DETECTION DE CAVITES SOUTERRAINES PAR METHODES GEOPHYSIQUES
NEWS MENU Suivant Accueil Objectif du guide technique Cavités souterraines Cavités naturelles Définition Différents types Cavités anthropiques Définition Différents types Bibliographie Méthodologie générale Etude géologique Collecte des renseignements Inspection visuelle Méthodes géophysiques de surface Méthodes géophysiques de forage Contrôle géotechnique par forage Bibliographie Méthodes géophysiques Méthodes de surface Méthodes aériennes Microgravimétrie Méthodes sismiques Méthodes électriques Méthodes électromagnétiques Méthodes de forage Généralités Diagraphies Tomographie électriques Tomographie électromagnétiques ContactFigure 95 : Résultats d'analyse d'échantillons carottés, réalisés sur le site test présenté dans le chapitre microgravimétrie. Définition des paramètres : la valeur au bleu (VBs), la limite de liquidité (WL), la limite de plasticité (WP), l'indice de plasticité (IP), le pourcentage d'éléments fins (<0.08 mm), la teneur en carbonate de calcium (CaCO3), la classe de sol selon une norme définie (sur la figure, classe GTR, norme NF P11-300). (Doc. SNCF) Les méthodes géophysiques en forage
LES TECHNIQUES GEOPHYSIQUES EN FORAGE GENERALITES Avant-propos La reconnaissance géotechnique et géophysique en forage est la troisième phase de la recherche de cavités. Elle va permettre, d'une part, de vérifier les indices et les résultats recueillis lors de la première phase "recherche d'indices et études géologiques du terrain". Elle va permettre, d'autre part, d'évaluer la qualité de l'information apportée par la deuxième phase "méthodes géophysiques de surface" : les forages sont implantés sur les zones à risques potentiellement sous cavées et délimitées par les études précédentes. Le but du forage est ici d'identifier localement la nature des structures responsables de l'anomalie observée en surface : si un forage traverse la cavité, alors elle est détectée. Sinon, cela signifie que le zonage n'est pas assez précis et que le forage est passé à côté de la cavité, ou bien que la nature du sol et ses hétérogénéités sont source de leurres. La solution est alors de multiplier les forages selon un maillage déterminé, jusqu'à rencontrer la cavité, ou au moins jusqu'à pouvoir expliquer les anomalies de surface. Avant de se lancer dans ce type de recherche, les maîtres d'œuvre cherchent généralement à tirer le maximum d'informations dès les premiers forages. Dans un premier temps, elles sont recueillies pendant la foration. Ce sont les diagraphies instantanées. Puis après la foration, au moyen d'une sonde descendue dans le forage : ce sont les diagraphies différées (Figure 2). Ces techniques sont particulièrement précises pour évaluer les propriétés physiques d'un terrain mais dans un rayon limité autour du forage : elles présentent une résolution verticale de l'ordre de quelques centimètres, mais une profondeur de pénétration faible (de quelques mètres au plus) autour du forage. Ces techniques donnent des renseignements très riches sur la nature et la stratification des sols, mais sont rarement efficaces pour localiser directement des cavités. Il faut donc pouvoir étendre la zone d'exploration sur un plus grand volume. On applique alors les méthodes géophysiques présentées précédemment mais en forage. Elles peuvent se faire dans un seul forage (dont certaines pendant la foration), entre deux forages ou entre un ou plusieurs forages et la surface. L'objectif est d'obtenir une image du terrain, une tomographie, intégrant le volume entre les différents points de mesure. Etant donné les différents paramètres physiques que l'on peut mesurer, et les configurations multiples que chaque technique peut présenter, il existe un très grand nombre de méthodes en forage dont chacune donne des résultats pour des applications particulières. Seules les techniques les plus courantes pouvant apporter une information supplémentaire à la détection de cavités sont présentées ici. Les forages Les forages consistent à prélever localement un échantillon du terrain pour caractériser la nature et l'épaisseur des matériaux qui le composent. Pour l'implantation des diagraphies et des tomographies en génie civil, on a recours au forage destructif ou au forage carotté. Le forage destructif consiste à perforer le terrain à l'aide d'un outil (type tricône, à lames au carbure de tungstène …). Les matériaux sont extraits du forage en cours d'avancement, à la boue argileuse ou à l'air comprimé. L'information déduite des matériaux extraits est dégradée car ils sont très remaniés. Le forage carotté consiste à perforer le terrain à l'aide d'un outil cylindrique creux qui permet d'extraire un échantillon du sol, la carotte. Les matériaux prélevés sont très peu remaniés : une observation visuelle directe aide à identifier la nature et les épaisseurs des matériaux, et des études plus poussées peuvent être conduites en laboratoire pour déterminer certains paramètres (Figure 95).
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LES TECHNIQUES GEOPHYSIQUES EN FORAGE GENERALITES Avant-propos La reconnaissance géotechnique et géophysique en forage est la troisième phase de la recherche de cavités. Elle va permettre, d'une part, de vérifier les indices et les résultats recueillis lors de la première phase "recherche d'indices et études géologiques du terrain". Elle va permettre, d'autre part, d'évaluer la qualité de l'information apportée par la deuxième phase "méthodes géophysiques de surface" : les forages sont implantés sur les zones à risques potentiellement sous cavées et délimitées par les études précédentes. Le but du forage est ici d'identifier localement la nature des structures responsables de l'anomalie observée en surface : si un forage traverse la cavité, alors elle est détectée. Sinon, cela signifie que le zonage n'est pas assez précis et que le forage est passé à côté de la cavité, ou bien que la nature du sol et ses hétérogénéités sont source de leurres. La solution est alors de multiplier les forages selon un maillage déterminé, jusqu'à rencontrer la cavité, ou au moins jusqu'à pouvoir expliquer les anomalies de surface. Avant de se lancer dans ce type de recherche, les maîtres d'œuvre cherchent généralement à tirer le maximum d'informations dès les premiers forages. Dans un premier temps, elles sont recueillies pendant la foration. Ce sont les diagraphies instantanées. Puis après la foration, au moyen d'une sonde descendue dans le forage : ce sont les diagraphies différées (Figure 2). Ces techniques sont particulièrement précises pour évaluer les propriétés physiques d'un terrain mais dans un rayon limité autour du forage : elles présentent une résolution verticale de l'ordre de quelques centimètres, mais une profondeur de pénétration faible (de quelques mètres au plus) autour du forage. Ces techniques donnent des renseignements très riches sur la nature et la stratification des sols, mais sont rarement efficaces pour localiser directement des cavités. Il faut donc pouvoir étendre la zone d'exploration sur un plus grand volume. On applique alors les méthodes géophysiques présentées précédemment mais en forage. Elles peuvent se faire dans un seul forage (dont certaines pendant la foration), entre deux forages ou entre un ou plusieurs forages et la surface. L'objectif est d'obtenir une image du terrain, une tomographie, intégrant le volume entre les différents points de mesure. Etant donné les différents paramètres physiques que l'on peut mesurer, et les configurations multiples que chaque technique peut présenter, il existe un très grand nombre de méthodes en forage dont chacune donne des résultats pour des applications particulières. Seules les techniques les plus courantes pouvant apporter une information supplémentaire à la détection de cavités sont présentées ici. Les forages Les forages consistent à prélever localement un échantillon du terrain pour caractériser la nature et l'épaisseur des matériaux qui le composent. Pour l'implantation des diagraphies et des tomographies en génie civil, on a recours au forage destructif ou au forage carotté. Le forage destructif consiste à perforer le terrain à l'aide d'un outil (type tricône, à lames au carbure de tungstène …). Les matériaux sont extraits du forage en cours d'avancement, à la boue argileuse ou à l'air comprimé. L'information déduite des matériaux extraits est dégradée car ils sont très remaniés. Le forage carotté consiste à perforer le terrain à l'aide d'un outil cylindrique creux qui permet d'extraire un échantillon du sol, la carotte. Les matériaux prélevés sont très peu remaniés : une observation visuelle directe aide à identifier la nature et les épaisseurs des matériaux, et des études plus poussées peuvent être conduites en laboratoire pour déterminer certains paramètres (Figure 95).
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