Le Géoradar (Ground Penetrating Radar ou GPR)

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1 Le Géoradar (Ground Penetrating Radar ou GPR)
Cours GPR

2 Géoradar? Méthode d’imagerie électromagnétique
A la différence des méthodes EM inductives, les signaux EM utilisés en géoradar sont si hautes fréquences que l’induction est négligeable Les courants de déplacement dominent largement sur les courants de conduction Il es résulte que les ondes géoradar se propagent dans le sous-sol, comme les ondes sismiques Cours GPR

3 Géoradar Les courants de déplacement sont sensibles à la permittivité diélectrique (e) du matériau et donc le géoradar sera sensible aux variations de e dans le sous-sol Cours GPR

4 Permittivité Diélectrique
Pour la plupart des matériaux géologiques e = e0 = F/m Pour l’eau e = 81e0 !! (H2O : molécule polaire) GPR sensible à la teneur en eau Cours GPR

5 Relations permittivité-porosité
Bricolons la loi de Wyllie Relation empirique de Topp Cours GPR

6 Relations permittivité-porosité
Cours GPR

7 Mesures expérimentales (échantillons argileux)
e/e0 Saturations en eau 60% et 40%. Mesures réalisées à 100kHz Porosités 40% et 50%. Données de la thèse de L. Comparon, IPG Paris, 2005. Cours GPR

8 Valeurs typiques Matériau Permitt Eau Argile Schistes Grès Tills
Vp Vs Resist Permitt Density Eau 1500 3-100 81 1 Argile 8-12 Schistes 3-30 4-5 Grès Tills 5-10 Sables 4-30 Calcaire 6-8 XL altérées 3-300 XL saines > 1000 Cours GPR

9 Pour faire quoi? o + x GPR Problem Seismic Electric EM Gravity Mag
Aquifères o + x Glissements de terrain Compétence Cavités Cours GPR

10 Principes Cours GPR

11 Principes GSSI Cours GPR

12 Principes Cours GPR

13 Modes d’acquisition MALA, GSSI, S&S Cours GPR

14 Principes Source Récepteur Console E V/m Temps en ns Réfléchie
aérienne Source Récepteur Onde directe aérienne Console Directe sol 1ère Réfléchie 2ème Réfléchie 3ème Réfléchie … E V/m Temps en ns Cours GPR JF Girard, Thèse IPGS

15 Physique utile La vitesse de propagation d’une onde électromagnétique est donnée par Au premier ordre, la profondeur d’une onde EM est de l’ordre de La résolution spatiale est de l’ordre de Cours GPR

16 Application numérique
Pour des antennes à 100 MHz et un sous-sol pour lequel: ε = 4 ε0 = 4*8.85x10-12 μ = μ0 = 4πx10-7 ρ=100 W.m On aura Cours GPR

17 Coupe à 50 MHz JF Girard, Thèse IPGS Cours GPR

18 Coupe à 100 MHz JF Girard, Thèse IPGS Cours GPR

19 Coupe à 200 MHz JF Girard, Thèse IPGS Cours GPR

20 Collection de traces 1 2 3 4 1 2 3 Réflexion Offset constant
Point milieu commun JF Girard, Thèse IPGS Cours GPR

21 Profil radar avant correction topographique
JF Girard, Thèse IPGS Cours GPR

22 Profil radar avec correction topographique
JF Girard, Thèse IPGS Cours GPR

23 Bruits hors sol : ondes « aériennes »
Réflecteurs pointés Lignes électrique Pédalage… JF Girard, Thèse IPGS Cours GPR

24 Applications Cours GPR

25 Application: faille en milieu urbain
M. Bano, IPGS Cours GPR

26 Application: contamination Au gré des saisons (1)
Perte de signal →milieu conducteur Août 2004, Saison des pluies Marquis, Nguyen & Le, 2005 Cours GPR

27 Au gré des saisons (2) Interface Mai 2005, saison sèche Cours GPR
Marquis, Nguyen & Le, 2005 Cours GPR

28 Application: Pollution
Sensors & Software Cours GPR

29 Application: infiltration de sel
Sensors & Software Cours GPR

30 Application: épaisseur de sol
M. Bano, IPGS Cours GPR

31 Application: agriculture de précision
Sensors & Software Cours GPR

32 Application: structure de dune
100 MHz 200 MHz Cours GPR M. Bano, IPGS

33 Application: détection de nappe
Cours GPR M. Bano, IPGS

34 Application: épaisseur de neige
225 MHz 450 MHz Cours GPR M. Bano, IPGS

35 Application: détection d’UXO
Sensors & Software Cours GPR

36 Application: Police scientifique
Pool Jacuzzi A House 30 m 1 m Cours GPR GSSI

37 Mesures 3D en cuve Cours GPR M. Bano, IPGS

38 Profils à travers la cuve
* * * Cours GPR M. Bano, IPGS

39 Exemples de « tirs » M. Bano, IPGS Cours GPR

40 Vue 3D Cours GPR M. Bano, IPGS

41 Mesures en forage Transmission Réflexion MALA Cours GPR