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Géophysique

LA TOMOGRAPHIE ÉLECTRIQUE POUR UNE ÉTUDE DE SOL DANS LA ZONE D'ESTRAN - <p>L’objectif de ce chantier était de déterminer le meilleur tracé pour la traversée d’un<br />réseau d’eau.</p>
30/11/2023

LA TOMOGRAPHIE ÉLECTRIQUE POUR UNE ÉTUDE DE SOL DANS LA ZONE D'ESTRAN


L’équipe a déployé deux lignes de 475 met 535 m, de respectivement 96 et108 électrodes.
Vu la situation, les forages présentaientdes contraintes trop importantes pourmener à bien cette étude.
La tomographie électrique permet d’obtenir une image détaillée de la structure électrique du sol et donc d’identifier les différentescouches géologiques.

ArkoGeos, bureau d’études en géophysique, à l’origine toulousain, spécialisé dans les études de sous-sol, a créé il y
a trois ans une agence à Saint-Malo. Cette dernière a réalisé une étude du sol par tomographie électrique pour une
traversée de rivière dans le Morbihan afin d’étudier le meilleur tracé pour le réseau d’eau.

Le bureau d’études ArkoGeos est spécialisé en imagerie du sous-sol et expertise d’ouvrages par méthodes géophysiques.
« Nous réalisons des études de 0 à 300 m de profondeur selon les besoins, en déployant les différentes méthodes qui existent : l'électromagnétisme, la sismique (réfraction, réflexion, MASW), la tomographie électrique ou encore le géoradar. Chaque méthode a ses propres avantages et contraintes, ce qui permet d'adapter l'approche en fonction des besoins spécifiques du projet », explique Guillaume Trancart, ingénieur géophysicien, responsable de la région nord-ouest chez ArkoGeos. La plupart du temps, le cahier des charges dans les appels d’offres mentionne la méthode qui doit être utilisée. « Mais on retrouve parfois une clause qui indique qu’il est possible de proposer
une autre méthode en argumentant les atouts. Et il est à mon sens important d’avoir un bon regard technique lors des appels d’offres. Nous avons également un devoir de conseil pour nos clients. Nous veillons à proposer la solution la plus efficace, mais aussi la moins invasive possible au regard de la
précision attendue. »


DÉPLOYER LA MÉTHODE LA PLUS ADÉQUATE


Sur ce chantier au sud de la Bretagne, deux tracés de forages dirigés étaient à l’étude dans le cadre du projet de restructuration et de sécurisation de la chaîne de transfert des eaux usées.
L’étude de sol permettait de déterminer le tracé le plus favorable. « Les géotechniciens ont besoin de forages pour établir un modèle géologique de berge à berge. Cependant cette solution présentait
des contraintes majeures, d’importants moyens et nécessitait beaucoup de temps », poursuit Guillaume Trancart. En effet les interventions sur le site étaient contraintes par les marées.
« Seul un forage par jour aurait pu être réalisé, et le sol vaseux ne facilitait pas les interventions, il était alors nécessaire de disposer de barges. » Aussi, ArkoGeos a proposé d’utiliser la tomographie électrique pour étudier les différents tracés, complétée par des forages mécaniques aux extrémités.

« La géophysique et la géotechnique sont très complémentaires.
La combinaison des deux permet d’avoir une image complète du sous-sol. » En effet, les méthodes
géophysiques fournissent des informations complémentaires aux méthodes traditionnelles d'investigation des sols. Elles permettent de détecter des hétérogénéités et de mettre en évidence les
variations du sol tant verticalement que latéralement à partir des paramètres physiques mesurés.
L’objectif de la prospection était d’aider à imager le sous-sol jusqu’à une profondeur de 50 m environ, en particulier d’apprécier les ondulations du toit du substratum granitique. « Nous ne sommes pas en concurrence avec les géotechniciens, mais bien complémentaires. Les forages aux extrémités permettent de confirmer la coupe géophysique obtenue », précise l’ingénieur géophysicien.


LA TOMOGRAPHIE ÉLECTRIQUE, UNE SOLUTION AVANTAGEUSE


La tomographie électrique présentait en effet plusieurs atouts dans ce contexte. « Le milieu dans lequel nous sommes intervenus était très conducteur avec la présence d’eau saumâtre et donc propice
à cette méthode. Les méthodes sismiques n’auraient pas apporté de tels résultats », souligne le spécialiste avant d’ajouter : « La tomographie électrique permet d’obtenir une image détaillée de la structure électrique du sol et donc d’identifier les différentes couches géologiques.
C’est un outil précieux pour l’étude et la caractérisation du sous-sol.». Elle permet ensuite de reconstruire la variation de la résistivité électrique du sous-sol en 1D, 2D voire en 3D.
Par ailleurs, il s’agit d’une technique non invasive qui ne nécessite pas de forage ou de creusement. De plus, c’est une solution dont la mise en oeuvre est assez rapide comparativement à d’autres et,
de facto, moins coûteuse. Ainsi, sur ce chantier, l’équipe a pu réaliser l’étude d’un tracé par jour. Grâce à des moyens nautiques et terrestres, et beaucoup de savoir-faire, elle a pu déployer deux lignes de 475 m et 535 m, de respectivement 96 et 108 électrodes à travers vents, boues et marées. Des électrodes ont donc été disposées sur la surface du sol et reliées à un générateur de courant.
Le courant électrique a été injecté dans le sol via une paire d'électrodes, tandis que les autres électrodes mesuraient la différence de potentiel électrique induit. Les mesures de potentiel électrique
étaient enregistrées pour chaque configuration d'électrodes. « Les conditions d’interventions étaient difficiles », concède Guillaume Trancart. « Entre les marées et la vase dans laquelle l’équipe évoluait, il était essentiel d’être vigilant et de déployer les moyens nécessaires pour sa sécurité ».


PRENDRE EN COMPTE LES MARÉES DANS LES CALCULS


Les données de tomographie électrique peuvent être difficiles à interpréter. Elles nécessitent une inversion informatique pour obtenir, à partir de la pseudo-section de résistivité apparente, une mesure
quantitative de la résistivité électrique vraie. « Sur ce chantier, la particularité dans l’interprétation résidait essentiellement dans l’influence des marées et donc le niveau de l’eau qui variait. Il
était essentiel d’ajouter ce paramètre dans les calculs. » Les deux forages aux extrémités ont ensuite permis d’étalonner les coupes interprétatives issues de la prospection géophysique confortant l’idée de la complémentarité des deux approches.


Maylis Roizard


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