Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
La géophysique consiste à étudier la structure des terrains avec les moyens de la physique. Elle permet l’analyse et la reconnaissance d’un terrain avant même la mise en place d’un ouvrage de construction. Cet article propose une étude générale de la géophysique appliquée au génie civil. Ainsi, une présentation rapide est proposée en premier lieu, accompagnée de quelques généralités telles que définitions, paramètres physiques, et autres caractéristiques. Puis, la gravimétrie, les méthodes sismiques, les méthodes électriques, le magnétisme, les méthodes électromagnétiques ou encore la radioactivité sont autant d’aspects de la géophysique qu’il est nécessaire d’aborder.
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Richard LAGABRIELLE : Ingénieur Civil des Mines - Docteur ès Sciences - Directeur technique Laboratoire Central des Ponts et chaussées
INTRODUCTION
La géophysique applique les moyens de la physique à l’étude de la structure des terrains. Elle se pratique à partir de la surface du sol (géophysique de surface), dans un forage au moyen d’une sonde portant les instruments de mesure (diagraphies) ou entre forages, forage et surface, forage et galerie (géophysique de forage). C’est l’une des approches utilisées pour la reconnaissance géotechnique du site avant la construction d’un ouvrage (bâtiment, infrastructure urbaine ou infrastructure de transport, barrage...). La reconnaissance géotechnique d’un site consiste à déterminer la nature et la répartition des matériaux dont il est composé et à déterminer leurs propriétés. Ces éléments servent à préciser l’emplacement ou le tracé de l’ouvrage à construire, à concevoir ses fondations et à décider des procédés de construction. Une grande partie des reconnaissances s’applique à l’hydrogéologie et en particulier aux relations de l’ouvrage avec l’eau.
La reconnaissance se traduit par l’élaboration d’un modèle géologique.
Un modèle géologique est un ensemble de représentations d’un site sous ses différents aspects (nature, répartition, propriétés des matériaux qui le constituent). Ces représentations prennent matériellement la forme de cartes, de coupes, de blocs diagrammes, de coupes de sondages, de textes ou même de maquettes.
Au départ, la reconnaissance est toujours fondée sur un premier modèle géologique, qui peut être très sommaire, imprécis ou peu fiable. Le but de la reconnaissance est de l’améliorer, de le rendre fiable, précis, le plus complet possible afin de permettre une conception de l’ouvrage qui repose sur les données dont on a besoin et qui soient les plus sûres possible.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de déc. 1974 par Marcel RAT
- Version archivée 2 de août 1981 par Marcel RAT
- Version archivée 3 de févr. 1998 par Richard LAGABRIELLE
DOI (Digital Object Identifier)
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Sismique3. Gravimétrie
3.1 Principe de base
La gravimétrie est l’étude des variations du champ de pesanteur à la surface du sol. La figure 1 montre la variation de la composante verticale de l’anomalie du champ de pesanteur due à la présence dans le sous-sol d’une cavité de 6 m de diamètre dont le toit est à 2 m de profondeur dans un terrain homogène de masse volumique 2 000 kg/m3. Deux courbes sont représentées l’une pour une cavité de forme sphérique (en trait plein), l’autre pour une cavité cylindrique d’axe perpendiculaire au plan de la figure (en tireté). L’anomalie est naturellement négative ; en valeur absolue, elle vaut au maximum 1,5 · 10−6 m · s−2, soit un peu plus d’un dix millionième de la valeur du champ de pesanteur total (10 m · s−2).
En pratique, on n’utilise pas comme unité de mesure le m · s−2 mais un sous-multiple de l’ancienne unité du système CGS, le gal ou cm · s−2. En gravimétrie appliquée à la reconnaissance en génie civil, l’unité est le microgal (1 µgal = 10−8 m · s−2).
Le champ de pesanteur se mesure au moyen d’un gravimètre. Le principe est de mesurer la force qui s’exerce sur une masse unitaire suspendue à un ressort (peson à ressort). Naturellement, un gravimètre comporte des raffinements qui lui confèrent une très grande sensibilité et qui rendent la mesure aussi peu dépendante que possible de la pression atmosphérique ou de la température. Les gravimètres utilisés pour la reconnaissance ne servent pas à mesurer la gravité absolue mais ses variations dans l’espace et dans le temps, leur précision est de quelques microgals.
La force qui s’exerce sur la masse du gravimètre dépend du temps (phénomène de la marée terrestre due à l’influence sur la valeur de la gravité de la position de la lune et du soleil). Elle dépend aussi de la latitude et de l’altitude du point de mesure ainsi que du relief.
On compare la valeur de la gravité en différents points d’un réseau...
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Gravimétrie
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - Géophysique Appliquée, Code de Bonne Pratique - . BRGM, Compagnie Générale de Géophysique (CGG), Compagnie de Prospection Géophysique Française (CPGF), Réseau des Laboratoires des Ponts et Chaussées (LRPC), géré par AGAP-Qualité, diffusé par UFG, Paris, 206 pp (1996).
-
(2) - MAGNIN (O.), BERTRAND (Y.) - Guide Sismique réfraction - . Les Cahiers de l’AGAP No 2, édité par le Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, Paris, 91 pp (2005).
-
(3) - BALTAZART (V.), ABRAHAM (O.), LEPAROUX (D.), COTE (Ph.), DEMAND (J.), ALEXANDRE (J.), DURAND (O.) - Utilisation des ondes sismiques de surface pour la détection de cavités souterraines sous voies ferrées - , in « Champs physiques et propagation dans les sols et les structures de génie civil », Éditions du Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, p. 42-63 (2006).
-
(4) - LOKE (M.H.) - * - Res2dlnv, logiciel d’inversion des mesures de résistivité par la méthode des moindres carrés, distributé par IRIS INSTRUMENT, Orléans (1996).
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