PROSPECTION ELECTRIQUE DE SURFACE

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PROSPECTION ELECTRIQUE DE SURFACE Professeur D. Chapellier Cours de gØophysique RØsistivitØs Ølectriques D. Chapellier 2000/01 Table des matiŁres Chapitre 1 ________________________________________________________________________ 1 INTRODUCTION _________________________________________________________________ 1 1.1 Buts du cours _____________________________________________________________________ 1 1.2 Objectifs_________________________________________________________________________1 1.3 Qu est-ce que la gØophysique ? ______________________________________________________ 1 1.4 Anomalie et choix des mØthodes _____________________________________________________ 2 1.5 Les propriØtØs physiques des divers matØriaux _________________________________________ 3 Chapitre 2 8 2.1 Introduction______________________________________________________________________8 2.2 La conductibilitØ Ølectrique des roches ________________________________________________ 9 2.2.1La conductibilitØ solide9 2.2.2 ________________________________________ La conductibilitØ liquide Ølectrolytique:10 2.2.2.1 _______________________________________________ La qualitØ de l Ølectrolyte10 2.2.2.2 ___________________________________________________________ La salinitØ10 2.2.2.3 _______________________________________________________ La tempØrature16 2.2.2.4 ________________________________________________ La quantitØ d’Ølectrolyte16 b) La porositØ efficace ou effective __________________________________________ 17 e 2.3 La loi d’Archie___________________________________________________________________ 19 2.3.1 _____________________________________________________Cas d’une roche saturØe19 2.3.2 __________________________________________________Influence de la tempØrature20 2.3.3 _____________________________________________________________ La saturation20 2.4 La permØabilitØ__________________________________________________________________21 Chapitre 3 _______________________________________________________________________ 27 LES METHODES ELECTRIQUES PAR COURANT CONTINU __________________________ 27 3.1 Introduction_____________________________________________________________________27 3.1.1 ______________________________________Les filets de courant et les Øquipotentielles28 3.1.2 ______________________________________________ Potentiel et champ entre A et B28 3.1.2.1 _____________________________________________________Terrain homogŁne28 3.1.2.2 ___________________________RØpartition du potentiel - Principe de superposition30 3.1.2.3 _________________________________________________ RØpartition du courant31 3.1.2.4 Principe de rØciprocitØ32 3.1.2.5 ____________________________________________________ Terrain hØtØrogŁne32 3.2 Les mØthodes de prospection _______________________________________________________ 43 3.2.1 ______________________________________________________Les cartes de potentiel43 3.2.1.1 __________________________________________________ HØtØrogØnØitØ locales43 3.2.1.2 _________________________________________ HØtØrogØnØitØs Øtendues - faille :43 3.2.1.3Influence du relief :44 3.2.2 ________________________________________________________ La mise la masse.44 Chapitre 4 _______________________________________________________________________ 51 LES PROFILS ET LES CARTES DE RESISTIVITE ____________________________________ 51 4.1 Introduction_____________________________________________________________________51 4.2 Principe de mesure - Mise en oeuvre_________________________________________________ 52 4.2.1 La source de courant:52 4.2.2 ___________________________________________________Les Ølectrodes d’Ømission:52 4.2.3 _______________________________________________________ Le circuit de courant53 4.2.4 ___________________________________ Les Ølectrodes de mesure de potentiel M et N53 - I - Cours de gØophysique RØsistivitØs Ølectriques D. Chapellier 2000/01 4.3 Le calcul de la rØsistivitØ___________________________________________________________ 55 4.4 Les dispositifs utilisØs_____________________________________________________________56 4.4.1 ___________________________________________________Les dip les ou p le - p le56 4.4.2 _________________________________________________ Les trip les ou p le - dip le56 4.4.3Les quadrip les57 4.4.4 ____________________________________________________________Les multip les58 4.4.5 _________________________________________________________ Le tra nØ multiple58 4.4.6 ______________________________________________________Le dispositif rectangle60 4.4.7 Le dispositif carrØ60 4.5 Espacement des mesures___________________________________________________________61 4.6 La sensibilitØ des dispositifs.________________________________________________________ 61 4.7 La reprØsentation des rØsultats _____________________________________________________ 63 4.8 Effets des diffØrentes structures 64 4.8.1 _____________________________________ Effet d’une conduite enterrØe (Figure 4-35)64 4.8.2 ________________________________________ Effet d’un contact vertical (Figure 4-36)64 4.8.3 ____________________________________Effet de couches minces (Figures 4-37, 4-38)64 4.8.4Effetches minces (Figures 4-39, 4-40)64 4.9 InterprØtation des profils de rØsistivitØ _______________________________________________ 71 4.10 Les panneaux Ølectriques __________________________________________________________ 75 Chapitre 5 _______________________________________________________________________ 76 LES SONDAGES ELECTRIQUES___________________________________________________ 76 5.1 Introduction_____________________________________________________________________76 5.2 Les dispositifs____________________________________________________________________80 5.3 La reprØsentation des rØsultats _____________________________________________________ 80 5.4 InterprØtation des sondages Ølectriques ______________________________________________ 82 5.4.1 _______________________________________________ Les paramŁtres gØoØlectriques82 5.4.2 ____________________________________ Les diffØrents types de sondages Ølectriques.83 5.4.2.1 _____________________________________________Milieu homogŁne et isotrope83 5.4.2.2 _________________________________________________ Milieu deux couches84 Chapitre 6 87 LES SONDAGES A PLUSIEURS COUCHES__________________________________________ 87 6.1 Les sondages trois couches _______________________________________________________ 87 6.2 Le principe dØquivalence__________________________________________________________ 88 6.3 Le principe de suppression_________________________________________________________ 91 6.4 Les sondages Ølectriques isolØs______________________________________________________ 91 6.5 Etalonnage des sondages Ølectriques _________________________________________________ 91 Chapitre 7 _______________________________________________________________________ 95 LES DIFFERENTES ETAPES D’UNE PROSPECTION ELECTRIQUE ___________________ 95 7.1 PremiŁre phase: Sondages Ølectriques paramØtriques___________________________________ 95 7.2 DeuxiŁme phase: Les cartes de rØsistivitØs ____________________________________________ 95 7.3 TroisiŁme phase: Sondages Ølectriques et pseudo-sections _______________________________ 95 7.3.1 ___________________________________ Les sondages Ølectriques INTERPRETATIFS95 7.3.2 _______________________________________________________Les pseudos sections95 7.4 QuatriŁme phase: InterprØtation, intØgration des donnØes, rapport et recommandations. _____ 96 Bibliographie : ___________________________________________________________________ 97 - II - Cours de gØophysique RØsistivitØs Ølectriques D. Chapellier 2000/01 Chapitre 1 INTRODUCTION 1.1 Buts du cours Montrer les possibilitØs et l’utilitØ de la gØophysique pour rØsoudre les problŁmes qui se posent en gØnie civil et en environnement. 1.2 Objectifs Comprendre les relations entre les problŁmes pratiques rencontrØs et les phØnomŁnes physiques mesurables associØs. Conna tre les techniques modernes de prospection et comprendre les principes qui animent ces techniques. Pouvoir analyser un problŁme et dØcider de la ou les meilleures techniques gØophysiques adopter • DØvelopper le sens critique pour juger des travaux accomplis. • Pouvoir analyser et interprØter les rØsultats des levØs effectuØs. 1.3 Qu est-ce que la gØophysique ? L’ Institut de gØophysique fait partie de l’UniversitØ de Lausanne, section Sciences de la Terre. Sous cet ØpithŁte sont regroupØes: La minØralogie : Øtude des roches et des minØraux qui les composent La gØologie: Øtude de la structure et de l’Øvolution de l’Øcorce terrestre La gØophysique : Øtude du sous-sol par le truchement de ses propriØtØs physiques. Le gØologue, par exemple, utilise l’observation directe et visuelle, il examine les roches qui affleurent, prØlŁve des Øchantillons, les Øtudie et en dØduit l’architecture du sous- sol. Le gØophysicien lui aussi va essayer de dØterminer l’architecture du sous-sol cachØ en mesurant certaines propriØtØs physiques partir de la surface. Il existe de nombreuses mØthodes gØophysiques, chacune fournit des indications sur la nature du sous-sol par le biais de l’Øtude de la variation d’un paramŁtre physique. La gØophysique est donc essentiellement la mesure de contrastes dans les propriØtØs physiques de matØriaux constituant le sous-sol et la - 1 - Cours de gØophysique RØsistivitØs Ølectriques D. Chapellier 2000/01 tentative de dØduire la nature et la distribution de ces matØriaux responsables de ces observations. 1.4 Anomalie et choix des mØthodes Les variations des propriØtØs physiques doivent Œtre suffisamment importantes pour que leurs effets puissent Œtre mesurØs par les instruments disponibles sur le marchØ. Ainsi quelque soit