Site test géophysique

Site test géophysique

Rechercher et développer des méthodes pour repérer et identifier des objets enfouis dans le sol à faible profondeur : ce sont les raisons d’être du "site test géophysique", créé au Laboratoire de Nantes en 1997

Le site est avant tout destiné à l’application des méthodes de repérage des objets enfouis et ce, dans des conditions parfaitement contrôlées : les sols encaissants sont bien identifiés et compactés soigneusement pour leur stabilité dans le temps, les objets - tuyaux divers, rochers, cavités, maçonneries - sont parfaitement localisés dans un repère géodésique local. Ceci permet de révéler les performances des méthodes et des appareils, de les mettre au point, de fournir des données pour tester ou caler des modélisations numériques.

Le site test géophysique est également utile aux essais comparatifs entre matériels ou entre méthodes, à l’initiative d’utilisateurs d’appareils de mesure. Enfin, il constitue un excellent support pour des formations à l’utilisation des méthodes géophysiques ou à l’interprétation des mesures et des images.

Plan	Coupe

Unité responsable de l’exploitation :
Reconnaissance et Mécanique des Sols

Secteur d’activité :
 - Géotechnique
 - Route
 - Environnement et génie urbain

Contacts :
 - Division Reconnaissance et Mécanique des Sols (RMS)

Un exemple d’application marquant :
Développement des méthodes d’imagerie radar à saut de fréquences

L’imagerie radar classique est réalisée à l’aide de radars impulsionnels. Cette technologie consiste à émettre une onde électromagnétique impulsionnelle et à écouter, avec la même antenne ou non, l’écho de réflexion de cette impulsion sur les changements de matériaux que rencontre cette onde qui se propage dans le sol. Une voie prometteuse consiste à passer au radar à saut de fréquences : dans cette technologie, l’onde impulsionnelle est remplacée par une onde sinusoïdale entretenue. L’antenne en surface mesure le champ électromagnétique réfléchi par le sol. Cette mesure est répétée à toute une série de fréquences successives d’où l’expression : saut de fréquences. L’ensemble de ces mesures est ensuite traité numériquement (transformation de Fourier) pour reconstituer ce qui se passe dans le cas de l’onde impulsionnelle. L’intérêt de cette méthode vient de ce que dans le radar impulsionnel classique, l’énergie disponible à l’émission est répartie sur une large bande de fréquences. De ce fait, on dispose de peu d’énergie dans chaque bande de fréquence. En revanche, dans le cas du radar à saut de fréquences, toute l’énergie de l’émetteur est concentrée, à chaque étape de mesure, sur une bande de fréquences. Cette technique permet donc de reconstituer l’équivalent d’une impulsion beaucoup plus énergétique, d’où une plus grande profondeur de pénétration et, éventuellement, une plus grande précision.

La figure1, ci-dessous, montre une image obtenue avec un radar impulsionnel sur le site test. On distingue bien, sur la gauche, toute une série d’hyperboles signalant la présence de trois nappes de trois tuyaux, enfouies à trois profondeurs (0,5m, 1m et 1,5m).
Or, l’image ne permet de distinguer que deux hyperboles par profondeur.
La figure 2 montre la qualité d’image que l’on peut obtenir avec un radar à saut de fréquences. On distingue nettement les trois hyperboles à chaque niveau.

couperadar Figure 1  : Coupe temps radar impulsionnel sur le site test	Synthe1 Figure 2  : Coupe temps radar à saut de fréquences

Caractéristiques techniques :

Le site est constitué d’une grande fosse de 35 m de longueur, 3,70 à 4,80 m de profondeur avec une largeur de 5 m au fond et 20 m en surface, les flancs ayant une pente de 2/1.
Cette fosse a été remplie par tranches verticales de 5 à 10 m de large à l’aide de matériaux représentatifs des sols urbains (sauf les dépôts anthropiques pas assez stables dans le temps) :
 - limon à très faible teneur en argile,
 - sable calcaire,
 - gravier gneiss à granulométrie étroite (14/20 mm - densité proche de 1,8)
 - grave gneiss à granulométrie étendue (0/20 mm - densité proche de 2,2).

Au fur et à mesure du remplissage de la tranchée, divers objets représentatifs - blocs rocheux de tailles diverses, cavités, tuyaux d’eau ou tuyaux d’égouts, maçonneries, etc. - ont été enfouis. Un soin tout particulier a été porté à deux points essentiels pour assurer des conditions de mesures stables et reproductibles :
 - le compactage : le remplissage a été effectué par couches de 0,20 m avec contrôle du taux d’humidité des matériaux afin d’obtenir un compactage proche de l’optimum, ce qui devrait limiter le tassement naturel dans le temps,
 - la protection du site contre les venues d’eau.

Le site ne pouvant pas être construit sous abri, un important système de drainage et de protection par géotextile empêche l’eau de l’environnement de pénétrer dans le site, tout en permettant l’évacuation, en cas de pénétration accidentelle. Une couverture par étanchéité bitumineuse protège des pluies. (Voir la visite guidée)

Année de mise en service : 1996

Exemples d’application :
 - Recherche sur les méthodes d’amélioration de l’imagerie radar par mesures multi-offset et migration pré-stack (Thèse D. Leparoux)
 Mise au point et test d’une modélisation de l’imagerie radar (BRGM)
 Recherche méthodologique sur l’application de la méthode radar CMP par l’université de Karlsruhe (Thèse)
 Test de comparaison de matériels (antennes du Laboratoire d’Études et de Recherches sur les Matériaux, Antennes GSSI, Antennes Maalå)
 Test de matériels de détection de tuyaux (Pipehawk, Schlumberger, ENEL société de téléphonie italienne.)
 Formation des agents du réseau du LCPC à la manipulation du radar (janvier, novembre 2001)
 Journées scientifiques et techniques interprofessionnelles radar - Mai 2001

Equipement associé :
Le site est mis à disposition avec toutes les données disponibles de qualification des matériaux encaissants et les données topographiques de repérage des objets enfouis. Un montage des images vidéo, enregistrées pendant le chantier, permet de visualiser la phase de réalisation du site test : cet outil permet aux futurs utilisateurs de comprendre beaucoup plus rapidement la consistance et les détails du site et facilite l’organisation des campagnes de travail.

Pour en savoir plus : Voir la visite guidée