méthode Slingram - Cerema Normandie

Connaissance et Prévention des risques
CETE
Risques naturels
Normandie
Centre
Slingram
Méthodes électromagnétiques
basses fréquences
Objectif
L'objectif des mesures géophysiques de surface est
de décrire la structure interne d'un sol (nature des
matériaux, épaisseurs, fracturation…) par la mesure
d'une grandeur physique en surface (vitesse des
ondes sismiques, résistivité…).
Méthode
La méthode Slingram est une méthode
électromagnétique basse fréquence en champ
proche. Elle permet la mesure de la conductivité
électrique des matériaux, c'est-à-dire, leur aptitude
à conduire un courant électrique quasi-continu.
Les conductivimètres sont des appareils composés
de deux boucles de courant émettrice et réceptrice,
verticales ou horizontales par rapport au sol. La
source génère un champ magnétique primaire à une
fréquence donnée (de quelques kHz, si bien que les
champs considérés sont dans un régime quasicontinu) via une bobine d’induction reliée à une
source oscillante. Lorsque le champ primaire
rencontre une anomalie conductrice, un champ
secondaire, beaucoup plus faible, est créé.
C'est la mesure du rapport de la composante du
champ secondaire en quadrature par rapport au
champ primaire (figure 1) qui va permettre de décrire
au mieux les hétérogénéités conductrices du sous(S/m),
sol en terme de conductivité apparente
(Ω.m)].
[inverse de la résistivité apparente
Figure 1 - Principe de la méthode Slingram (Chouteau*, 2001)
Dans le cas de bobines horizontales coplanaires (cf.
schéma), la composante en quadrature est
directement proportionnelle au champ secondaire. A
une distance séparant l'émetteur du récepteur très
inférieure à une longueur d'onde dans le sol, ce
champ présente un déphasage de 90° par rapport
au champ primaire. Le rapport des champs
magnétiques primaire et secondaire en quadrature,
est alors directement proportionnel à la conductivité
apparente du terrain.
Il est donné par :
et
et
sont respectivement les modules des
champs magnétiques primaire et secondaire
est la fréquence de l'onde émise dans la boucle émettrice
est la perméabilité magnétique du vide.
(*) Chouteau M., 2001, “méthodes électriques, électromagnétiques et
sismiques”, Géophysique appliquée II, GLQ 3202, Notes de Cours,
École Polytechnique de Montréal.
Laboratoire Régional des Ponts et Chaussées de Rouen
Centre d’Études Techniques de l’Équipement Normandie Centre
010 - LRR - 09 / 2009
Ministère de l’Écologie, de l’Énergie, du Développement durable et de la Mer
Maquette : Antoine Jardot - DACT - CETE Normandie Centre
Figure 2a - Appareil EM34
Figure 2b - Appareil EM31
Les appareils utilisés par l'ERA 23 sont fabriqués
par une société canadienne “Geonics” (figure 2a-2b).
La profondeur d'investigation annoncée par les
constructeurs est la profondeur pour laquelle le
dispositif est sensible en champ proche à la
présence d'une couche conductrice. La mesure de
la conductivité apparente concerne l'ensemble des
matériaux compris entre les boucles et cette
profondeur approximative.
Seules la distance “s” entre bobines et leur orientation
par rapport à la surface influent sur la profondeur
d'investigation (figure 2c).
Figure 3 - Exemple de résultats : Cartes de conductivité apparente.
EM34 utilisé selon le mode HD pour des distances entre boucles de 10 m,
20 m et 40 m, ce qui donne respectivement une profondeur d'investigation
approximative de 7,50 m, 15 m et 30 m - Rapport Mesures géophysiques
Port 2000 - Cyrille Fauchard – ERA 23 – juillet 2005
Les résultats (exemple figure 3) présentent les conductivités apparentes (en mS/m) mesurées le long de
profils pour une configuration donnée de dispositif.
Orientation
Offset
Fréquence
(m)
Hz
Profondeur de
pénétration
9 800
3.7
(m)
EM31
Figure 2c : Mise en œuvre sur le terrain
H
3.66
EM31
V
3.66
9 800
5.5
EM34
H
10.00
6 400
7.5
EM34
V
10.00
6 400
15.0
EM34
H
20.00
1 600
15.0
EM34
V
20.00
1 600
30.0
EM34
H
40.00
400
30.0
EM34
V
40.00
400
60.0
Figure 4 - Profondeurs d’investigation indicatives
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