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7/24/2019 Principes de La Methode Electrique
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Licence professionnelle : Gotechnique et minesCours de gophysique
Mthodes potentielles:
Mthodes lectriques
Pr. Hssaisoune
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Utilises en gophysique applique
essentiellement pour la prospection minire,l'hydrogologie, le gnie civil et l'archologie.
L'ensemble de ces mthodes peut tre class
en fonction de la source utilise :sources artificielles ou actives! :
" #esures de rsistivit
" $olarisation $rovoquesources naturelles ou passives! :
" $olarisation %pontane
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1- Definitions
La conductivit lectrique (et son inversela rsistivit lectrique) reprsente lacapacit de la matire mettre enmouvement les charges libres sous l'actiond'un champ lectrique.
C--dDplacement de charges lectriques (ionslectrons) ! conduction " chaleur
I- Mthode de rsistivit lectriques
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Elles sont bases sur la mesure du potentiel
lectrique gnr par linjection dun courantcontinu (DC) dans le sol.
1- Definitions
La rsistance mesure lopposition au passage
dun courant lectrique, et peut permettre de
caractriser un matriau.
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2- rincipe de mesure
&nection d(un courant )* entre *+ et *#esure du potentiel entre $+ et $
Le potentiel est fonction de la distribution de la
rsistivit du soussol et du courant loi d(-hm!
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1!1! L" loi d#$hm
% & '(I
La rsistance # dpend de lagomtrie du matriau$ pour unc%lindre de section & et delongueur L
& %!)(L est la rsistivit dumatriau.
La loi dOhm stipule que la rsistance lectrique est donne par le
quotient du potentiel V appliqu aux bornes dun matriau par le
courantI qui circule, soit
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1!1! L" loi d#$hm
VI
Rsistance: R ! "
L
E #
$
IV
% $
Rsisti&it:
R'$
L! ".m
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(otons que la loi dOhm sous la )orme
e*prime + lquation ci dessus est une
)orme simpli)ie de la )orme gnrale quisecrit:
E .-
#
o:
J est la densit de courant: J= I! (!mp"rem#)$
% est le champ lectrique E V/L 0Volt/m1
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2i on rcrit la loi dOhm pour le c3lindre on a:
V = &I
%' = & J!
E &!' .J
&!'
%J ! ".m
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E*emple de calcul :
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%sistivit des roches et minr"u*Dans les sdiments et roches sdimentaires, la rsistivit est
gnralement plus faible. Plus ces roches sont vieilles, tasses et
profondes, plus la porosit diminue et la rsistivit est leve. En
fait, le facteur dterminant de la rsistivit dun sol est la teneur en
eau. La formule dArchie relie laa et la teneur en eau.
a= a* +*-m-n
Avec w : rsistivit de leau contenue dans les pores
: porosit efficace et m le facteur de cimentation
S : la saturation et n = 2a et m on les retrouve dans le tableau dArchie
La rsistivit de leau frache est denviron !" # m, alors $ue celle
de leau de mer est de ".% #m.
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%sistivit des roches et minr"u*
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%sistivit des roches et minr"u*
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#sistivit apparente
Distri+ution du potentiel: milieu infini,homogne et isotrope
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Distri+ution des lignes de cour"nt etquipotentielles .dip/le d#in0ection
Lignes de courant et quipotentielles
Le courant circule
dans le sol dunelectrode de courant lautre. La densitde courant est plus
*orte prs de lasur*ace quenpro*ondeur.
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Distri+ution des lignes de cour"nt etquipotentielles .dip/le d#in0ection
On remarque dabord queles lignes de courant
0pointilles1 sont de plus
en plus loignes les unes
des autres + mesure quonsloigne des lectrodes 0la
densit de courant
diminue1. On remarque
galement que les lignes de
&oltage changent de signe
au milieu de la gomtrie.
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%sistivit "pp"rente
La rsistivit apparente est la valeur dersistivit obtenue sur le terrain partir durapport +,.
lle rsulte de la contribution volumique detoutes parcelles du milieu travers par lecourant mis en *onction de la distance la
source./i le sol est homogne la rsistivit apparente
est gale la rsistivit intrinsque.
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Mesure de l" rsistivit "pp"rente
our mesurer l"rsistivit du sol, onutilise un qu"drip/le,
form d#un dip/led#in0ection de cour"ntet d#un dip/le pour l"mesure de l"
diffrence depotentiel '!
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0ntration en *onction de lcartement deslectrodes de courant
12 3 de tout lecourant circulesur unepro*ondeur
in*rieure lasparation deslectrodes.
0our augmenterla pntrationon augmente lasparation des
lectrodes.
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Dispositi*s communment utiliss
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Dispositifs et "v"nt"ges
Le dispositif enner :%ecomm"nd pour les structures hori3ont"les4
rofondeur d5investig"tion plus f"i+le que celle du Dip/le-Dip/le et du enner-6chlum+erger 4Le nom+re de points 7 l5"cquisition est infrieur 7 celui du Dip/le-Dip/le et duenner-6chlum+erger4 cet effet se f"it surtout sentir sur les +ords
Le dispositif enner-6chlum+erger :%ecomm"nd 7 l" fois pour les structures hori3ont"les et vertic"les4rofondeur d5investig"tion est d5environ 18 9 plus leve qu5"vec le ennerLe nom+re de points 7 l5"cquisition est plus gr"nd que pour le enner m"isinfrieur 7 celui du Dip/le-Dip/le
Le dispositif Dip/le-Dip/le :%ecomm"nd surtout pour les structures vertic"les4
rofondeur d5investig"tion plus gr"nde que pour le enner et enner-6chlum+ergerLe nom+re de points 7 l5"cquisition est plus gr"nd que pour le enner et leenner-6chlum+ergercessite des "pp"reils sensi+les et un +on coupl"ge des lectrodes "vec le solpeut ;tre utilis pour de l"
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Dispositi*s et avantagesLe dispositif /le-Dip/le :dispositif "symtriques pouv"nt crer des "rtf"ctsprofondeur d5investig"tion intermdi"ire entre le Dip/le-Dip/le etle /le-/le
sensi+le "u +ruitncessit de mettre une lectrode 7 l5infini
Le dispositif /le-/le :profondeur d5investig"tion l" plus profondef"i+le rsolutionncessit de mettre deu* lectrodes 7 l5infinitrs sensi+le "u +ruitsurtout utile en
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Dispositi*s
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Conseils pratiques
-=n prsence d5un terr"in +ruit et s"ns "ucune conn"iss"nce pr"l"+le de l" gomtriedu corps 7 tudier, utiliser de prfrence un dispositif enner-6chlum+erger! Cedispositif peut 7 l" fois ;tre utilis en recherche gologique 7 gr"nde chelle, en
hydrogologie, en gnie-civil, en "rchologie et pour des pro+lmes d5environnement!
-6i l5on recherche des structures vertic"les d"ns une 3one qui n5est p"s trop +ruite,"vec un rsistivimtre est "sse3 sensi+le et un +on cont"ct "vec le sol, il estrecomm"nd d5utiliser un dispositif Dip/le-Dip/le! Ce dispositif peut p"r e*empleconvenir en "rchologie, en gophysique minire et en gnie-civil!
-Lorsqu5il s5"git de mettre en vidence des structures hori3ont"les, si votre terr"inn5est p"s trop +ruit et que vous dispose3 de peu de temps, utiliser un dispositifenner!=nfin, en
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L#e*plor"tion vertic"le du sol : les sond"ges
On a &u que pour un sous%sol homog4ne et isotrope, il
est possible de trou&er la rsisti&it du milieu eninjectant du courant et en mesurant le 5V ainsi cr.
la rsisti&it 6 se trou&e par la relation:
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4usquici nos calculs de la rsistivit du sol
se sont bass sur lh%pothse dun sous-solhomogne et isotrope.
Or, il nen est rien en ralit.
Le but de la prospection lectrique est justement de
permettre au goph3sicien de se )aire une image de la
structure et des htrognits du sol.
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Le5amen de sous-sols htrognes vanous amener d*inir la notion dersistivit apparente (6a).
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6ond"ge lectrique : rp"r"tionde l" mission et l" mise en >uvre
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Interprtation de sondagelectrique &ertical 02EV1
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nterprtation de /ondage lectrique7deu5 couches
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nterprtation de /ondage lectrique7trois couches
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/ondage lectrique7 quivalence
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/ondage lectrique7 quivalence
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/ondage lectrique7 suppression
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/ondage lectrique7 suppression
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?omogr"phie de rsistivit .?%
0rincipe de mesure 0ro*ilage et sondage simultans
#eprsentation 7 pseudo-section mage du modle de rsistivit 7 inversion des
mesures
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Le sondage lectrique est une mthode d7e*ploration
du sous%sol qui repose sur la mesure de la rsisti&it
lectrique 0Ohm.m1. 8elle%ci caractrise la capacit du
courant lectrique a circuler dans le milieu naturel : sa
connaissance permet d7apprhender la structure et la
lithologie du sous%sol.
L7injection d7un courant d7intensit connue et la
mesure de la distribution du potentiel lectrique, nous
donnent une estimation de la rsisti&it apparente 06a1
du sous%sol.
9rincipe de mesure : mme que 2.E.V
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9rocdure de mesure
Instruments de mesure:
;n s3st4me d7acquisition : qui contient les protocoles de mesure,
;n rsisti&im4tre qui mesure la rsisti&it apparente du milieu,
;ne batterie de -
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;n c>ble qui relie une
lectrode a une prise
?@ lectrodes en acier ino*3dable,
@ c>bles 0jaunes1 pour relier les
lectrodes au s3st4me
d7acquisition, a&ec leurs bobines,
8onnecteurs de c>bles,;n c>ble pour relier le
rsisti&imetre a la centrale
d7acquisition.
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9rotocole de mesure
La centrale dacquisition, gr>ce a une batterie de
-bles sont connectes et toutes les lectrodes
peu&ent jouer, tour a tour, le rle $, A, B ou (.
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0ro*ilage et sondage simultans
.enn
er
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9rincipe de construction d7une pseudo%section pour la
con)iguration Cenner
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0#C9D:# D ;##&0IJ:
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onitoring din*iltration
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Levs en mer