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7/22/2019 document de sismique.pdf

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La Prospection Sismique

Ondes lastiques Couches gologiques

1) Source active

2) Propagation dans le sol

3) Enregistrement de nombreux capteurs

DDtection des interfaces entre deux milieuxtection des interfaces entre deux milieux

avec des propriavec des propritts physiques diffs physiques diffrentesrentes.


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La Prospection Sismique: la trace sismique


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Front donde / Rayons sismiques

Front donde: particules vibrant en phase / dformation identique

Rayons: trajectoires perpendiculaires au front donde

== direction de propagationVitesse de propagation / temps de propagation

Traces sismiques informations sur les couches gologiques: vitesse, paisseur


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Les diffrentes types dondes: ondes de volume

Onde P

Onde S

Les ondes P (ou Ondes primaires) :

Ce sont des ondes de compression (ouondes longitudinales). Ce sont les plus

rapides ( 6 km/s prs de la surface).

Les ondes S (ou Ondes secondaires) :

Ce sont des ondes de cisaillement (ou

ondes transversales). Elles ne se

propagent pas dans les fluides. Elles

sont plus lentes que les ondes P (ensurface de l ordre de 4 km/s).


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Les diffrentes types dondes: ondes de surface

Les ondes de Love.

Elles rsultent de l'interfrence entre

des ondes S.

Elles dplacent le sol d'un ct l'autre dans un plan horizontal

perpendiculairement sa direction de

propagation. Onde deLove

Les ondes de Rayleigh.

Elles rsultent de l'interfrence entre des

ondes P et S. Ce sont des ondes elliptiques

rtrogrades polarises dans le plan

vertical.

Onde de

Rayleigh


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En sismique: utilisation des ondes P

Onde P

Les ondes P (ou Ondes primaires) :

Ce sont des ondes de compression (ouondes longitudinales). Ce sont les plus

rapides ( 6 km/s prs de la surface).

Ondes de surface = bruit

Ondes S arrivent plus tard et sont moins bien enregistres. Elles

peuvent tes analyses si enregistres par un quipement spcial.


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Les vitesses sismiques

Vitesse=f(paramtres lastiques, densit)

Dtermination vitesse sismique

Gologie du terrain

3

4+=

K

Vp


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Loi de Snell-Descartes

2

2

1

1 sinsin

V

i

V

i=

Onde incidente Onde rflchie

Onde transmise

Milieu V1

Milieu V2

Interface

i1 i1

i2

La loi nous donne les relations angulaires entre les rais incidents, rflchies

et rfractes.

Changement propritsphysiques


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Ondes Coniques

ic

Onde coniqueV2

V1

Si V2>V1, il existe un angle critique:


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Ondes Coniques

ic

Onde coniqueV2

V1

2

1sinV

Vi

c

=

Si V2>V1, il existe un angle critique:

Il existe donc un angle i1 = ic au-del duquel il ny a plus donde transmise.

Pour i1 = ic, i2 = 90, londe est une onde rfracte appele onde conique.


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Les ondes sismiques

Onde directe

Onde

conique

Onderflchie

Onde transmise

Ondes coniques Sismique rfraction


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Dispositif d acquisition

Dimension du dispositif = f(profondeur des interfaces imager)

Source: marteau, camions, explosion

fonction de la largeur du dispositif et

de la nature des terrains Gophone: aimant permanent + bobine

courant lectrique


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Mthodes d interprtation

Rflecteur plan :


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Rflecteur plan :

Onde directe:

1V

xt=


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Rflecteur plan :

Onde directe:

Onde conique: distance critique

1V

xt=


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Rflecteur plan :

Onde directe:

Onde conique:

1V

xt=

12

cos2

V

ih

V

xt c+=


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Rflecteur plan :


18/37


Rflecteur plan :


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Rflecteur plan :

V1, V2, h


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Rflecteur plan :

1/V1

1/V2

to1) Dterminer V1

2) Dterminer V2

3) Dduire ic

4) Dduire h


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Rflecteurs plans :

=

+=1

1

cos2n

k k

kk

n V

ih

V

xt

n

k

kV

Vi =sin


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Rflecteur pent :Lacquisition se fait dans les deux sens et permetde dtecter un pendage


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Un tir de sismique rfraction est effectu le long d'un profil de 50 m. Laposition des 12 gophones (x) et le temps d'arrives des premires ondes

(t) sont indiqus dans le tableau ci-dessous.

x (m) 1 3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50t (ms) 2.0 6.0 10.0 20.0 23.0 25.5 28.0 30.5 33.0 35.5 38.0 40.5

Le tir inverse donne les mmes rsultats.

1) Reporter sur un graphique les temps d'arrives en fonction de la position desgophones. A combien d'ondes diffrentes les premires arrives correspondent-

elles ? Combien de couches gologiques pourront donc tre caractrises ?

2) Donner la vitesse des ondes P de chacune des couches identifies. Dduire

l'paisseur de la premire couche.

3) Quel est le pendage de l'interface entre les 2 premires couches ?


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Rflecteur plan :

Onde directe:

Onde conique:

1V

xt=

12

cos2

V

ih

V

xt c+=


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Tir amont:

11

coscos2)sin(

V

ihi

V

xt cc

++=

Tir aval:

11

coscos2)sin(

V

iHi

V

xt cc

+=

+


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1) Dterminer V1

2) Dterminer les vitesses

apparentes Ve et Vr

3) Dterminer ic et %

4) Dterminer V2

5) Dterminer h et H

Tir en E Tir en R


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Couche cache :


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Couche vitesse lente :


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Couche oscillante : mthode plus-moins

Hypothses:

Pendage local faible pour que les

rayons se croisent en R avec langle

critique.Relief du rflecteur faible devant la

profondeur

Profondeur sous R

ic


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Couche oscillante :


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Couche oscillante :

DSSPLUS ttt 221 +=

1) Dterminer V1

2) Dterminer tMINUS V2

3) Dduire ic

4) Dterminer tPLUS tD hD


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La sismique rfraction

Offset dans les couches :


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Modlisation


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Exemples

Exemple terrasses alluvionnaires

(Napo Valley)


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On considre un terrain deux couches horizontales:H1=4 m V1=700 m/S

H2=15 m V2=1950 m/S

V3=2500 m/s

1) Trouver partir de quelle distance la premireconique est enregistre.

2) Trouver partir de quelle distance la deuximeconique est enregistre.

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