Le Géoradar Ground Penetrating Radar ou GPR Cours

Le Géoradar (Ground Penetrating Radar ou GPR) Cours GPR

Géoradar? • Méthode d’imagerie électromagnétique • A la différence des méthodes EM inductives, les signaux EM utilisés en géoradar sont si hautes fréquences que l’induction est négligeable • Les courants de déplacement dominent largement sur les courants de conduction • Il es résulte que les ondes géoradar se propagent dans le sous-sol, comme les ondes sismiques Cours GPR

Géoradar • Les courants de déplacement sont sensibles à la permittivité diélectrique (e) du matériau et donc le géoradar sera sensible aux variations de e dans le soussol Cours GPR

Permittivité Diélectrique • Pour la plupart des matériaux géologiques – e = e 0 = 8. 85 10 -12 F/m • Pour l’eau e = 81 e 0 !! (H 2 O : molécule polaire) – GPR sensible à la teneur en eau Cours GPR

Relations permittivité-porosité • Bricolons la loi de Wyllie • Relation empirique de Topp Cours GPR 5

Relations permittivité-porosité Cours GPR

Mesures expérimentales (échantillons argileux) e/e 0 Saturations en eau 60% et 40%. Mesures réalisées à 100 k. Hz Données de la thèse de L. Comparon, IPG Paris, 2005. Cours GPR Porosités 40% et 50%. 7

Valeurs typiques Matériau Vp Vs Resist Permitt Density Eau 1500 0 3 -100 81 1 Argile 1100 -2500 650 -1500 3 -100 8 -12 1. 5 -1. 7 Schistes 2400 -5000 1400 -3000 3 -30 4 -5 2. 1 -2. 6 Grès 2000 -4500 1200 -2700 30 -1000 4 -5 2. 15 -2. 65 Tills 1500 -2600 900 -1600 30 -1000 5 -10 1. 5 -2. 0 Sables 1200 -1900 700 -1100 300 -10000 4 -30 1. 6 -2. 0 Calcaire 3500 -5000 2000 -3000 300 -10000 6 -8 2. 5 -2. 8 XL altérées 2500 -3800 1500 -2300 3 -300 8 -12 2. 6 -2. 9 XL saines 5500 -6300 3200 -3700 > 1000 4 -5 2. 7 -2. 9 Cours GPR

Pour faire quoi? Problem Seismic Electric EM Aquifères o + + o Compétence + x x Cavités o + o Glissements de terrain Cours GPR Gravity Mag + o x + x x o x x x + +

Principes Cours GPR

Principes GSSI Cours GPR 11

Principes Cours GPR 12

Modes d’acquisition MALA, GSSI, S&S Cours GPR 13

Principes Réfléchie aérienne Source Récepteur Onde directe aérienne Console Directe sol 1ère Réfléchie 2ème Réfléchie 3ème Réfléchie E V/m … Temps en ns JF Girard, Thèse IPGS Cours GPR 14

Physique utile • La vitesse de propagation d’une onde électromagnétique est donnée par • Au premier ordre, la profondeur d’une onde EM est de l’ordre de • La résolution spatiale est de l’ordre de Cours GPR 15

Application numérique • Pour des antennes à 100 MHz et un sous-sol pour lequel: • ε = 4 ε 0 = 4*8. 85 x 10 -12 • μ = μ 0 = 4πx 10 -7 • ρ=100 W. m On aura Cours GPR 16

Coupe à 50 MHz JF Girard, Thèse IPGS Cours GPR 17

Coupe à 100 MHz JF Girard, Thèse IPGS Cours GPR 18

Coupe à 200 MHz JF Girard, Thèse IPGS Cours GPR 19

Collection de traces Réflexion Offset constant JF Girard, Thèse IPGS 1 2 3 4 1 2 3 Cours GPR Point milieu commun 20

Profil radar avant correction topographique JF Girard, Thèse IPGS Cours GPR 21

Profil radar avec correction topographique JF Girard, Thèse IPGS Cours GPR 22

Bruits hors sol : ondes « aériennes » Lignes électrique Pédalage… Réflecteurs pointés JF Girard, Thèse IPGS Cours GPR 23

Applications Cours GPR

Application: faille en milieu urbain M. Bano, IPGS Cours GPR

Application: contamination Au gré des saisons (1) Perte de signal →milieu conducteur Août 2004, Saison des pluies Marquis, Nguyen & Le, 2005 Cours GPR

Au gré des saisons (2) Interface Mai 2005, saison sèche Marquis, Nguyen & Le, 2005 Cours GPR 27

Application: Pollution Sensors & Software Cours GPR 28

Application: infiltration de sel Sensors & Software Cours GPR 29

Application: épaisseur de sol M. Bano, IPGS Cours GPR 30

Application: agriculture de précision Sensors & Software Cours GPR 31

Application: structure de dune 100 MHz 200 MHz M. Bano, IPGS Cours GPR 32

Application: détection de nappe M. Bano, IPGS Cours GPR 33

Application: épaisseur de neige 225 MHz 450 MHz M. Bano, IPGS Cours GPR 34

Application: détection d’UXO Sensors & Software Cours GPR 35

Application: Police scientifique 30 m 1 m Pool Jacuzzi A House Cours GPR GSSI 36

Mesures 3 D en cuve M. Bano, IPGS Cours GPR 37

Profils à travers la cuve M. Bano, IPGS *** Cours GPR 38

Exemples de « tirs » M. Bano, IPGS Cours GPR 39

Vue 3 D M. Bano, IPGS Cours GPR 40

Mesures en forage Transmission Réflexion MALA Cours GPR 41