Upload
gauthier-lhomme
View
199
Download
52
Embed Size (px)
Citation preview
Cours GPR 1
Le Géoradar(Ground Penetrating Radar
ou GPR)
Cours GPR 2
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 3
Géoradar
• Les courants de déplacement sont sensibles à la permittivité diélectrique () du matériau et donc le géoradar sera sensible aux variations de dans le sous-sol
Cours GPR 4
Permittivité Diélectrique• Pour la plupart des matériaux géologiques
– = 0 = 8.85 10-12 F/m
• Pour l’eau = 810 !! (H2O : molécule polaire)– GPR sensible à la teneur en eau
Cours GPR 5
Relations permittivité-porosité
• Bricolons la loi de Wyllie
fme 1
• Relation empirique de Topp
32
e 7.760.1463.903.3
Cours GPR 6
Relations permittivité-porosité
Cours GPR 7
Mesures expérimentales(échantillons argileux)
Saturations en eau 60% et 40%. Mesures réalisées à 100kHz
Porosités 40% et 50%.
Données de la thèse de L. Comparon, IPG Paris, 2005.
Cours GPR 8
Valeurs typiquesMatériau 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 9
Pour faire quoi?Problem Seismic Electric EM GPR Gravity Mag
Aquifères o + + + x x
Glissements de terrain
o + o o o x
Compétence + x x x x x
Cavités o + o + + +
Cours GPR 10
Principes
Cours GPR 11
Principes
GSSI
Cours GPR 12
Principes
Cours GPR 13
Modes d’acquisition
MALA, GSSI, S&S
Cours GPR 14
Source
Console
Temps en ns
EV/m
Onde directeaérienne
Directe sol1ère Réfléchie
2ème Réfléchie
3ème Réfléchie
…
Récepteur
Réfléchieaérienne
Principes
JF Girard, Thèse IPGS
Cours GPR 15
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
1
V
mf
5032
f4
1
f4
V
4r
Cours GPR 16
Application numérique• Pour des antennes à 100 MHz et un sous-sol
pour lequel:• ε = 4 ε0 = 4*8.85x10-12
• μ = μ0 = 4πx10-7
• ρ=100 .m
On aura s/m10x5.1
10x4*10x85.8*4
11V 8
712
cm3.5010x100
100503
f503
6
cm5.3710x100*4
10x5.1
f4
Vr
6
8
Cours GPR 17
Coupe à 50 MHz
JF Girard, Thèse IPGS
Cours GPR 18
Coupe à 100 MHz
JF Girard, Thèse IPGS
Cours GPR 19
Coupe à 200 MHz
JF Girard, Thèse IPGS
Cours GPR 20
1 2 3 4 1 2 3Réflexion Offset constant
Point milieu commun
Collection de traces
JF Girard, Thèse IPGS
Cours GPR 21
Profil radar avant correction topographique
JF Girard, Thèse IPGS
Cours GPR 22
Profil radar avec correction topographique
JF Girard, Thèse IPGS
Cours GPR 23
Lignes électriquePédalage…
Réflecteurs pointés
Bruits hors sol : ondes « aériennes »
JF Girard, Thèse IPGS
Cours GPR 24
Applications
Cours GPR 25
Application: faille en milieu urbain
M. Bano, IPGS
Cours GPR 26
Application: contaminationAu gré des saisons (1)
Perte de signal →milieu conducteur
Août 2004, Saison des pluies
Marquis, Nguyen & Le, 2005
Cours GPR 27
Au gré des saisons (2)
Mai 2005, saison sèche
Interface
Marquis, Nguyen & Le, 2005
Cours GPR 28
Application: Pollution
Sensors & Software
Cours GPR 29
Application: infiltration de sel
Sensors & Software
Cours GPR 30
Application: épaisseur de sol
M. Bano, IPGS
Cours GPR 31
Application: agriculture de précision
Sensors & Software
Cours GPR 32
Application: structure de dune
100 MHz
200 MHz
M. Bano, IPGS
Cours GPR 33
Application: détection de nappe
M. Bano, IPGS
Cours GPR 34
Application: épaisseur de neige
225 MHz
450 MHz
M. Bano, IPGS
Cours GPR 35
Application: détection d’UXO
Sensors & Software
Cours GPR 36
Pool
Jacuzzi
A
House
30 m
Application: Police scientifique
1 m
GSSI
Cours GPR 37
Mesures 3D en cuve
M. Bano, IPGS
Cours GPR 38
Profils à
travers la cuve
** *
M. Bano, IPGS
Cours GPR 39
Exemples de « tirs »
M. Bano, IPGS
Cours GPR 40
Vue 3D
M. Bano, IPGS
Cours GPR 41
Mesures en forage
Réflexion
Transmission
MALA