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Sismique en forage

La sismique en forage regroupe ici les techniques « Cross-Hole » et « Down-Hole ». Elle permet d’obtenir, en plus des vitesses sismiques P et S, les paramètres géodynamiques du sous-sol : E le module d’Young, G le module de cisaillement et ν le coefficient de poisson.
Pointé des temps d'arrivée des ondes S
Pointé des temps d'arrivée des ondes S
Pointé des temps d'arrivée des ondes P
Pointé des temps d'arrivée des ondes P

Principe de la méthode

L’essai Cross-Hole consiste à mesurer les temps de propagation des ondes sismiques de compression (ondes P) et de cisaillement (ondes S) entre plusieurs forages afin de déterminer, en fonction de la profondeur, leur vitesse sismique ainsi que les paramètres dynamiques que sont le module d’Young Ed, le module de cisaillement Gd et le coefficient de Poisson ν. Il permet également de déterminer la vitesse harmonique VS30 qui, sur la base de l’EUROCODE 8, définit la classe de sol.

Le principe de cette méthode consiste à mesurer les temps de trajet d’ondes sismiques compressives et cisaillantes, transmises directement entre une source sismique dans un forage et un récepteur 3 composantes dans un forage voisin. L’onde compressive (P) se propage dans le plan horizontal ainsi que la composante horizontale de l’onde cisaillante (SH). La composante verticale de l’onde cisaillante (SV) se propage dans le plan vertical. L’énergie des ondes P et SH est donc principalement répartie sur les récepteurs horizontaux, celle de l’onde SV sur le récepteur vertical.

L’essai “Down-Hole” utilise le même principe que l’essai Cross-Hole à la différence que les ondes sont générées en surface à proximité d’un seul forage.

Mise en œuvre sur site

Les mesures sont réalisées au travers de deux ou trois forages qui doivent absolument être tubés et cimentés. Un bon couplage entre le tubage et la formation environnante est nécessaire pour obtenir une bonne mesure.

Pour maximiser l’énergie des ondes S de cisaillement, une source mécanique (marteau-enclume) ou électromécanique (analogue aux sources de l’outil PS Suspension Logging, PSSL) ancrée à la paroi est utilisée. L’onde P est fournie par le sparker grâce à l’émission d’une étincelle qui vaporise l’eau environnante et crée une bulle gazeuse énergétique dont la détente provoque l’émission d’un signal acoustique.

La réception se fait à l’aide d’une sonde composée de trois capteurs (ou capteur triaxial) : deux composantes horizontales (H1 et H2) pour l’onde P et une composante verticale (V) pour l’analyse des ondes S.

En vue de déterminer la géométrie des forages et de calculer ainsi la distance précise entre les forages sur toute leur hauteur, nous mettons en œuvre une mesure de déviation par sonde. La mesure consiste à enregistrer l’inclinaison et la direction de la pente tous les mètres le long des forages. Nous obtenons ainsi une log de déviation selon X et Y pour chacun des forages.

Station de mesures cross hole
Station de mesures cross hole
Source des ondes S électrodynamique
Source des ondes S électrodynamique
Capteur de forage triaxial
Capteur de forage triaxial
Mise en œuvre de mesures sismiques cross hole
Mise en œuvre de mesures sismiques cross hole
Source des ondes P à condensateur
Source des ondes P à condensateur

Documents résultants

  • Tableau de synthèse

Les résultats sont obtenus, dans un premier temps, sous forme de courbes dromochroniques montrant le temps de parcours des ondes. L’analyse de ces courbes passe par le pointage des temps d’arrivée.

Grâce au logiciel Pickwin les ondes S de cisaillement sont pointées sur les enregistrements obtenus avec les géophones verticaux, tandis que les ondes P de compression sont pointées sur les enregistrements des géophones horizontaux.

Les vitesses ainsi que les paramètres géodynamiques obtenus en fonction de la profondeur sont reportés dans un tableau de synthèse.

Tableau de résultats de mesures cross hole
Tableau de résultats de mesures cross hole
  • Logs

Les variations des vitesses des ondes P et S ainsi que le relevé de déviation de la sonde sont présentés sous forme de logs.

Log de vitesses des ondes P et S
Log de vitesses des ondes P et S
Relevé de la sonde de déviation
Relevé de la sonde de déviation

Applications

Reconnaissance géologique

  • Prévention des risques sismiques
  • Détermination des paramètres géodynamiques du sous-sol
  • Calculs des interactions sol-structures
  • Etude du risque de liquéfaction des sols au droit d’un ouvrage.

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