Radar Géologique

من طرف Admin* الثلاثاء فبراير 07, 2012 5:13 pm

Représentation
Le RADAR géophysique ou de structure

RADAR (Radio Detecting And Ranging), appelé en France RADAR géologique

Ou appelé communément chez les anglo-saxons GPR (ground penetrating

radar) : Reconnaissance non destructive du terrain par technique RADAR La

technologie est basée sur des impulsions électromagnétiques (ondes

radio), émises dans le sol à partir d'une ou plusieurs antennes en surface

et qui, grâce à la différence de propriétés diélectriques des matériaux

rencontrés (couche géologique, vide, hétérogénéité,...), reçoit un signal

temporel composé de la juxtaposition d'échos radar successifs. Ce signal

est enregistré sur un temps nécessaire au trajet aller-retour des ondes se

réfléchissant sur l'hétérogénéité ou couche recherchée la plus profonde.

Une estimation des vitesses de propagation est nécessaire, en s'étalonnant

sur une zone connue ou sur un objet enterré identifié, pour permettre de

calculer les profondeurs des hétérogénéités ou couches détectées...

Radar Géologique Image_equip1

Schéma simplifié du fonctionnement d'un radar
Légende :

A1 : anomalie 1

A2 : anomalie 2

C : canalisation

R : RADAR

O1 : onde anomalie 1

O2 : onde fin anomalie 1

O3 : onde anomalie 2

O4 : onde canalisation

من طرف Admin* الثلاثاء فبراير 07, 2012 10:12 pm

من طرف Admin* الثلاثاء فبراير 07, 2012 10:23 pm

RADAR GEOLOGIQUE
[center]ETUDE du PROCESSUS INSTABILITE

des

VERSANTS ROCHEUX
Référence : Thèse de Mathieu Jeannin septembre 2005

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I - CONTEXTE GEOLOGIQUE.
Il y a dans la région grenobloise
120km de falaises calcaires pouvant atteindre 400m de haut. Parfois, il
y a doublement de la falaise comme la falaise d’urgonien de la Dent de
Crolles au-dessus du plateau des Petites Roches et au-dessous de ce
plateau la falaise de tithonique. Et en dessous, il y a des
habitations.
Risque = Probabilité de l’éboulement X vulnérabilité
La vulnérabilité permet de quantifier les dommages
qu’un évènements peut causer aux biens ou aux personnes. Pour
déterminer le risque, il est donc nécessaire de connaître l’aléa qui
dépend l’état de fracturation de la roche de ces falaises.
L’instabilité d’un ensemble dépend de deux types de facteurs : les
facteurs intrinsèques (falaise, relief, nature des terrains, l’héritage
tectonique…) et de facteurs aggravants (gel, précipitations…).
Une certaine connaissance peut être acquise par des
mesures géophysiques. Ces mesures géophysiques permettent d’acquérir
une certaine connaissance jusqu’à 30m de profondeur dans le calcaire,
10 à12m dans de l’argile.

Les mécanismes de la rupture ne sont pas bien connus
car celle ci est brutale et imprévisible. Le recours est l’analyse a
posteriori des typologies de rupture dans cette zone. Exemple des
gorges de la Bourne dans le Vercors où la stratification horizontale
est recoupée par des diaclases verticales ; l’ensemble assure le
découpage de la roche qui peut être en surplomb au-dessus de la route.
Pour déterminer les zones à risques, une analyse des
discontinuités : failles, fractures, joints est nécessaire, elle est
limitée aux éléments visibles car les informations sur l’état de la
roche en profondeur ne sont pas disponibles. Dans la région de
Grenoble, une recherche des zones à risques a été faite en prenant des
photos stéréoscopiques par hélicoptère afin de repérer les principales
failles.
Des études sont en cours reposant sur l’analyse des
cicatrices de ruptures. L’examen de la falaise après un éboulement
montre que les joints rocheux qui ont entraîné l’éboulement par leur
rupture ne représentaient plus qu’une faible part de la surface commune
( souvent moins de 5%). La mesure de la surface de joint rocheux
restant est difficile, même avec un radar et elle nécessite un matériel
ayant une résolution suffisante.

II – MESURES GEOPHYSIQUES
Il y a quatre types de mesures physiques utilisées en géologie :

ondes sismiques
courants électriques
ondes électro magnétiques
gravimétrie.

Seule
l’utilisation des ondes électro magnétiques avec un radar permet une
résolution compatible avec le besoin. Ces ondes (20MHz à 2GHz) sont
émises par une antenne positionnée au plus près de la roche et la
mesure est faite avec une antenne réception positionnée ailleurs au
plus près aussi de la roche.
Radar Géologique Image44

Le signal obtenu a la forme suivante :
: Radar Géologique Image45

Il y a trois manières de faire les mesures, chacune fournit des informations différentes :
1 – Mesures par réflexion
Radar Géologique Image46

2 – Mesures CMP (point milieu commun)
Radar Géologique Image47

Cette méthode permet de tracer des graphiques où
les fractures apparaissent sous forme d’hyperboles dont la courbure
donne la vitesse des ondes dans le milieu.
3 – Mesures par transmission.
Radar Géologique Image48

L’utilisation d’un nombre important de
mesures par transmission permet un traitement donnant le champ des
vitesses de transmission (tomographie). Les résultats obtenus avec ce
traitement se révèlent peu satisfaisants par manque de résolution (remarque
perso : on ne peut faire des mesures que sur deux des quatre cotés du
bloc et cela me paraît déterminant vis à vis des résultats).

Deux sites ont fait l’objet de campagnes de mesures :
1 – le Rocher du Mollard en
Chartreuse (école d’escalade), falaise facile d’accès et équipée, dont
la géologie est simple sans instabilité et où des fractures sont
visibles. Ce site est choisi pour tester le radar et mettre au point la
méthodologie.
2 – une écaille instable de 3000m3 dans la falaise E du Vercors au-dessus de Varces (Rochers de la Bourgeoise).

III – MESURES FAITES EN CHARTREUSE.
Validation de la méthode.

Les fractures visibles
sont orientées N140°, sur le coté de la falaise quelques fractures sont
visibles avec une autre orientation.
Un profil
vertical et un profil horizontal ont été réalisés par réflexion avec
un point tous les 20cm ainsi qu "un profil par transmission.
Radar Géologique Image50

Profil supposé des fractures dans la falaise.
Ces profils sont réalisés avec plusieurs valeurs de fréquence
entre 50 et 200MHz. La, profondeur visible diminue avec la fréquence et
la détection à faible profondeur s’améliore.
Radar Géologique Image51

(a) 50MHZ (b) 100 MHZ (c) 200MHz (d) 400MHz
Des fractures non visibles sont mises en
évidence. Une série de mesures CMP permet de tracer les hyperboles par
fracture et de déterminer la vitesse en fonction de la profondeur.
Radar Géologique Image52

La vitesse dans le milieu est fonction
de la fréquence, dans la gamme utilisée, elle est de 30cm/nsec (10-9
sec) dans l’air, 11 à 12 dans un calcaire, 7 à 8 dans les argiles.
Cette détermination de la vitesse de propagation en fonction de la
profondeur permet de savoir si la fracture est ouverte ou comblée par
un matériau différent.
En figurant dans l’espace les mesures verticales et
horizontales faites (deux plans perpendiculaires), on obtient une
certaine visualisation 3D des fractures.
Radar Géologique Image54

Pour les mesures faites par transmission, ou l’essai
de traitement en tomographie, l’analyse des hyperboles montre des
décrochements des hyperboles à la traversée des fractures.

IV – MESURES FAITES EN VERCORS.
Les mêmes mesures ont été faites sur le
rocher instable dans la falaise du Rocher de la Bourgeoise. Ils ont
confirmé les constations faites en Chartreuse. Il reste que pour
avoir une bonne idée de la stabilité de blocs, il faudra faire des
mesures suffisamment nombreuses par exemple pour quantifier les
joints pierreux existants.
Radar Géologique Image55

Falaise du Rocher de la Bourgeoise, fractures visibles et cavité explorable

Radar Géologique Image56

Mesures CMP faites sur le Rocher de la Bourgeoise.
Radar Géologique Image57

Comparaison entre les mesures sur site et les calculs selon un modèle

Radar Géologique GlowPrev

من طرف Admin* الثلاثاء فبراير 07, 2012 10:31 pm

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