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REPUBLIC OF CAMEROON Peace – Work - Fatherland --------------- MINISTRY OF HIGH

REPUBLIC OF CAMEROON Peace – Work - Fatherland --------------- MINISTRY OF HIGHER EDUCATION --------------- THE UNIVERSITY OF DOUALA --------------- UNIVERSITY INSTITUTE OF TECHNOLOGY --------------- PO Box : 8698 DOUALA Phone : (237) 233 40 24 82 E-mail : infos.iut@univ-douala.com REPUBLIQUE DU CAMEROUN Paix – Travail – Patrie --------------- MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR --------------- UNIVERSITE DE DOUALA --------------- INSTITUT UNIVERSITAIRE DE TECHNOLOGIE --------------- BP. 8698 DOUALA Tél : (237) 233 40 24 82 E-mail : infos.iut@univ-douala.com UE IUT GCI 52 : EC GCI 523 INGENIERIE GEOLOGIQUE Dr Constantin SOM SYNTHESE Géologie appliquée au Génie Civil (intérêt de la géologie dans la construction d’ouvrages Science des matériaux (distinction entre les roches et les sols, et leur intérêt) Les risques naturels (partant du contexte géologique d’une région) Structure de la terre (différentes enveloppes de la Terre présentant les propriétés de chacune) Minéralogie (définition et description des minéraux de roches) Pétrographie (critères de reconnaissance macroscopique et de distinction des roches) Stratigraphie (disposition spatio- temporelle des terrains) Les techniques d’investigation (Reconnaissance d'un site - techniques d’investigations- stratigraphie 3 CHAPITRE 4 : GÉOPHYSIQUE APPLIQUÉE La géophysique utilise toutes les méthodes de la physique pour obtenir des informations sur les zones difficiles d'accès du globe. Les méthodes utilisées en géophysique appliquée sont classées dans deux catégories : Les méthodes actives, appelées aussi provoquées, Créent un phénomène pour en mesurer les effets et répercussions. On peut citer les méthodes acoustiques et sismiques, les méthodes électriques et des méthodes électromagnétiques. Les méthodes passives, appelées aussi naturelles, Mesurent un phénomène naturel, dont font partie la gravimétrie. On cite la magnétométrie, la méthode tellurique, la gravimétrie, la méthode radar. 5 Elles sont toutes des outils essentiels utilisés dans des domaines tels que : La recherche scientifique La prospection pétrolière et le domaine parapétrolier Le génie civil La prospection minière L'hydrogéologie La pédologie La géothermie L'hydrologie L'archéologie Les méthodes utilisées en géophysique appliquée sont classées dans deux catégories : Les méthodes actives, appelées aussi provoquées, Créent un phénomène pour en mesurer les effets et répercussions. On peut citer les méthodes acoustiques et sismiques, les méthodes électriques et des méthodes électromagnétiques. Les méthodes passives, appelées aussi naturelles, Mesurent un phénomène naturel, dont font partie la gravimétrie. On cite la magnétométrie, la méthode tellurique, la gravimétrie, la méthode radar. Techniques de prospection minière Les mesures peuvent se faire : au sol, par avion, en mer ou dans les forages Géophysique appliquée ou Prospection minière ? Dans le sens originel du mot, la géophysique appliquée correspond à la prospection géophysique, par exemple, la recherche de substances utiles dans le sous-sol ou d'objets posés sur le fond de l'océan, où l'étude des courants océaniques ou des variations du niveau marin pour les cas qui nous concernent. La géophysique applique les moyens de la physique pour l’exploration du sol et du sous-sol. C’est l’une des approches utilisées pour la reconnaissance géotechnique du site avant la construction d’un ouvrage. La reconnaissance géotechnique d’un site consiste à déterminer la nature et la répartition des matériaux dont il est composé et à déterminer leurs propriétés. Ces éléments servent à préciser l’emplacement ou le tracé de l’ouvrage à construire, à concevoir ses fondations et à décider des procédés de construction. 9 Reconnaissances directes par sondages et essais in situ: - Sondages - Forages Reconnaissances indirectes par la géophysique: Avantages : - Rapides et assez économiques Inconvénients : - Interprétation des résultats souvent difficile. - Doivent toujours être complétées par des sondages qui permettent de caler les mesures géophysiques. RECONNAISSANCES GEOTECHNIQUES PROSPECTION GEOPHYSIQUE La prospection électrique implique la détection en surface d’effets produits lorsqu’un courant électrique traverse le sous-sol. Elle est basée sur la mesure en surface de l'intensité et de la différence de potentiel entre les différentes électrodes du dispositif de mesure. Le rapport de ces 2 paramètres permet de déterminer la résistivité des terrains sous jacents. La prospection électrique permet d’avoir les informations sur la nature et la géométrie des terraines traverses. A - METHODES GEOPHYSIQUE ACTIVES 1. PROSPECTION ELECTRIQUE 12 Du point de vue électrique, la plupart des roches sont composées de grains électriquement isolants. La conductivité d'une roche dépend de la quantité d'eau qu'elle contient et de sa minéralisation. La capacité de rétention en eau d'une roche permet en effet l’utilisation du principe de conductivité électrique des éléments qui s’exprime en terme de résistance au passage de courant. Ainsi, nous opposons les sols argileux et humides qui sont les plus conducteurs aux terrains secs et rocheux, plus résistants. Ces méthodes sont peu utilisées pour des prospections profondes , mais restent cependant très utiles en prospection minière et en génie civile. Techniques : - Le sondage électrique vertical (SEV): la méthode de Schlumberger la plus utilisée la méthode Dipôle - Dipôle la méthode de Wener la méthode Pole - Pole - La traînée électrique Principe Pour mesurer la résistivité des terrains, on injecte un courant électrique dans le sol avec une intensité (I) connue comprise entre 1 et 5 A entre deux électrodes A, B. On mesure la différence de potentiel créée entre deux électrodes M, N . Il permet d'obtenir la succession verticale des résistivités qui renseignent sur les différentes formations traversées, la présence d’eau et structures tectoniques 14 Le matériel utilisé comprend : une batterie (pour l'alimentation de tout le système), un émetteur (pour contrôler les paramètres de l'injection de courant), un récepteur ou résistivité (pour enregistrer les données), un système de 4 électrodes (deux pour l'intensité et deux pour le potentiel ou réception), l'ensemble est complété par un réseau important de câbles électriques reliant les éléments. 15 Sondage électrique vertical par le dispositif de Schlumberger Avec : ρ = résistivité du sous-sol en Ohm/m ΔV = différence de potentiel entre les 2 électrodes M et N en volts I = intensité du courant en ampères k = facteur géométrique dépendant de la configuration du quadripôle (cette configuration se retrouvant dans des abaques) ρ = k ( ΔV / I ) 16 Comme le sol n'est en général pas homogène, la valeur donnée par la formule ne correspond pas à la résistivité vraie d'une roche déterminée, mais à une moyenne des résistivités des diverses roches intéressées par la mesure. Cette moyenne est appelée la résistivité apparente du sol entre M et N. Sections / Cartes de résistivités 17 18 Domaines d'applications : Détermination de l'épaisseur des couches sédimentaires de sables, de graviers et de gisements de minerais. Localisation de failles. Détermination de la profondeur d'une nappe phréatique. Avantages : Flexibilité des géométries possibles. Bonne résolution des terrains superficiels. Limites : Mise en oeuvre assez lourde. Difficulté d'injection des courants dans les terrains très secs. Influence importante des hétérogénéités des résistivités en surface. Temps de mesure important si grande longueur de ligne. Interprétation délicate sans données de puits ou de forage 20 la trainée électrique Avec le même matériel, si l’opérateur se fixe un espacement des électrodes A et B constant et qu’il déplace l’appareil et les électrodes selon une maille de points, il réalise une traînée électrique qui permet de caractériser une zone pour une profondeur à peu près constante. Il permet une exploration horizontale du sol. 21 C’est en fait le même principe que la méthode précédente sauf qu’ici les sondages sont faits de manière géométrique autour des deux électrodes fixes A et B induisant un courant électrique d’intensité I connue. Plus la distance entre A et B sera grande, plus la profondeur d'investigation augmentera. A partir des valeurs de résistivités et du contexte géologique local, le géologue peut ensuite construire une coupe géologique interprétative, il est ensuite possible de détecter des anomalies et après interprétation des données, ces anomalies peuvent révéler, par recoupement, l'existence de structures. 22 23 Domaines d'applications : Cartographie des résistivités apparentes. Quantification des volumes des différentes roches d'un terrain. Etude des intrusions salées. Avantages : Rapide à mettre en oeuvre. Ne nécessite aucun sondage mécanique. Limites : manque de précision. comprend des risques d'erreur d'interprétation non négligeables. 24 2. PROSPECTION SISMIQUE Technique d’exploration geophysique du sous-sol axée sur l'étude de la propagation d'ondes sismiques provoquées par l'homme. Le paramètre qui nous intéresse est la vitesse de propagation de ces ondes dans le sous-sol. En effet chaque roche peut être définie à partir de la mesure de la vitesse sismique qui lui est propre. La propagation des ondes sismiques dépend des propriétés élastiques des roches composant le sous-sol. 25 Le principe de la prospection sismique est lié au fait que si en un point du sol on provoque un ébranlement, il se propage de proche en proche en s'amortissant. Le temps nécessaire pour qu'il atteigne des récepteurs (Géophone et hydrophone) dépend de la nature et de la disposition des formations géologiques. 2- Principe de la prospection sismique Traces sismiques 27 La prospection sismique a pour base l'étude de ce temps de propagation. L'ébranlement du sol se traduit par une émission d'ondes élastiques. Lorsque les ondes arrivent sur une interface entre deux couches de vitesses différentes, une partie des ondes est réfléchies vers la surface, l’autre partie est transmise dans les couches plus uploads/Geographie/ gci-523-ingenierie-geologique 1 .pdf