| Titre : | Contribution à la reconnaissance du sol par tomographie électrique |
| Auteurs : | Kamel HEBBACHE, Auteur ; Mellas mekki, Directeur de thèse ; Djamel BOUBAYA, Directeur de thèse |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Biskra [Algerie] : Université Mohamed Kheider, 2017 |
| Langues: | Français |
| Mots-clés: | Tomographie électrique,Dispositif d’électrode,Cavité,Résistivité |
| Résumé : |
RESUME :
Les méthodes électriques par courant continu en géophysique, ont pour objectif de déterminer les propriétés électriques du sol par la mesure de sa résistivité. La technique de tomographie électrique est la reconnaissance multi-dimensionnelle des propriétés électriques intrinsèques du milieu étudié. En géophysique, cette technique permet de traduire les données acquises en surface ou en sub-surface en une image interprétable en termes géologique. La tomographie électrique est fréquemment employée dans différents domaines (géologie, hydrogéologie, génie civil et environnement, etc.). Notre travail est basé sur l'utilisation de la méthode dite: la résistivité de tomographie électrique selon l’acquisition 2D. D’une part, pour tester la capacité de la méthode de tomographie électrique, afin de localiser et de déterminer les cavités souterraines dans le proche sous-sol et la caractérisation du sol par des mesures in situ, et d’autre part pour faire des comparaisons par simulation numérique. En utilisant les logiciels Res2Dmod et Res2Dinv, pour différents dispositifs d’électrodes de mesure utilisés en tomographie électrique (Wenner, Dipôle-dipôle, Pôle-dipôle, Pôle-pôle, Schlumberger et Gradient). Les cavités modélisées ont des sections circulaires et rectangulaires avec différentes résistivités du milieu encaissant, ainsi que d’évaluer le comportement de ces dispositifs d’électrodes et déduire leurs avantages et leurs inconvénients. L'étude a conclu que cette technique de tomographie électrique est efficace et a montré son efficacité pour la reconnaissance du sol. Les résultats de la modélisation numérique, ont montré que le dispositif d’électrode dipôle-dipôle a donné de bons résultats pour la détection des cavités souterraines dans le proche sous-sol, en l'absence de bruit. Mais, en présence de bruit, les dispositifs d’électrodes: gradient, pôle-pôle et pôle dipôle ont donné de bons résultats. ABSTRACT : In geophysics, the resistivity methods aim to determine the properties of ground by taking a measurement of their resistivity. Electrical resistivity tomography (ERT) is a straightforward extension of the traditional electrical resistivity method. The ERT method is the multi dimensional reconnaissance of the intrinsic electric properties of the studied area. In geophysics, this technique makes to present the data gathered on surface or sub-surface in an interpretable image in geological term. Electrical resistivity is widely used geophysical method to solve the problems encountered in geology, hydrogeology, civil engineering and environment...etc. In this study, we have concentrated to use this method according to the 2D acquisition. On the one hand, to test the capacity of ERT to determine the underground cavities near the ground surface and to characterize the soil, and on the other hand to make a comparison by numerical modeling of different electrode arrays used in resistivity tomography (Wenner, Dipole-dipole, Pole-dipole, Pole-pole, Schlumberger and Gradient) by using Res2Dmod and Res2Dinv software’s and to evaluate their behaviour, in order to detect the underground cavity, at different depths and different resistivity of background environment, and to deduce the advantages and the disadvantages of each array. The study concluded that the technique of electrical tomography is effective and has shown its effectiveness for soil characterisation. The results of numerical modeling showed that the electrode array Dipole-dipole gave good results for detecting the underground cavities near to the surface, in the absence of noise. But, in the presence of noise, the electrode arrays: gradient, pole-pole and pole-dipole gave the best results. |
| Sommaire : |
Table des matières
Avant Propos Remerciements Résumé Table des matières.......................................................................................................................I Liste des acronymes et symboles .............................................................................................. V Liste des abréviations .............................................................................................................. VI Liste des figures ......................................................................................................................VII Liste des tableaux.....................................................................................................................XI Introduction générale Introduction générale.................................................................................................................. 2 Chapitre I : Rappels théoriques I.1 Introduction........................................................................................................................... 6 I.2 Historique de la prospection électrique................................................................................. 6 I.3 Equations fondamentales pour les méthodes électriques...................................................... 8 I.3.1 La formulation de Maxwell pour l'électromagnétisme ................................................. 8 I.3.2 L’aspect théorique simplifié (Loi d’Ohm) .................................................................. 10 I.4 La polarisation provoquée (PP) .......................................................................................... 14 I.4.1 Les Mécanismes de polarisation ................................................................................. 14 I.4.1.1 La polarisation métallique (Polarisation d’électrode)............................................ 15 I.4.1.2 La polarisation de membrane................................................................................. 16 I.4.1.3 La polarisation électrochimique............................................................................. 16 I.4.2 Principe de la méthode. ............................................................................................... 16 I.4.3 Domaine temporel....................................................................................................... 17 I.4.4 Domaine fréquentiel.................................................................................................... 17 I.5 Conclusion .......................................................................................................................... 19 Chapitre II : La tomographie électrique II.1 Introduction ....................................................................................................................... 21 II.2 Présentation de la tomographie électrique......................................................................... 21 II.2.1 La tomographie électrique 2D ................................................................................... 22 II.2.1.1 Pseudo-section...................................................................................................... 24 II.2.2 La tomographie électrique 3D ................................................................................... 25 II II.2.3 La tomographie électrique 4D (Suivi temporel) ........................................................ 26 II.3 Les différents dispositifs de mesures................................................................................. 26 II.3.1 Le dispositif Wenner.................................................................................................. 28 II.3.2 Le dispositif Wenner-Schlumberger.......................................................................... 29 II.3.3 Le dispositif Dipôle-dipôle ........................................................................................ 32 II.3.4 Le dispositif Pôle-pôle ............................................................................................... 33 II.3.5 Le dispositif Pôle-dipôle............................................................................................ 34 II.3.6 Le dispositif Gradient ................................................................................................ 36 II.3.7 Conclusion sur les types de dispositifs ...................................................................... 38 II.4 Applications....................................................................................................................... 40 II.5 Quelques cas d’Étude ........................................................................................................ 41 II.6 Conclusion......................................................................................................................... 44 Chapitre III : Propriétés électriques des roches et des matériaux III.1 Introduction ...................................................................................................................... 46 III.2 Généralités sur les propriétés électriques des roches et des matériaux ............................ 46 III.3 Profondeur d’investigation............................................................................................... 50 III.4 Paramètres geoélectriques ................................................................................................ 52 III.4.1 Principe d’équivalence ............................................................................................. 54 III.4.2 Principe de suppression ............................................................................................ 54 III.5 Conclusion........................................................................................................................ 55 Chapitre IV : Traitement, inversion et interprétation des données de tomographie électrique IV.1 Introduction...................................................................................................................... 57 IV.2 Traitement et interprétation des données ......................................................................... 57 IV.2.1 Théorie...................................................................................................................... 58 IV.3 Concept d’inversion en géophysique ............................................................................... 60 IV.3.1 Méthodologie de l’inversion .................................................................................... 62 IV.3.2 Inversion des données dans Res2Dinv ..................................................................... 62 IV.3.3 Élimination des mauvaises mesures......................................................................... 65 IV.4 Paramètres utilisés lors de l’inversion ............................................................................. 65 IV.5 Modèles synthétiques....................................................................................................... 67 IV.5.1 Théorie ..................................................................................................................... 67 IV.6 Conclusion ....................................................................................................................... 68 III Chapitre V : Modèles synthétiques V.1 Simulations de pseudo-sections ........................................................................................ 70 V.1.1 Première Partie........................................................................................................... 70 V.1.2 Résultats..................................................................................................................... 71 V.2.1 Deuxième Partie......................................................................................................... 79 V.2.2 Méthodologie............................................................................................................. 79 V.2.3 Modélisation synthétique........................................................................................... 79 V.2.4 Résultats synthétique ................................................................................................. 83 V.2 Conclusion......................................................................................................................... 88 Chapitre VI : Applications de la tomographie électrique VI.1 Matériel d’acquisition et traitement des données............................................................. 90 VI.2 Instrumentation ................................................................................................................ 90 VI.2.1 Description du résistivimètre.................................................................................... 90 VI.3 Application de l'imagerie électrique 2D pour la caractérisation du sol à Tiaret (NordOuest de l’Algérie) ................................................................................................................... 94 VI.3.1 Introduction .............................................................................................................. 94 VI.3.2 Géologie et hydrogéologie de la zone d’étude ......................................................... 95 VI.3.3 Matériels et méthodes............................................................................................... 97 VI.3.3.1 Méthodologie d’acquisition des données d'imagerie 2D....................................... 97 VI.3.4 Traitement des données d'imagerie 2D .................................................................... 98 VI.3.5 Résultats et discussion............................................................................................ 100 VI.3.5.1 Interprétation des résultats de tomographie électrique ..................................... 100 VI.3.6 conclusion............................................................................................................... 102 VI.4 Application de la tomographie électrique pour la détection des cavités souterraines (Exemple de la ville de Tolga) ............................................................................................... 103 VI.4.1 Introduction ............................................................................................................ 103 VI.4.2 Méthodologie ......................................................................................................... 104 VI.4.3 Résultats et discussions .......................................................................................... 105 VI.4.4 Investigations géotechniques.................................................................................. 109 VI.4.5 Conclusion.............................................................................................................. 109 Conclusion générale Conclusion générale et perspectives ...................................................................................... 112 Bibliographie.......................................................................................................................... 115 IV Annexe Utilisation du programme Res2Dinv...................................................................................... 126 Utilisation du programme Res2Dmod.................................................................................... 128 Description du clavier de resistivimètre SARIS .................................................................... 130 Paramètres d’inversion .......................................................................................................... 133 |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut | Emplacement | |
|---|---|---|---|---|---|
| TH/0783 | Thèse de doctorat | BIB.FAC.ST. | Empruntable | Salle de mémoires et de théses |
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