ESSAIS CROSS-HOLE

L'objectif des essais Cross-Hole est de déterminer les modules dynamiques des diverses couches du sous-sol. Pour cela, on détermine les vitesses de propagation des ondes sismiques de compression, ou ondes P, et de cisaillement, ou ondes S, dans les différentes couches.

GENERALITES

L'expression mathématique des paramètres dynamiques est une fonction, pour un matériau donné, de la masse volumique r (kg/m3) et des vitesses de propagation des ondes sismiques de compression, ou onde P de vitesse Vp, et de cisaillement, ou onde S de vitesse Vs, exprimées en m/s. Ces ondes correspondent aux déformations de compression et de cisaillement du milieu élastique en faibles déformations. Les vitesses sont reliées par les paramètres dynamiques du milieu qui sont les suivants :

• coefficient de Poisson : n = (Vp²-2.Vs²)/2.(Vp²-Vs²)

• module de compression (MPa) : E = 2.r.Vs².(1+n)

• module de cisaillement (MPa) : G = r.Vs²

PRINCIPE

Le mode opératoire consiste à exécuter des mesures de vitesses entre deux ou plusieurs forages. On émet un signal à un niveau déterminé dans un forage et on réceptionne ce signal au même niveau dans un ou plusieurs forages voisins. Les signaux à l'émission et à la réception sont enregistrés simultanément. La détermination des temps de propagation des ondes P et S entre l'émission et la ou les réceptions permet de calculer les vitesses des ondes P et S, connaissant les distances séparant les points d'émission et de réception.
La réalisation des essais cross hole dans trois forages alignés permet de disposer de 3 manières de pointer des temps d'arrivée des ondes P et de 4 manières de pointer des temps d'arrivée des ondes S (panneaux et cross-corrélation).

MATERIEL DE MESURE

Le matériel de mesure utilisé par ME2i est constitué des éléments suivants :

• sondes émettrices réversibles (chocs vert le haut et vers le bas) équipées d'un capteur pour le pointé de l'origine des temps ;

• sonde émettrice pour forages obliques et horizontaux ;

• sondes réceptrices équipées de capteurs triaxiaux (géophones ou accéléromètres) ;

• enregistreurs numériques très rapides pour la mesure et le stockage des signaux ;

• matériel de mesures d'inclinomètrie (distance entre points d'émission et de réception).

FORAGES

Les résultats des mesures cross-hole dépendent avant tout du tubage et de la qualité du scellement. Le couplage tube PVC-terrain est primordial et détermine la qualité des signaux. Le tube doit avoir un bouchon de pied et doit être couplé au terrain par un scellement annulaire réalisé par une injection du coulis de ciment par le bas (par tube plongeur).

REFERENCES

Les articles ou les notes suivantes sont disponibles sur demande :

• Sismique fréquentielle appliquée aux contrôles de massifs argileux, contrôles d'injection et contrôles de pieux

• Forage géophysique : une technique associant forages de génie civil et géophysique de surface

ME2i, l’expérience de la mesure physique au service du sol et des structures