s

o

ls

1

.

C

o

n

n

tr

e

l

e

s

m

a

ri

a

u

x

e

n

p

se

n

ce

:

s

o

ls

,

re

m

b

lai

s

d

iv

e

rs

-

car

ac

ri

st

iq

u

es

p

h

ys

ic

o

-c

h

im

iq

u

es

(

cl

as

si

fi

ca

ti

o

n

)

-

car

ac

ri

st

iq

u

e

s

m

é

can

iq

u

e

s

(r

é

si

st

an

ce

,

d

é

fo

rm

ab

il

it

é

)

2

. E

st

im

e

r

la

var

ia

b

ili

3

. C

o

n

n

tr

e

le

s

co

n

d

it

io

n

s

h

yd

ro

o

lo

gi

q

u

es

2

(7)

1

. I

n

tr

o

d

u

ct

io

n

(

2

/3

)

Ø

Te

ch

n

iq

u

es

d

e

re

co

n

n

ai

ss

an

ce

1

.

Fo

ra

g

e

/C

a

ro

tt

a

g

e

:

P

ri

se

d

’é

ch

an

ti

ll

o

n

p

o

u

r

an

al

ys

es

d

e

lab

o

ra

to

ir

e

en

u

ti

lis

an

t

u

n

e

p

el

le

m

éc

an

iq

u

e,

t

ar

re

, c

ar

o

tt

ie

r…

2

.

E

ss

a

is

d

’i

d

e

n

ti

fi

ca

ti

o

n

e

n

p

la

ce

(

in

s

it

u

)

:

So

n

d

ag

es

d

es

tr

u

ct

if

s,

p

én

ét

ro

m

èt

re

,

p

re

ss

io

m

èt

re

,

sc

is

so

m

èt

re

,

e

ss

ai

d

’e

au

,

es

sai

d

e

p

laq

u

e,

e

ss

a

is

g

é

o

p

h

y

si

q

u

e

s…

3

(8)

1

. I

n

tr

o

d

u

ct

io

n

(

3

/3

)

Ø

Ma

ri

au

x

n

at

u

re

ls

:

s

o

ls

e

t

ro

ch

es

Le

s

so

ls

e

t

le

s

ro

ch

es

s

e

car

ac

ri

se

n

t

p

ar

le

u

rs

:

D

iv

e

rs

it

é

:

ar

gi

le

s,

li

m

o

n

s,

s

ab

le

s,

g

ra

vi

er

s,

m

él

an

ge

s

H

é

ro

g

é

n

é

it

é

:

e

n

p

lu

si

eu

rs

c

o

u

ch

es

, p

se

n

ce

d

e

b

lo

cs

, m

él

an

ge

s…

V

a

ri

a

b

il

it

é

d

a

n

s

l’

e

sp

a

ce

:

r

és

u

lt

e

d

e

co

n

d

it

io

n

d

e

fo

rm

at

io

n

e

t

d

’é

v

o

lu

ti

o

n

d

es

m

at

ér

iau

x,

t

ran

sp

o

rt

g

ra

vi

tai

re

, g

lac

iai

re

, f

lu

vi

al

, é

o

lie

n

, s

éd

im

en

ta

ti

o

n

..

.

In

co

n

n

u

(

ig

n

o

ra

n

ce

)

:

o

n

c

o

n

n

t

p

as

l

e

so

l à

t

o

u

t

p

o

in

t,

l

es

o

b

se

rv

at

io

n

s

et

l

es

m

es

u

re

s

so

n

t

ef

fe

ct

u

ée

s

su

r

d

es

car

o

tt

es

p

le

es

à

d

es

en

d

ro

it

s

ch

o

is

i

p

al

ab

le

m

en

t.

C

es

car

o

tt

es

n

e

co

n

ce

rn

en

t

q

u

’u

n

e

fr

ac

ti

o

n

tr

ès

fai

b

le

d

u

vo

lu

m

e

d

u

m

as

si

f.

D

an

s

ce

cas

,

le

s

d

o

n

n

ée

s

p

eu

ve

n

t

êt

re

co

m

p

te

r

p

ar

g

é

o

st

a

ti

st

iq

u

e

en

s’

ap

p

u

y

an

t

su

r

le

s

gl

e

s

d

e

la

g

éo

lo

gi

e

et

/o

u

s

u

r

le

s

d

o

n

n

ée

s

d

e

m

es

u

re

s

g

é

o

p

h

y

si

q

u

e

s.

4

(9)

2

. D

éf

in

it

io

n

(

1

/1

)

Ø

La

G

éo

p

h

ys

iq

u

e

La

o

p

h

ys

iq

u

e

es

t

l’

u

n

e

d

es

ap

p

ro

ch

es

u

ti

lis

ée

s

p

o

u

r

la

re

co

n

n

ai

ss

an

ce

o

te

ch

n

iq

u

e

d

e

s

it

e

(

in

s

it

u

/e

n

p

la

ce

).

C

’e

st

l

’é

tu

d

e

d

u

s

o

u

s-so

l

cac

h

é

en

m

es

u

ran

t

ce

rt

ai

n

es

p

ro

p

ri

ét

és

p

h

ys

iq

u

es

à

p

ar

ti

r

d

e

la

s

u

rf

ac

e

o

u

d

an

s

u

n

f

o

rag

e.

C

et

te

é

tu

d

e

p

er

m

et

d

e

d

éd

u

ir

e

l’ar

ch

it

e

ct

u

re

s

o

u

te

rr

ai

n

e

s

d

u

t

er

rai

n

(

la

n

at

u

re

,

la

d

is

tr

ib

u

ti

o

n

et

le

s

p

ro

p

ri

ét

é

s

d

es

m

at

ér

ia

u

x)

p

ar

le

b

iai

s

d

e

l’é

tu

d

e

d

e

co

n

tr

as

te

s

(v

ar

ia

ti

o

n

)

d

an

s

le

s

p

ro

p

ri

ét

és

p

h

ys

iq

u

es

(

d

es

cr

ip

ti

o

n

d

u

s

o

u

s-so

l

p

ar

to

u

t

d

an

s

so

n

v

o

lu

m

e)

.

C

el

a

co

n

d

u

it

à

f

ai

re

d

es

c

h

o

ix

d

’e

m

p

lac

e

m

e

n

t,

d

e

co

n

ce

p

ti

o

n

e

t

d

e

p

ro

d

és

d

e

co

n

st

ru

ct

io

n

ad

ap

s

p

o

u

r

l’o

u

v

rag

e

à

r

éal

is

é.

El

le

s

e

p

ra

ti

q

u

e

à

p

ar

ti

r

d

e

la

s

u

rf

ac

e,

d

an

s

u

n

f

o

ra

ge

,

en

tr

e

fo

ra

ge

s,

e

n

tr

e

fo

rag

e

et

s

u

rf

ac

e.

5

(10)

3

. G

éo

p

h

ys

iq

u

e

et

r

ec

o

n

n

ai

ss

an

ce

(

1

/1

)

Ø

U

ti

lit

é

d

e

la

g

éo

p

h

ys

iq

u

e

La

g

éo

p

h

ys

iq

u

e

se

rt

à

:

-

A

m

él

io

re

r

d

e

m

o

d

èl

e

o

lo

gi

q

u

e

(p

re

m

ie

r

m

o

d

èl

e

o

lo

gi

q

u

e

d

e

la

s

tr

u

ct

u

re

d

u

s

o

u

s-so

l)

®

o

p

ti

m

is

er

l’

im

p

lan

ta

ti

o

n

e

t

le

n

o

m

b

re

d

e

so

n

d

ag

es

m

éc

an

iq

u

es

-

V

al

o

ri

se

r

le

s

fo

ra

ge

s

au

m

o

ye

n

d

es

d

iag

ra

p

h

ie

s

et

d

es

t

ec

h

n

iq

u

es

g

éo

p

h

ys

iq

u

e

d

e

fo

rag

e.

-

A

id

e

à

la

so

lu

ti

o

n

d

e

p

ro

b

m

es

sp

éc

if

iq

u

es

co

m

m

e

p

ar

ex

em

p

le

la

d

ét

ec

ti

o

n

d

e

ca

vi

s

so

u

te

rr

ai

n

e

s

o

u

au

tr

es

ty

p

es

d

’h

é

ro

g

é

n

é

it

é

s,

la

d

ét

er

m

in

at

io

n

d

es

m

as

se

s

vo

lu

m

iq

u

es

o

u

d

es

t

en

eu

rs

e

n

e

au

6

(11)

4

. T

ec

h

n

iq

u

es

g

éo

p

h

ys

iq

u

es

(

1

/2

)

Ø

C

h

o

ix

d

e

te

ch

n

iq

u

es

g

éo

p

h

ys

iq

u

es

Le

s

te

ch

n

iq

u

es

g

éo

p

h

ys

iq

u

es

s

o

n

t

ch

o

is

ie

s

en

f

o

n

ct

io

n

d

u

:

-

ty

p

e

d

e

te

rr

ai

n

r

en

co

n

tr

é

-

ty

p

e

d

e

co

n

tr

as

te

a

tt

en

d

u

-

la

p

ro

fo

n

d

eu

r

d

’i

n

v

e

st

ig

a

ti

o

n

-

d

ét

ai

l v

is

é

-

ty

p

e

d

e

p

ro

b

m

e

te

ch

n

iq

u

e

à

so

u

d

re

L’

in

te

rp

ta

ti

o

n

d

es

m

es

u

re

s

o

p

h

ys

iq

u

es

ab

o

u

ti

à

u

n

z

o

n

a

g

e

d

u

t

e

rr

a

in

.

C

e

zo

n

ag

e

se

rt

à

d

éf

in

ir

l

’e

m

p

lac

e

m

e

n

t

d

es

s

o

n

d

a

g

e

s

m

é

ca

n

iq

u

e

s

d

e

m

an

re

o

p

ti

m

al

e

(f

o

rag

es

d

es

tr

u

ct

if

s,

c

ar

o

tt

ag

e,

p

u

it

s,

g

al

er

ie

s,

t

ran

ch

ée

s…

)

7

(12)

4

. T

ec

h

n

iq

u

es

g

éo

p

h

ys

iq

u

es

(

2

/2

)

Ø

C

h

o

ix

d

e

te

ch

n

iq

u

es

g

éo

p

h

ys

iq

u

es

Ex

em

p

le

:

R

és

is

ti

vi

é

le

ct

ri

q

u

e

8

(13)

5

. P

ar

am

èt

re

s

p

h

ys

iq

u

es

(

1

/5

)

Ø

Mas

se

v

o

lu

m

iq

u

e

La

g

ra

vi

m

ét

ri

e

:

l

e

ch

am

p

d

e

p

es

an

te

u

r

d

ép

en

d

d

e

la

r

ép

ar

ti

ti

o

n

d

es

m

as

se

s

d

o

n

c

d

e

la

r

ép

ar

ti

ti

o

n

d

e

la

m

as

se

v

o

lu

m

iq

u

e

d

es

m

at

é

ri

au

x

d

u

t

er

rai

n

.

Ex

em

p

le

d

’ap

p

li

ca

ti

o

n

:

d

ét

ec

ti

o

n

d

e

ca

vi

s

o

u

te

rr

ai

n

es

.

La

m

ét

h

o

d

e

p

er

m

et

tan

t

d

e

d

ét

er

m

in

er

c

e

p

ar

am

èt

re

e

st

«

d

iag

rap

h

ie

d

if

e

(g

am

m

a-gam

m

a)

»

.

9

(14)

5

. P

ar

am

èt

re

s

p

h

ys

iq

u

es

(

2

/5

)

Ø

C

ar

ac

ri

st

iq

u

es

é

las

ti

q

u

es

Le

s

car

ac

ri

st

iq

u

es

é

las

ti

q

u

es

s

o

n

t

le

s

m

o

d

u

le

s

d

’é

las

ti

ci

e

t

le

s

vi

te

ss

es

d

es

o

n

d

es

m

éc

an

iq

u

es

.

La

p

ro

p

ag

at

io

n

d

es

o

n

d

es

m

éc

an

iq

u

es

d

an

s

le

s

m

at

ér

iau

x

d

ép

en

d

d

es

m

o

d

u

le

s

d

’é

las

ti

ci

(

m

o

d

u

le

s

d

’Y

o

u

n

g

e

t

d

e

p

o

is

so

n

)

et

d

e

la

m

as

se

v

o

lu

m

iq

u

e.

Le

s

m

ét

h

o

d

es

p

er

m

et

tan

t

d

e

d

ét

er

m

in

er

c

es

p

ar

am

èt

re

s

so

n

t

le

s

«

th

o

d

es

si

sm

iq

u

es

(

fr

ac

ti

o

n

e

t

fl

ex

io

n

)

»

1 0

(15)

5

. P

ar

am

èt

re

s

p

h

ys

iq

u

es

(

3

/5

)

Ø

C

ar

ac

ri

st

iq

u

es

é

le

ct

ri

q

u

es

Le

s

m

at

ér

iau

x

d

u

s

o

u

s

so

l s

o

n

t

co

n

d

u

ct

eu

r

d

’é

le

ct

ri

ci

.

La

c

o

n

d

u

ct

iv

it

é

él

ec

tr

iq

u

e,

n

o

e

s

, s

e

m

es

u

re

e

n

s

ie

m

en

s

p

ar

m

èt

re

(

S/

m

)

La

r

és

is

ti

vi

é

le

ct

ri

q

u

e,

n

o

e

r

,

es

t

l’

in

v

e

rs

e

d

e

la

c

o

n

d

u

ct

iv

it

é,

e

lle

s

e

m

es

u

re

en

o

h

m

s-m

èt

re

s

(W

.m

).

Te

rr

ai

n

t

s

ar

gi

le

u

x

®

f

ai

b

le

r

és

is

ti

vi

;

Ma

ri

au

x

ro

ch

eu

x

®

f

o

rt

e

si

st

iv

it

é

1 1 M il ie u Eau d e m er V as e, A rg ile M ar n e To u rb e Eau dou ce G lac e C rai e C al cai re fi ss u ré e t sa tu ré C al cai re co m p ac t se c Sab le e t gr av ie r se c R é si st iv it é (o h m .m ) 0 ,2 5 0 ,5 -3 0 1 0 -6 0 @ 2 5 2 5 7 0 -1 0 0 0 0 1 0 0 -3 0 0 1 0 0 -1 0 0 0 1 0 0 0 -1 0 0 0 0 > 1 0 0 0

(16)

5

. P

ar

am

èt

re

s

p

h

ys

iq

u

es

(

4

/5

)

Ø

C

ar

ac

ri

st

iq

u

es

m

ag

n

ét

iq

u

es

Le

s

p

ro

p

ri

ét

és

m

a

g

n

é

ti

q

u

e

s

so

n

t

q

u

an

ti

fi

ée

s

p

ar

d

eu

x

p

ar

am

èt

re

s

:

-

la

p

er

m

éab

ili

m

ag

n

ét

iq

u

e

re

la

ti

ve

m

r

-

la

s

u

sc

ep

ti

b

ili

m

ag

n

ét

iq

u

e

c

C

es

m

ét

h

o

d

es

s

o

n

t

p

eu

u

ti

lis

ée

s

en

g

én

ie

c

iv

il

1 2

c

m

+

=

1

r

(17)

5

. P

ar

am

èt

re

s

p

h

ys

iq

u

es

(

5

/5

)

Ø

C

ar

ac

ri

st

iq

u

es

é

le

ct

ro

m

ag

n

ét

iq

u

es

Le

s

p

ro

p

ri

ét

é

s

él

ec

tr

o

m

ag

n

ét

iq

u

e

au

tr

es

q

u

e

m

r

,

c

so

n

t

la

c

o

n

d

u

ct

iv

it

é

s

(

d

éj

à

ci

)

et

la

p

er

m

it

ti

vi

r

el

at

iv

e

e

r

.

Il

fau

t

sa

vo

ir

q

u

e

e

r

a

u

n

e

in

fl

u

en

ce

s

u

r

la

v

it

e

ss

e

d

e

p

ro

p

ag

at

io

n

d

es

o

n

d

es

él

ec

tr

o

m

ag

n

ét

iq

u

es

c

al

cu

e

co

m

m

e

su

it

:

c

: v

it

es

se

d

e

la

lu

m

re

d

an

s

le

v

id

e

(3

.1

0

8

m

/s

)

L’

ap

p

ar

e

il

p

er

m

et

tan

t

d

e

d

ét

er

m

in

er

c

es

p

ar

am

èt

re

s

es

t

le

«

R

ad

ar

g

éo

lo

gi

q

u

e

»

13 r

/

c

v

e

=

A ir Ma té ri au s e c Ma té ri au t rè s h u m id e Eau e r 1 4 2 0 8 0

(18)

6

. Mé

th

o

d

es

g

éo

p

h

ys

iq

u

es

(

1

/1

)

Ø

D

if

re

n

te

s

m

ét

h

o

d

es

g

éo

p

h

ys

iq

u

es

C

h

ac

u

n

e

d

es

m

ét

h

o

d

es

,

d

éf

in

ie

s

p

ar

l

e

d

o

m

ai

n

e

d

e

la

p

h

ys

iq

u

e

au

q

u

el

e

lle

s

se

ra

tt

ac

h

en

t,

e

st

d

iv

is

ée

e

n

t

e

ch

n

iq

u

e

s

g

é

o

p

h

y

si

q

u

e

s

su

iv

an

t

le

t

yp

e

d

e

m

is

e

e

n

œ

u

v

re

et

le

s

o

b

je

ct

if

s

vi

s.

O

n

d

is

ti

n

gu

e

le

s

te

ch

n

iq

u

e

s

o

p

h

ys

iq

u

es

d

e

su

rf

a

ce

, l

es

t

ec

h

n

iq

u

es

d

e

fo

ra

g

e

e

t

le

s

d

ia

g

ra

p

h

ie

s.

1 4

(19)

7

. E

ch

el

le

s

d

e

so

lu

ti

o

n

(

1

/2

)

En

g

én

ér

al

,

la

g

éo

p

h

ys

iq

u

e

p

er

m

et

d

’o

b

te

n

ir

d

es

r

és

u

lt

at

s

av

ec

u

n

e

so

lu

ti

o

n

m

ac

ro

sc

o

p

iq

u

e

et

a

u

m

ie

u

x

la

r

és

o

lu

ti

o

n

m

és

o

sc

o

p

iq

u

e

(

R

ad

ar

g

éo

lo

gi

q

u

e)

.

1 5

(20)

7

. E

ch

el

le

s

d

e

so

lu

ti

o

n

(

2

/2

)

P

o

u

r

q

u

’u

n

e

m

e

su

re

s

o

it

e

x

a

ct

e

il

f

au

t

q

u

’e

ll

e

s

o

it

p

ci

se

e

t

sa

n

s

b

ia

is

.

1 6

(21)

8

. A

van

tag

es

e

t

in

co

n

n

ie

n

ts

(

1

/1

)

Ø

A

van

tag

es

-

Le

s

m

ét

h

o

d

es

o

p

h

ys

iq

u

e

d

e

su

rf

ac

e

p

er

m

et

te

n

t

d

’i

n

v

e

st

ig

u

e

r

si

m

u

lt

an

ém

en

t

u

n

g

ran

d

v

o

lu

m

e

d

e

so

l

-

El

le

s

so

n

t

p

ar

ti

cu

liè

re

m

en

t

in

re

ss

an

te

s

d

an

s

le

c

as

d

e

so

ls

c

o

m

p

o

rt

an

t

d

es

p

ar

ti

cu

le

s

d

e

d

im

en

si

o

n

s

d

éc

im

ét

ri

q

u

e

à

m

ét

ri

q

u

e

(s

o

ls

gr

o

ss

ie

rs

et

h

ét

ér

o

n

es

)

-

C

o

û

t

re

la

ti

ve

m

en

t

m

o

d

ér

é

-

R

ap

id

it

é

d

e

m

is

e

en

œ

u

v

re

Ø

In

co

n

n

ie

n

ts

-

D

im

in

u

ti

o

n

d

e

la

r

és

o

lu

ti

o

n

a

ve

c

la

p

ro

fo

n

d

eu

r

-

P

ro

p

ri

ét

é

s

d

u

so

l

o

b

te

n

u

s

in

d

ir

ec

te

m

en

t

p

ar

co

rr

él

at

io

n

s

en

tr

e

le

s

p

ar

am

èt

re

s

o

p

h

ys

iq

u

es

e

t

ce

rt

ai

n

s

car

ac

ri

st

iq

u

es

g

éo

te

ch

n

iq

u

es

.

1 7

(22)

9

. C

am

p

ag

n

e

d

e

o

p

h

ys

iq

u

e

(1

/1

)

Ø

D

ér

o

u

le

m

en

t

d

es

e

ss

ai

s

U

n

e

cam

p

ag

n

e

d

e

o

p

h

ys

iq

u

e

co

m

p

o

rt

e

to

u

jo

u

rs

c

in

q

p

h

as

es

:

-

La

c

o

n

ce

p

ti

o

n

,

-

La

m

es

u

re

s

u

r

le

t

er

rai

n

,

-

Le

t

rai

te

m

en

t

d

es

m

es

u

re

s,

-

L’

in

te

rp

ta

ti

o

n

g

éo

p

h

ys

iq

u

e

d

es

m

es

u

re

s,

-

L’

in

te

rp

ta

ti

o

n

e

n

t

er

m

es

d

u

p

ro

b

m

e

d

e

re

co

n

n

ai

ss

an

ce

à

r

és

o

u

d

re

.

1 8

(23)

1

0

.

E

xe

m

p

le

s

d

’ap

p

li

ca

ti

o

n

(

1

/1

)

Ø

Q

u

el

q

u

es

e

xe

m

p

le

s

-

Lo

cal

is

at

io

n

d

e

ca

vi

s,

d

’h

é

ro

g

é

n

é

it

é

,

d

’o

b

je

t…

-

Es

ti

m

at

io

n

d

es

m

o

d

u

le

s

d

yn

am

iq

u

es

-

C

o

n

tr

ib

u

ti

o

n

au

x

ét

u

d

es

e

n

vi

ro

n

n

em

en

tal

es

-

N

iv

eau

d

e

la

n

ap

p

e

p

h

at

iq

u

e

-

Es

ti

m

at

io

n

d

e

la

p

o

ro

si

/c

o

n

d

u

ct

iv

it

é

h

yd

rau

liq

u

e

-

D

iag

n

o

st

ic

d

es

o

u

vr

ag

es

d

e

n

ie

c

iv

il

1 9

(24)

R

éf

ér

en

ce

s

b

ib

lio

gr

ap

h

iq

u

es

1

.

J-L

M

ar

i,

G

. A

re

n

s,

D

. C

h

ap

el

lie

r,

P

. G

au

d

ian

i (

1

9

9

8

),

«

G

éo

p

h

ys

iq

u

e

d

e

gi

se

m

en

t

et

d

e

n

ie

c

iv

il

»

. L

iv

re

2

.

R

ic

h

ar

d

L

ag

ab

ri

el

le

«

G

éo

p

h

ys

iq

u

e

ap

p

liq

u

ée

a

u

g

én

ie

c

iv

il

»

.

Te

ch

n

iq

u

e

s

d

e

l

’i

n

g

é

n

ie

u

r

(2

0

0

7

)

[C

2

2

4

v2

]

3

.

Mi

ch

e

l

C

h

o

u

te

au

e

t

B

e

rn

a

rd

G

ir

o

u

x

(2

0

0

8

),

«

c

o

u

rs

d

e

g

é

o

p

h

y

si

q

u

e

ap

p

li

q

u

é

e

I

I

»

.

E

co

le

P

o

ly

te

ch

n

iq

u

e

d

e

Mo

n

al

4

.

J-P.

Mag

n

an

(

2

0

0

0

),

«

C

o

u

rs

d

e

m

é

can

iq

u

e

d

e

s

so

ls

e

t

d

e

s

ro

ch

e

s

»

.

E

co

le

n

a

ti

o

n

al

e

d

e

s

p

o

n

ts

e

t

ch

au

ss

é

e

s

5

.

2 0

(25)
(26)

C

h

a

p

it

re

I

I

:

M

é

th

o

d

e

s

é

le

ct

ri

q

u

e

s

1

.

G

é

n

é

ral

it

é

s

2

.

R

é

si

st

iv

it

é

é

le

ct

ri

q

u

e

3

.

P

ar

am

è

tr

e

s

d

’i

n

fl

u

e

n

ce

4

.

D

is

p

o

si

ti

fs

d

e

m

e

su

re

5

.

To

m

o

g

rap

h

ie

é

le

ct

ri

q

u

e

2 1

(27)

1

.

G

é

n

é

ral

it

é

s

(1

/3

)

Ø

In

tr

o

d

u

ct

io

n

La si st iv it é é le ct ri q u e p e rm e t la co n n a is sa n ce d e la d is tr ib u ti o n d e s p ro p ri é té s p h ys iq u e s d u s o l. E ll e d is p o se d e s a van tag e s su iv an ts : • m é th o d e n o n -d e st ru ct iv e • p e rm e t d e c o u v ri r d e g ran d e s su rf ac e s d ’i n v e st ig a ti o n ai n si q u e d e g ran d s vo lu m e s • g é n é re r u n f ai b le c o û t • fac il e à m e tt re e n œ u v re e t ad ap té e à t o u s le s ty p e s d ’e n v ir o n n e m e n t • p e rm e t d ’o b te n ir d e s im ag e s d e s u rf ac e e t/ o u e n p ro fo n d e u r à u n t e m p s d o n n é o u d e f ai re u n s u iv i d an s le t e m p s Il e xi st e d e u x ty p e s d e m é th o d e s p o u r m e su re r la r é si st iv it é é le ct ri q u e : • le s m é th o d e s d ir e ct e s e n c o u ran t co n ti n u ( lo i d ’O h m ) • le s m é th o d e s é le ct ro m ag n é ti q u e s (l o i d e Ma xw e ll ) 2 2

(28)

1

.

G

é

n

é

ral

it

é

(

2

/3

)

Ø

Lo

i

d

’O

h

m

Le p h ys ic ie n A ll e m an d G e o rg O h m a m o n tr é q u e l a d if fé re n ce d e p o te n ti e l « V » au x b o rn e s d 'u n d ip ô le p as si f e st p ro p o rt io n n e ll e à l 'i n te n si «

I

» d u c o u ran t é le ct ri q u e q u i le tr a ve rs e . Le fac te u r re li an t la d if fé re n ce d e p o te n ti e l à l’ in te n si té e st ap p e lé la si st a n ce « R » . C ’e st l a l o i d ’O h m , q u i s’ e xp ri m e s o u s la f o rm e : V : d if fé re n ce d e p o te n ti e l (e n V o lt , V ) R : R é si st an ce é le ct ri q u e ( e n O h m , W ) I : In te n si té d u c o u ran t é le ct ri q u e t ra ve rs an t le d ip ô le ( e n A m p è re , A ) La r é si st an ce é le ct ri q u e « R » d ’u n m il ie u e st f o rt e m e n t d é p e n d an te d e s a g é o m é tr ie . Mai s ce tt e ré si st an ce n ’ap p o rt e p as d ir e ct e m e n t d ’i n fo rm a ti o n su r la n a tu re e t le s d im e n si o n s d u m a té ri au tr a ve rs é . Il e st d o n c n é ce ss a ir e d ’i n tr o d u ir e la n o ti o n d e si st iv it é . 2 3

(29)

1

.

G

é

n

é

ral

it

é

s

(3

/3

)

Ø

R

é

si

st

iv

it

é

é

le

ct

ri

q

u

e

La r é si st iv it é é le ct ri q u e « R h o » ( e xp ri m é e e n W .m ) d ’u n m a té ri a u r e p ré se n te s a c ap a ci té à li m it e r le p as sag e d ’u n co u ran t é le ct ri q u e . C e tt e p ro p ri é té e st fo rt e m e n t li é e au x car ac té ri st iq u e s in tr in sè q u e s d e c e m a té ri au . S i l’o n c o n si d è re l e c as s im p le d e l a f ig u re c i-d e ss o u s, p o u r u n c y li n d re d e l o n g u e u r « L » e t d e s e ct io n « A » , la r é si st iv it é é le ct ri q u e s ’e xp ri m e c o m m e : r : R é si st iv it é é le ct ri q u e ( W .m ) A : S e ct io n d u m a té ri au t ra ve rs é ( m 2 ) L : Lo n g u e u r d u m a té ri au t ra ve rs é ( m ) 2 4

(30)

2

.

R

é

si

st

iv

it

é

é

le

ct

ri

q

u

e

(

1

/6

)

Ø

M

e

su

re

d

e

l

a

si

st

iv

it

é

é

le

ct

ri

q

u

e

E n p ra ti q u e , u n e m e su re d e ré si st iv it é d u so l n é ce ss it e 4 é le ct ro d e s re li é e s à u n g é n é ra te u r d e c o u ran t. D e u x d e s é le ct ro d e s, d it e s d e c o u ran t (C 1 , C 2 ), f o n t ci rc u le r d an s le so l u n co u ran t co n ti n u d ’i n te n si té fi xé e e t co n tr ô le r p a r u n a m p è re m è tr e . La d if fé re n ce d e p o te n ti e l in d u it e d an s le s o l p ar l a ci rc u la ti o n d e c e c o u ran t e st m e su ré e p ar u n v o lt m è tr e re li é au x d e u x é le ct ro d e s d it e s d e p o te n ti e l (P 1 , P 2 ). L’ e n se m b le (am p è re m è tr e + vo lt m è tr e , é v e n tu e ll e m e n t g é n é ra te u r d e co u ran t) e st ap p e lé « R é si st iv im è tr e » . 2 5

(31)

2

.

R

é

si

st

iv

it

é

é

le

ct

ri

q

u

e

(

2

/6

)

Ø

M

e

su

re

d

e

l

a

r

é

si

st

iv

it

é

é

le

ct

ri

q

u

e

A u n iv e a u d e s p o in ts P 1 e t P 2 , le p o te n ti e l s’ e xp ri m e s e lo n : La d if fé re n ce d e p o te n ti e l e n tr e P 1 e t P 2 s ’é cr it al o rs : e t la r é si st iv it é d u d e m i-e sp a ce h o m o g è n e v au t : 2 6

(32)

2

.

R

é

si

st

iv

it

é

é

le

ct

ri

q

u

e

(

3

/6

)

Ø

R

é

si

st

iv

it

é

é

le

ct

ri

q

u

e

ap

p

ar

e

n

te

U n s o l n a tu re l e st u n m il ie u h é té ro g è n e e t an is o tr o p e , d an s ce c as l a r é si st iv it é m e su ré e e st d it e a p p a re n te « ρ a » c ar e ll e d if fè re d e l a r é si st iv it é r é e ll e o u i n tr in sè q u e d u s o l. L a val e u r d e ré si st iv it é ap p ar e n te o b te n u e lo rs d ’u n e m e su re ré su lt e e n e ff e t d e la co n tr ib u ti o n d e t o u s le s m a té ri au x tr a ve rs é s p ar l e c o u ran t in je ct é , e n f o n ct io n d e l e u r ré si st iv it é e t d e l e u r lo cal is a ti o n p ar r ap p o rt au x so u rc e s d e c o u ran t. E ll e c o n st it u e u n e xc e ll e n t m o ye n d e n o rm a li sa ti o n d e s m e su re s e n f o n ct io n d e l a g é o m é tr ie d u s ys tè m e d e m e su re . L’ é q u a ti o n p ré cé d e n te p e u t s’ é cr ir e d e l a f aç o n s u iv an te : Le f a ct e u r g é o m é tr iq u e « k » d é p e n d d u d is p o si ti f d e m e su re u ti li sé , c' e st -à -d ir e d e l a d is p o si ti o n r e la ti v e d e s é le ct ro d e s d e c o u ran t e t d e p o te n ti e l. D a n s le c as d ’u n d is p o si ti f W e n n e r-α , o ù C 1 P 1 = P 1 P 2 = P 2 C 2 = a , le f ac te u r g é o m é tr iq u e « k » é q u iv au t à : 2 7

(33)

2

.

R

é

si

st

iv

it

é

é

le

ct

ri

q

u

e

(

4

/6

)

Ø

D

if

re

n

ts

d

is

p

o

si

ti

fs

p

o

u

r

m

e

su

re

r

la

r

é

si

st

iv

it

é

é

le

ct

ri

q

u

e

La F ig u re c i-d e ss o u s p ré se n te p lu si e u rs d is p o si ti fs d e m e su re d if fé re n ts e t le u r fac te u r g é o m é tr iq u e as so ci é . Le s car ac té ri st iq u e s d e s p lu s co u ra m m e n t u ti li s (W e n n e r α , d ip ô le -d ip ô le e t S ch lu m b e rg e r) s o n t ab o rd é e s e n d é tai ls c i-ap rè s. 2 8

(34)

2

.

R

é

si

st

iv

it

é

é

le

ct

ri

q

u

e

(

5

/6

)

Ø

E

q

u

ip

o

te

n

ti

e

ll

e

s

e

t

li

g

n

e

s

d

e

c

o

u

ran

t

La c ir cu la ti o n d ’u n c o u ran t co n ti n u d an s u n d e m i-e sp ac e h o m o g è n e i n fi n i is o tr o p e e n tr e 4 é le ct ro d e s e st r e p ré se n té e f ig u re c i-d e ss o u s. L e c o u ran t e n tr e d an s le s o l e n u n p o in t C 1 ( + I) e t e n s o rt p ar u n p o in t C 2 ( -I ). L e p o te n ti e l e n u n p o in t M q u e lc o n q u e e st l a so m m e d e s co n tr ib u ti o n s d e s so u rc e s C 1 e t C 2 . E n g ra s : li g n e d e c o u ran t N o rma l : é q u ip o te n ti e ll e s 2 9

(35)

2

.

R

é

si

st

iv

it

é

é

le

ct

ri

q

u

e

(

6

/6

)

Ø

E

q

u

ip

o

te

n

ti

e

ll

e

s

e

t

li

g

n

e

s

d

e

c

o

u

ran

t

P lu s le s li g n e s é q u ip o te n ti e ll e s so n t rap p ro ch é e s, p lu s le g rad ie n t é le ct ri q u e e st f o rt . D an s le c as il lu st ré d an s ce tt e f ig u re , le c o u ran t se c o n ce n tr e s u rt o u t p ro ch e d e l a su rf ac e . 3 0

(36)

3

.

P

ar

am

è

tr

e

s

d

’i

n

fl

u

e

n

ce

(

1

/2

)

D e s tr a vau x sc ie n ti fi q u e s o n t m o n tr é s la f o rt e d é p e n d an ce d e l a r é si st iv it é é le ct ri q u e d e s var iab le s in tr in sè q u e s d e s so ls au ss i b ie n p h ys iq u e s q u e ch im iq u e s. Le s so u rc e s p ri n ci p al e s d ’i n fl u e n ce s o n t : • la t e n e u r e n e a u o u l e d e g ré d e s a tu ra ti o n ( w o u S r ä Þ s ä Þ r æ ) • la s al in it é d u f lu id e i n te rs ti ti e l (q u an ti té d e s e ls s o lu b le s) ( sal in it é ä Þ s ä Þ r æ ) • la p o ro si té ( fo rm e e t tai ll e d e s p o re s) ( n ä Þ s æ Þ r ä ) d ’au tr e s ch e rc h e u rs o n t m o n tr é s d e f o rt e s co rr é la ti o n s a ve c : • la t e xt u re ( m in é ral o g ie , g ran u lo m é tr ie , fo rm e d e s p ar ti cu le s) • la s tr u ct u re i n te rn e ( d is tr ib u ti o n d e s d im e n si o n s d e s p o re s) • la p ro fo n d e u r e t le t y p e d e s u b st ra t La r é si st iv it é é le ct ri q u e d é p e n d s o it d ’u n e v ar iab le i n tr in sè q u e s i e ll e e st p ré d o m in an te d an s le m il ie u p ro sp e ct é , so it d ’u n g ro u p e d e v ar iab le s a u s e in d u q u e l d e s in te rac ti o n s tr è s co m p le xe s e xi st e n t. 3 1

(37)

3

.

P

ar

am

è

tr

e

s

d

’i

n

fl

u

e

n

ce

(

2

/2

)

Ø

O

rd

re

d

e

g

ran

d

e

u

r

d

e

l

a

si

st

iv

it

é

S u lf u re s : S o u fr e m é lan g é a v e c d ’au tr e s é lé m e n ts ; G ra p h it e s : C ar b o n e n a tu re l p re sq u e p u r S h a le s (S ch is te s) : R o ch e s é d im e n tai re f e u il le té e ; C o n g lo m é ra t : R o ch e f o rm é e d e b lo cs ag g lo m é ré s G s : R o ch e s é d im e n tai re f o rm é e d e g rai n s d e s ab le ag g lo m é ré s p ar u n c im e n t Li g n it e : C h ar b o n f o ss il e b ru n â tr e ; D o lo m it e : C ar b o n a te n a tu re l d e c al ci u m e t m ag n é si u m P e rm a fr o st : c o u ch e d e s o l g e lé e e n p e rm an e n ce 3 2

Figure

Updating...

Références

Updating...

Sujets connexes :