Le contrôle non destructif... Pour préserver notre patrimoine !

Détection d’ouvrages enterrés

Détection d’ouvrages enterrés : cartographier l'invisible

Pourquoi procéder à la détection d'ouvrages enterrés ?

Qu’y a-t-il sous nos pieds ? Sur quoi marchons-nous ? Le sous-sol recèle bien plus que ce que nous imaginons ! La géophysique nous aide à voir autrement ce que nos yeux ne distinguent pas en surface. La détection d’ouvrages enterrés par méthodes d’auscultation non destructives permet non seulement de localiser les objets enfouis sans les endommager, mais également d’évaluer leur forme, leur envergure, leur profondeur et leur nature possible.

Elle est idéalement complétée, lorsque cela est possible, par des sondages de reconnaissances mécaniques au niveau des zones identifiées.

Connaître ou reconnaître le proche sous-sol permet au maître d’ouvrage ou au maître d’œuvre, d’une part de dresser un “état des lieux” des structures enterrées au droit d’une emprise donnée ; d’autre part de se prémunir de tout risque humain, environnemental ou matériel lors de travaux pouvant nécessiter une excavation.

Mise en évidence par cartographie radar de maçonneries enterrées
Mise en évidence par cartographie radar de maçonneries enterrées
Excavation de maçonneries antiques
Excavation de maçonneries antiques

Domaines et types d’ouvrages enterrés détectables

La détection d’ouvrages enterrés par méthodes d’auscultation non destructives est principalement utilisée dans les domaines :

  • géotechnique :  pour localiser les fondations, les éléments de construction enfouis, les caves, galeries, pièces condamnées, réseaux, canaux, tuyaux, fourreaux, systèmes d’assainissement etc…,
  • archéologique : pour découvrir les vestiges enfouis ou révéler les fondations, les traces de murs, de tranchées ou de structures anciennes dissimulés dans le sol au cours du temps et qui pourraient être détruits ou endommagés,
  • ferroviaire : pour identifier les éléments, en subsurface et en profondeur, qui à terme pourraient causer des problèmes de sécurité et de circulation : réseaux qui traversent les voies, contrôle de fonçage, mouvements de terrain, déformation de voies, traverses, ballast…
  • environnemental :  pour repérer les déchets enfouis, cuves, munitions (UXO), objets ou structures oubliées, anciennes mines, pouvant nuire à l’environnement ou à la sécurité des personnes.
Recherche par géoradar de structures enterrées au château de Gaillon (27)
Recherche par géoradar de structures enterrées au château de Gaillon (27)
Détection Géoradar de conduits de chauffage sous le dallage d’une église
Détection Géoradar de conduits de chauffage sous le dallage d’une église

Les étapes de la reconnaissance d’ouvrages enterrés

De la suspicion de la présence d’un ouvrage à l’excavation de ce dernier, plusieurs étapes sont nécessaires pour la reconnaissance des structures enterrées.

Étape 1 : l’étude préalable

L’étude préalable s’appuie sur des documents historiques, des témoignages, des cartes et des plans indiquant la présence probable d’ouvrages, de réseaux tels que des tuyaux, des câbles, des canalisations, des murs ou des fondations.

Étape 2 : la recherche visuelle d’anomalies

La première chose consiste à regarder en surface et à rechercher tout indice ou anomalies comme des zones de couleurs différentes, des affaissements, des trous, des fissures, des résurgences d’eau dans le sol qui pourraient indiquer la présence d’ouvrages enterrés. Une fois que l’inspection visuelle est terminée, la reconnaissance non destructive du sous-sol peut être mise en œuvre au droit des zones préalablement sélectionnées et délimitées.

Étape 3 : l’auscultation non destructive du sous-sol

Les informations recueillies à l’issue des étapes 1 et 2  sont utilisées pour délimiter les zones d’investigation et sélectionner les méthodes géophysiques les plus adaptées au contexte.
La reconnaissance non destructive du sous-sol permet de mettre en évidence des anomalies pouvant correspondre aux objets recherchés. Ces derniers sont localisés depuis la surface ainsi qu’en profondeur. Ils sont caractérisés selon leurs dimensions et leurs natures possibles. Une proposition d’implantation de sondages de reconnaissance mécanique peut être fournie. 

Etape 4 : la reconnaissance complémentaire ou l’excavation des ouvrages mis en évidence

Des sondages mécaniques sont réalisés au droit des zones identifiées à l’issue de la prospection géophysique. Ils sont destinés soit à l’excavation de l’objet si cela est désiré et possible (à la pelle mécanique par exemple), soit à la reconnaissance complémentaire de ce dernier (reconnaissance des matériaux par forages par exemple).

Méthodes de contrôle non destructives pour la détection d’ouvrages enterrés

Chaque méthode a ses avantages en terme d’objectif, de précision et de mise en œuvre selon le contexte. Par exemple, le radar est le moins perturbé et le plus précis en milieu urbain.

Les méthodes mises en œuvre par Géopat pour la détection d’ouvrages enterrés sont :

Le géoradar

Le géoradar s’adapte aussi bien aux petits espaces, milieux urbains ou terrains vagues. La cartographie radar permet de localiser rapidement et avec précision, sur une carte, les structures et les objets enterrés. Les coupes radar sont par ailleurs très utiles pour préciser la nature, la forme, l’envergure et la profondeur des objets détectés. Des modélisations 3D sont même possibles.

Détection de caves au géoradar
Détection de caves au géoradar
Recherche de structures archéologiques enterrées à l’aide de l’EM38 (Electromagnétisme basse fréquence)

L’électromagnétisme basse fréquence

L’électromagnétisme basse fréquence permet de cartographier efficacement les hétérogénéités du sous-sol, en termes de conductivité, au sein d’un terrain de grande surface.  La tranche de terrain investiguée a une épaisseur qui varie en fonction du système utilisé. Cette méthode est utilisée en milieu non urbain.

Le TDEM

La méthode TDEM est basée sur le phénomène de diffusion d’un champ électromagnétique transitoire. Cette technologie peut être utilisée en cartographie pour détecter des objets métalliques ainsi que des objets amagnétiques.

Détection d’objets métalliques enfouis à l’aide d’un EM61 (principe TDEM)
Détection d’objets métalliques enfouis à l’aide d’un EM61 (principe TDEM)
Détection d’un ouvrage enterré par tomographie électrique
Détection d’un ouvrage enterré par tomographie électrique

La tomographie électrique

La tomographie électrique est idéale, en terrain non bâti, pour détecter des structures enterrées relativement grandes, profondes et présentant une résistivité contrastée avec le terrain encaissant (par exemple un ouvrage maçonnée dans un terrain argileux). Elle est réalisée au droit de profils dont la longueur déterminera la profondeur d’investigation. Elle complète très bien les cartographies radar, électromagnétiques ou magnétiques.

La cartographie électrique

La cartographie électrique est réalisée sur le même principe physique que la tomographie électrique à la différence que les variations de résistivité sont étudiées sur une tranche de terrain d’épaisseur constante. Les résultats sont présentés sous forme de carte.

Le géomagnétisme

La cartographie magnétique permet de mettre en évidence des objets enterrés présentant des contrastes ferromagnétiques avec le terrain encaissant. Elle est idéale pour détecter des objets métalliques ou structures ayant subi une chauffe (fours de potier, forges). Elle s’utilise en milieu non urbain.

Carte géomagnétique de structures enterrées et pollution superficielle liée à l’activité humaine
Carte géomagnétique de structures enterrées et pollution superficielle liée à l’activité humaine

La microgravimétrie

La microgravimétrie est particulièrement adaptée à la détection de structures enterrées vides ou semi-remblayée puisqu’elle permet de cartographier les anomalies de densité du sous-sol. Elle peut être utilisée en complément du radar par exemple sur des terrains argileux où la profondeur de pénétration de ce dernier est très limitée.

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