Analyses Géophisique

Cette méthodologie permet d’évaluer les géométries et les épaisseurs du sous-sol, définir la vitesse des couches sismiques, en permettant un paramétrage elastodynamique du sous-sol grâce à l’enregistrement en surface des ondes P et S.
Nous réalisons des enquêtes de sismique à réflexion à haute résolution, qui a des champs d’application en particulier dans le génie civil, et à grande profondeur pour la reconstruction de la structure stratigraphique et structurelle des corps géologiques plus profonds. Contrairement à la sismique à réfraction, on ne mesure pas que le temps de la première arrivée de l’onde élastique à chaque géophone individuel, mais on effectue une analyse minutieuse des trains d’onde reçus, et d’après cette analyse on parvient à reconnaitre les signaux en provenance des zones séparation des sols, caractérisés par des vitesses sismiques. Le résultat final sera un graphique qui montre la tendance des surfaces de réflexion venant du sous-sol (les réflecteurs sismiques) qui indiqueront la présence des diverses discontinuités rencontrées, des géométries de dépôt, la stratification, les surfaces de discordance, les failles, les failles de chevauchement, etc…

De l’expérience acquise dans les diverses méthodes d’interprétation des enquêtes sismiques à réfraction on préfère celle qui permet la restitution d’une tomographie sismique. Par rapport à la sismique conventionnelle à réfraction, cette technique limite les problèmes d’interprétation dus aux couches à inversion de vitesse (horizon fantôme) ou à des épaisseurs réduites. Ce type de restitution se révèle un outil très précis et excellent pour la détection des structures enterrées, cavités et pour reconstruire et délimiter le volume des corps de glissement de sol. L’élaboration de l’imagerie est réalisée avec le logiciel Rayfract qui effectue l’inversion des données sismiques acquises avec la méthode 2D WET Wavepath Eikonal Traveltime qui représente l’évolution de la méthode GRM (Méthode réciproque généralisée ). La méthode eikonale modélise les parcours multiples de la propagation du signal qui contribuent à une première arrivée et en plus de la réfraction et de la transmission des ondes sismiques, modélise également la diffraction.

Les essais sismiques de trou ont pour but la détermination de la vitesse de propagation des ondes de compression « P » et de la coupe « S » ; ils sont particulièrement utiles pour la détermination du paramètre Vs30 (OPCM 3274-DM 14/01/2008).
Pour ces enquêtes, il est nécessaire de préparer un trou convenablement équipé. La méthode Down-hole prévoit la source d’énergie à la surface et les capteurs à l’intérieur du trou de forage. On utilise des géophones notamment assemblés à cinq composants, pour être calés et fixés sur des profondeurs progressivement croissantes contre la paroi d’un puits convenablement conditionné ; en dynamisant le sol en surface du sol et en mesurant les temps d’arrivée de la première impulsion au géophone, on peut déterminer la vitesse et les modules élasto-dynamiques des types de roches rencontrées dans le forage.
L’essai cross-hole est réalisé en pratiquant au moins deux trous de forage, dans l’un desquels on installe le géophone triaxial tandis qu’on met l’autre sous tension. La source d’énergie doit être capable de générer des ondes élastiques à haute fréquence et riches en énergie, avec des formes d’ondes directionnelles, c’est à dire avec la possibilité d’obtenir principalement des ondes de compression et/ou de cisaillement polarisées sur des plans verticaux. Ils sont effectués aussi pour la réalisation de tomographies sismiques entre les trous de sondage et ils sont utiles dans la localisation des zones fracturées (dégradées mécaniquement) et, plus en général, pour identifier les zones d’anomalie de vitesse dans la zone de sol objet de l’enquête.

L’exploration géophysique avec les ondes de surface permet d’obtenir, d’une manière simple et économique, les vitesses de propagation des ondes S dans le sous-sol.
La méthode de MASW (Multichannel Analysis of Surface Waves) permet de déterminer le profil de vitesse Vs30.
Elle dépasse certaines limites de la technique à réfraction, comme l’inversion de vitesse.
Elle ne nécessite pas de beaucoup de temps en phase d’acquisition et donne de bons résultats, même en présence de bruit.
Les ondes de Rayleigh, dans un milieu en couches, sont dispersives et se propagent avec des différentes vitesses de phase et de groupe. Elles sont enregistrées artificiellement le long de l’installation de géophones et elles sont ensuite analysées en utilisant des techniques de calcul complexes basées sur une approche de la reconnaissance de modèles multicouches de sol. En observant le spectre de fréquence on peut voir que l’onde S se propage à une vitesse variable en fonction de la fréquence, en raison du phénomène de dispersion. Une fois que le picking est effectué sur le spectre f-K ou la courbe de dispersion obtenue à partir des données de campagne, à travers des processus d’inversion, on obtient le profil de vitesse avec la profondeur, ce qui permet de définir les paramètres de Vs30.
L’analyse Re.Mi. (Refraction Microtremor) est une technique de sismique passive qui enregistre les micro tremblements dus à des sources naturelles (vent, mer, activité humaine), avec des dispositions multi-géophoniques. Avec cette méthode aussi sont étudiées les propriétés de dispersion des ondes de Rayleigh.
Au cours de l’analyse on détermine les spectres de vitesse pour différentes fenêtres de temps de l’enregistrement effectué, dont on choisit la plus claire pour la détection de la courbe à invertir de manière similaire à l’analyse MASW. Toutefois, contrairement à cette dernière, est une méthode choisie pour les enquêtes dans les zones particulièrement bruyant et a une résolution plus élevée dans la détermination des couches plus profondes.

Enquête sismique passive capable de détecter les fréquences caractéristiques de résonance des sols. L’HVSR, utile en présence contrastes d’impédance forts dans l’estimation de la profondeur de la roche sismique, est particulièrement utile dans les études de micro-zonage sismique.
La versatilité de ce type d’analyse permet également d’obtenir les fréquences de résonance d’un bâtiment, pour ensuite puis les comparer avec celles du sol.

Depuis plusieurs années, la société Aureli Soil Srl s’occupe de tomographie géoélectrique ; cette technique non invasive, permet d’obtenir des coupes verticales de la sous-surface sur la base du paramètre de la résistivité électrique.
A présence de fluides dans le sous-sol fait que les roches et les sols traversés par le courant, se comportent comme de bons conducteurs d’électricité ; au contraire, les structures à faible teneur de fluides, telles que les roches sèches non fracturées les cavités naturelles ou de nature anthropique, se comportent comme de mauvais conducteurs, voire, même comme des isolants.
Par conséquent, les géométries enterrées répondent au flux de courant artificiel, alimenté avec des modalités différentes, en fonction du paramètre physique qui régule tel comportement : la résistivité électrique ρ (Ohm•m).
Cette analyse réalisée sur un corps de décharge, permet de mettre en évidence d’éventuelles couches suspendues de lixiviat.

Le radar géologique (GPR) est une technique de sondage indirect à haute résolution qui utilise des ondes électromagnétiques de fréquence variable allant de 40 MHz à 2 GHz.
L’utilisation de la méthodologie est en mesure d’analyser les sols et les matériaux avec une précision de détails considérable ; sa limite est la profondeur d’analyse, qui est inversement proportionnelle à la fréquence.
Les analyses GPR sont utilisées pour la recherche et la reconstruction géométrique des réseaux des égouts, des réservoirs, des objets enfouis, des vestiges archéologiques et des structures en général.
Le principe est basé sur la propagation des ondes électromagnétiques à partir de la surface à travers une antenne de transmission et sur leur réflexion sur les interfaces présentes dans le sous-sol ; pour qu’il y ait réflexion, il est nécessaire qu’il existe une différence en termes de perméabilité diélectrique et de conductivité électrique entre l’objet enfui et la matrice environnante. En particulier, la méthode GPR permet de détecter, avec une bonne précision et en détail, tout type d’anomalie présente dans les premiers mètres du sous-sol du site concerné, en assurant, en même temps, des coûts faibles et une rapidité d’intervention. De cette manière, il est même possible d’analyser des zones de taille considérable et d’identifier les zones dans lesquelles il faut concentrer les éventuelles analyses directes suivantes (fouilles, sondages et autres).

Les analyses GPR sont utilisées pour :
• La localisation et la reconstruction des égouts, pour prévenir les dommages en cas de fouilles ou de sondages de forage.
• La localisation de réservoirs et de tonneaux enfouis.
• La localisation des vestiges archéologiques (murs, cavités, pierres tombales, etc…).
• La caractérisation des structures en béton armé ou en maçonnerie (localisation de fers ou de cintres de renfort, épaisseur de murs ou dalles de béton, présence de vides à l’arrière de la structure, degré de détérioration, etc…).
• La caractérisation de la géométrie des objets enfouis (ouvrages de fondation, présence de pieux/micropieux, etc…) avec antenne à trou.