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Tomographie électrique

La tomographie électrique permet d’obtenir la répartition des résistivités du sous-sol le long d’un profil en fonction de la profondeur. Le résultat est une coupe géoélectrique 2D.
Schéma de principe de la tomographie électrique
Schéma de principe de la tomographie électrique

Principe de la méthode

La tomographie électrique utilise le même principe que celui du sondage électrique à la différence que les mesures sont réalisées au droit, non pas d’un seul point mais d’une ligne de mesures.

Plusieurs électrodes, plantées à espacements réguliers le long d’un profil, sont reliées par un câble à une unité centrale pilotée par un ordinateur. Une série de mesures, dont les paramètres (Dispositif d’injection/réception, espacement entre électrodes, nombre de niveaux et profondeur d’investigation) est programmée suivant un protocole déterminé à l’avance. Les mesures sont réalisées, les unes à la suite des autres, en injectant, pour chacune d’entre elles, un courant entre deux électrodes A et B et en mesurant la différence de potentiel entre deux autres électrodes M et N.

Chaque mesure correspond à un point de sondage dont la position, le long du profil et en profondeur, dépend de la géométrie du quadripôle ABMN. Une fois implanté, ce dispositif présente l’avantage de réaliser un grand nombre de mesures en peu de temps (plus de 500 mesures à l’heure). Le résultat est une coupe de répartition des résistivités apparentes au droit du profil.

Mise en œuvre sur site

La tomographie électrique est réalisée le long d’un profil dont la longueur (quelques dizaines à plusieurs centaines de mètres) détermine la profondeur d’investigation (quelques mètres à plusieurs dizaines de mètres) et l’espacement entre électrodes précise la résolution.

Les résistivités électriques sont mesurées à l’aide d’un système multi-électrodes statique, constitué de 48 électrodes (2 flûtes de 24) commandé par un résistivimètre multi-électrodes 4Point Light (LIPPMAN), permettant la mesure en 1D, 2D et 3D de résistivité, de polarisation provoquée (IP) et de potentiel spontané (SP).

Il est possible de réaliser plusieurs protocoles les uns à la suite des autres (mode Roll-On) afin d’obtenir un très long profil comportant plus de 48 électrodes (utile pour les mesures en continu le long d’une digue ou d’un tracé routier par exemple).

Mise en œuvre de la tomographie électrique au milieu des vignes
Mise en œuvre de la tomographie électrique au milieu des vignes
Mise en œuvre de la tomographie électrique avant forages par microtunneliers
Mise en œuvre de la tomographie électrique avant forages par microtunneliers
Mise en œuvre de la tomographie électrique pour une prospection archéologique
Mise en œuvre de la tomographie électrique pour une prospection archéologique
Mise en œuvre de la tomographie électrique au droit d'une digue
Mise en œuvre de la tomographie électrique au droit d'une digue

Documents résultants

  • Coupes géoélectriques

Les mesures de résistivités apparentes réalisées sur le terrain sont, dans un premier temps, compilées et traitées à l’aide des logiciels GéoTest et X2IPI.
Le logiciel Res2DINV, basé sur un programme d’inversion de ces données, permet ensuite d’établir des modèles de répartition de résistivités vraies. La cohérence des modèles est évaluée à partir de l’erreur RMS qui représente l’écart entre les résistivités apparentes mesurées sur le terrain et les résistivités apparentes calculées à partir du modèle proposé.
Les résultats sont présentés sous forme de coupes géo-électriques de répartition des résistivités vraies interprétées. Les résistivités y sont représentées avec une échelle de couleur. Les résultats des sondages géologiques disponibles ainsi que les relevés topographiques du terrain de surface sont reportés.

Coupes géoélectriques des résistivités apparentes mesurées et calculées et des résistivités vraies interprétées
Coupes géoélectriques des résistivités apparentes mesurées et calculées et des résistivités vraies interprétées
Coupe géoélectrique au droit du château de Gaillon (27)
Coupe géoélectrique au droit du château de Gaillon (27)
Coupe géoélectrique au droit d'une zone karstique
Coupe géoélectrique au droit d'une zone karstique
  • Cartes géoélectriques

Il est possible d’extraire les résistivités apparentes, mesurées pour une même profondeur, à partir de plusieurs profils de tomographie électrique réalisés sur une même zone, afin d’établir des cartes géoélectriques correspondant à la profondeur choisie.

  • Modélisations 3D

La combinaison de plusieurs profils de tomographie électrique réalisés sur une même zone permet également de réaliser des modélisations en 3D (avec RES3DINV) de la répartition des résistivités vraies du sous-sol.

  • Planches synthétiques

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

Planche synthétique des coupes géoélectriques au droit du barrage du Planas (30)
Planche synthétique des coupes géoélectriques au droit du barrage du Planas (30)
Coupes géoélectriques au droit des vignes de Narbonne (11)
Coupes géoélectriques au droit des vignes de Narbonne (11)

Applications

Détection des ouvrages enterrés

  • Localisation d’objets ou de structures enterrés présentant un contraste de résistivité avec l’encaissant (maçonneries, anciens réseaux, canaux…)
  • Localisation de structures vides ou remblayées (caves, galeries, anciennes mines)
  • Localisation de déchets enfouis (anciennes décharges, cuves, munitions)

Prospection archéologique

  • Caractérisation de niveaux géologiques (substratum rocheux, terrains de couverture)
  • Mise en évidence d’objets conducteurs dans un contexte résistant (cavités remblayées d’argile au sein d’un terrain calcaire, fossés, grandes fosses, circulations d’eau)
  • Recherche de cavités ou d’ouvrages et objets enterrés de nature résistante au sein d’un terrain conducteur (puits, galeries, maçonneries, fondations enfouies dans un terrain argileux ou humide, vestiges de quais…)

Reconnaissance géologique

  • Projets d’aménagement BTP (qualité d’assise des sols et massifs rocheux)
  • Diagnostic des désordres d’origine naturelle sur les constructions, interactions sol/structure (fissures, fractures, affaissements ou effondrements liés à la nature des terrains, leurs mouvements, la présence de cavités ou de circulations d’eau)
  • Diagnostic des mouvements et des fuites des ouvrages en terre (chaussées, remblais, digues, barrages…)
  • Etude des matériaux de construction, recherche de substratum rocheux, étude de faisabilité ou exploitation de carrière
  • Implantation de forages hydrauliques
  • Prévention des risques naturels, instabilité de talus, effondrements, affaissements, inondations
  • Etudes de pollution du sous-sol