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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
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Généralités sur la géophysique1. Présentation
Une qualité indispensable du modèle géologique est sa cohérence. Toutes les méthodes employées pour la reconnaissance consistent à faire des observations et des mesures et à les interpréter. Observations et mesures ne peuvent se faire qu’à partir de la surface du sol ou d’excavations (forages, galeries, tranchées, puits...) : leur interprétation doit conduire à la description du sous-sol partout dans son volume. C’est là que l’exigence de cohérence intervient : les interprétations doivent être compatibles. Plus les méthodes utilisées sont variées, plus les contraintes sur l’interprétation sont fortes et plus la vérification du critère de cohérence rend fiable le modèle géologique élaboré.
1.1 Les méthodes de reconnaissance
Elles peuvent être classées selon un ordre chronologique de leur usage et selon le niveau de détail souhaité. Naturellement, le processus de reconnaissance n’est pas linéaire ; à mesure que celle-ci est réalisée et que de nouvelles observations et de nouvelles mesures apportent des données supplémentaires, les données accumulées depuis le début sont réexaminées afin de s’assurer de la cohérence de l’ensemble.
L’élaboration du modèle géologique préalable commence par la recherche et l’exploitation des données disponibles, cela grâce à des enquêtes, collectes d’archives orales ou écrites, étude de documents géologiques (cartes géologiques, articles, thèses, rapports, etc.), banques de données publiques et privées, études de photos aériennes et satellitaires. Les résultats précédents sont validés et enrichis par des observations, des relevés et la cartographie détaillée sur le terrain, qui doivent être faits par un spécialiste mais restent d’un coût faible. Des échantillons peuvent être prélevés à la surface du sol dès ce stade de la reconnaissance ; ils servent à identifier précisément les matériaux rencontrés.
Le modèle géologique est maintenant de plus en plus élaboré. Les techniques géophysiques de surface sont choisies en fonction du type de terrain rencontré, du type de contraste attendu, des profondeurs d’investigation, du niveau de détail visé ainsi que du type particulier de problème...
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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).
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(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).
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(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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