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Sismique réfraction

La sismique réfraction permet d’évaluer les caractéristiques mécaniques, en particulier la dureté, des terrains constituant le sous-sol, à travers la modélisation de ces derniers sous la forme d’une coupe de répartition des vitesses croissantes avec la profondeur.

Principe de la méthode

La sismique réfraction est basée sur la mesure du temps de parcours d’une onde mécanique dans le sol. Cette onde est émise depuis une source (généralement une masse frappant une plaque pour des profondeurs visées inférieures à 15 mètres). Tout le long d’une série de géophones (capteurs sismiques), préalablement implantés à intervalles réguliers suivant un profil aligné avec la source, un sismographe enregistre le temps de trajet de l’onde depuis le point d’impact jusqu’aux différents capteurs.

Les ondes réfractées étant les plus rapides, ce sont les premières à être enregistrées sur les sismogrammes. Le pointé des premières arrivées permet d’établir des dromochroniques. Celles-ci représentent les temps pointés sous forme graphique en fonction des distances source/capteur. Les pentes des droites graphiques ainsi obtenues indiquent les vitesses des ondes au sein des différentes couches de terrain traversées. C’est l’analyse des temps de trajet des ondes réfractées et des pentes des courbes obtenues qui permet ainsi de reconstituer un modèle de répartition des vitesses caractérisant le sous-sol.

La vitesse des ondes à travers les matériaux augmentant avec la compacité de ces derniers, le modèle obtenu est un bon indicateur des caractéristiques mécaniques des terrains (leur dureté principalement). 

A noter : les couches successives ne peuvent être détectées plus en profondeur que si la variation de vitesse mécanique est croissante (V3>V2>V1).

Schéma de principe de la sismique réfraction
Schéma de principe de la sismique réfraction

Mise en œuvre sur site

Le dispositif utilisé par Géopat est un ensemble de 12 à 24 géophones contrôlés par le DAQLINK 4 de Seismic Source. La longueur du dispositif est choisie en fonction de la profondeur d’investigation souhaitée. De même, la résolution est déterminée par l’espacement entre les géophones et l’échantillonnage d’enregistrement.

Centrale d'acquisition au milieu d'un profil sismique
Centrale d'acquisition au milieu d'un profil sismique
Géophones le long d'un profil sismique
Géophones le long d'un profil sismique
Tableau de vitesses des ondes P au sein de quelques matériaux
Tableau de vitesses des ondes P au sein de quelques matériaux
Source au marteau générant une onde de choc
Source au marteau générant une onde de choc

Documents résultants

  • Coupes de vitesse sismique

Pour chaque profil , les résultats sont présentés sous la forme d’une coupe de vitesse sismique et d’un modèle d’interprétation, délimitant des niveaux de terrain selon leur densité (vitesse de propagation des ondes sismiques). Les seuils de vitessemécanique et donc de dureté des roches sont déterminés au regard du tableau des vitesses sismiques (Guide sismique réfraction de l’Agap) et des résultats des sondages géotechniques réalisés dans la zone.

Pointé des premières arrivées sur sismogramme
Pointé des premières arrivées sur sismogramme
Courbes dromochroniques
Courbes dromochroniques
Coupe de répartition des vitesses sismiques
Coupe de répartition des vitesses sismiques
Modèle d'interprétation sismique
Modèle d'interprétation sismique
  • Planches synthétiques

L’ensemble des résultats peut également être présenté sous la forme de planches synthétiques.

Planche synthétique
Planche synthétique

Applications

Reconnaissance géologique

  • Recherche de substratum rocheux
  • Détermination de l’épaisseur des couches meubles de surface
  • Identification des couches géologiques sub-verticales
  • Localisation de failles et de zones de fracturation
  • Détermination de la profondeur de la nappe phréatique