Techniques

Aéroporté - Héliporté
  Électromagnétisme héliporté - GPRTEM
  Aéromagnétisme - HeliMAGer
  Géoradar héliporté
  GRS-10 : Système radiométrique
  Système électromagnétique VLF

Marin

  Bathymétrie
  Courantométrie
  Échantillonnage des sédiments et d'eau
  Magnétométrie marine
  Positionnement GPS
  Profilage géologique marin
  Sonar à balayage latéral

Terrestre
  Diagraphie
  Électromagnétisme
  Gravimétrie
  Magnétométrie
  MASW
  Mesure de bruit et vibrations
  Microsismique NDT
  Potentiel électrocinétique (SP)
  Radar géologique
  Radiométrie
  Résistivité électrique
  Sismique en forage
  Sismique réflexion
  Sismique réfraction
  Sismique résonnance (TISAR)
  Tomographie électrique
  Tomographie sismique
  Tomographie radar
  Ultrasons



Géophysique GPR International inc. est un chef de file en matière de capacité à résoudre les différents problèmes de nos clients grâce à l'impressionnante diversité d'équipements géophysiques que nous possédons, nous permettant de travailler sur l'eau, sur terre et même dans les airs.  En fait, nous sommes capable de vous fournir n'importe quel service géophysique qui serait nécessaire à vos besoins.  Géophysique GPR excelle autant dans la géophysique des ondes acoustiques, associée le plus souvent aux méthodes classiques telles que la sismique réfraction qu'à celles des ondes électromagnétiques.


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Aéroporté - Héliporté

GPRTEM : Système héliporté TDEM

Spécifications du GPRTEM:
  • Moment dipolaire de 600 000 Am2;
  • Diamètre de l'émetteur: 13 m;
  • Impulsion alternatif de forme demi-sinusoïdale de 4 ms
    avec un temps mort de 12,667 ms;

  • Récepteur à composante verticale (dBz/dt) situé
    au-dessus de l’émetteur;

  • L'enregistrement complet de la forme d'onde pour
    traitement;

  • Taux d'échantillonnage: 240 kHz (4000 échantillons par
    demi-cycle);

  • Sortie finale à 10 Hz;
  • Le Bz calculé est également fourni;
  • Fenêtres typique utilisé : 14 Ontime et 40 Offtime;
  • Poids total de 450 kg;
  • Génératrice isolée électriquement de l'hélicoptère située
    sur l'émetteur;

Le système GPRTEM peut être utilisé conjointement avec un gradiomètre horizontal (ou un magnétomètre standard) et un système radiométrique.


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HeliMAGer : Gradiomètre magnétique tridimensionnel héliporté

Géophysique GPR a développé un gradiomètre magnétique tridimensionnel héliporté pour des levés à garde au sol serré.

L’avantage principal de notre technique est que le champ magnétique reconstruit à partir des gradients horizontaux a une meilleure résolution que la mesure du champ magnétique traditionnel. En règle générale, on estime que cette méthode peut augmenter la résolution d’environ 30 à 33 % (Hardwick, 1997) et donc une économie substantielle sur le coût global du levé.

La prise de mesures de gradient permet de s’affranchir en bonne partie de l’erreur sur la composante temporelle appelée effet diurne, puisque les gradients ne sont pas affectés par celui-ci. Les levés gradiométriques s’affranchissent donc de l’obligation d’une station de base.

HeliMAGer est un donc un système de choix pour tout levé magnétique héliporté à garde au sol serré de haute résolution.

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Géoradar héliporté

La conception de projets hydroélectriques requiert de nombreuses études couvrant plusieurs aspects. Les études reliées aux rapides sont parmi les plus difficiles à réaliser pour des considérations de sécurité. Pour réaliser des levés bathymétriques qui ne peuvent être faits de façon conventionnelle, le géoradar héliporté devient souvent la seule alternative.

Géophysique GPR a une expertise unique dans le domaine du géoradar héliporté.  Nous sommes l'une des premières compagnies au monde à utiliser cette technique pour les besoins du génie civil, notamment pour la construction des digues et barrages à la Baie James (Grand Nord Québécois) au début des années 1990.


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GRS-10 : Système radiométrique

Le système radiométrique GRS-10 de Pico Envirotec Inc. est un spectromètre intelligent à rayons gamma constitués de quatre cristaux (16.8 L) de NaI (Tl). L’utilisation du spectromètre GRS-10 est très répandue dans l’industrie de l’exploration géologique et géophysique ainsi que dans la surveillance d’installation nucléaire.  Il utilise de manière efficace les avantages de derniers résultats de recherches de plusieurs années dans le domaine d’électronique de haute technologie, d’algorithme de stabilisation linéaire, et de protocole de communication.

L’indépendance de ses cristaux, de son système d’auto calibration et de sa stabilité thermique, rend le GRS-10 totalement automatisé. Ceci diminue grandement le temps et la fréquence des calibrations accélérant ainsi l’exécution des levés géophysiques héliportés. De plus, le système GRS-10 procure une excellente résolution et fiabilité des mesures de radiométrie de rayons gamma.

Due à sa grande précision, fiabilité et facilité d’utilisation, le spectromètre GRS-10 est un excellent choix à tout levé géophysique héliporté.


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VLF : Système électromagnétique à très basse fréquence

Le système électromagnétique à très basse fréquence Herz TOTEM-2A à canaux multiples de RMS Instruments est un dispositif principalement utilisé dans l’interprétation de larges structures géologiques telles que failles et conducteurs de surface.

Le TOTEM-2A détecte les ondes électromagnétiques de très basse fréquence (de 15 à 25 kHz) provenant d’antennes de navigation et de communication pour sous-marins. Ce système VLF mesure les variations du champ total et des composantes verticales de la quadrature.

De plus, à l’aide des données prises par le système TOTEM-2A, il est possible sur demande, de cartographier la résistivité du sol en surface de la zone du levé géophysique héliporté.

Due à sa simplicité, à sa petite taille et sa facilité d’utilisation, le système Herz TOTEM-2A est un excellent ajout à tout levé géophysique héliporté.


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Marin

Bathymétrie

Pour mesurer la topograhie des fonds submergés, la bathymétrie utilise l'émission d'ondes acoustiques (de 30 à 200kHz) pour déterminer la hauteur de la colonne d'eau. Un système de bathymétrie complet comprend une embarcation, un bathymètre (analogue ou numérique) et un système de positionnement (DGPS ou RTK). Les données sont géoréférencées en temps réel et enregistrées sur un ordinateur portatif dans le bateau.

Les systèmes simple et multi faisceaux sont disponibles. Le simple faisceau est utilisé pour sonder les petit lacs et rivières peu profondes, où l'accès est difficile. Le multi faisceaux est utilisé dans les grands ports, lacs et en haute mer car il balaie le fond sur une largeur jusqu'à 10 fois la profondeur.

Le géoradar peut aussi être utilisé pour faire la bathymétrie dans les cas où l'eau n'est pas accessible par bateau (ex. rapides) ou sur la glace.

Applications :

  • Produire des modèles numériques du fond marin pour les besoins d'ingénierie (ex. tracés de tunnel / pipeline / pont, etc.)
  • Levés hydrographiques
  • Contrôle de dragage
  • Études géotechniques


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Courantométrie

La courantométrie mesure avec précision la direction et la vitesse du courant d'eau dans les larcs, rivières ou en mer.  Géophysique GPR possède plusieurs différents types de courantomètre, pour les différentes conditions d'eau.

Le courantomètre « S-4 » de Inter-Ocean est capable de mesurer avec haute précision, la vitesse et la direction du courant ainsi que la profondeur à intervalles de 6 minutes pendant plusieurs journées.  Il peut donc fournir un profil vertical de vitesse de courant.

Applications :

  • Réaménagement des ports ou havres;
  • Études géotechniques;
  • Études environnementales.


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Échantillonnage des sédiments

L'échantillonnage du fond marin s'effectue en deux étapes : tout d'abord le positionnement à l'aide d'un GPS puis le lancement de l'échantillonneur.  Géophysique GPR possède deux types d'échantillonneur, le "Benthos" et la "benne preneuse".  Le "Benthos" utilise des tubes en acétobutyrate de cellulose permettant, avec un minimum de remaniement, de sortir des carottes de sédiment jusqu'à 2 mètres d'épaisseur en utilisant un tube de plastique.  La "benne preneuse" comprend une paire de mâchoires qui se ferment en touchant le fond, ramassant ainsi les sédiments de la surface du fond.  Les échantillons sont emballés dans des sacs étanches et bien identifiés pour les analyses requises.

Échantillonnage de l'eau

L'échantillonnage de l'eau se fait de façon similaire à celle des sédiments.  Les échantillons sont placés dans des bouteilles stériles,  étanches et bien identifiées, prêts à être envoyés au laboratoire.  Un appareil qui mesure la température, la conductivité, et la salinité de l'eau peut aussi être utilisé pour des besoins variés.

Applications :

  • Études environnementales
  • Réaménagement des ports ou havres
  • Études géotechniques


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Magnétométrie marine

Les variations locales du champ magnétique sont souvent causées par les objets contenant du fer ou d'autres métaux magnétiques. Il est alors possible de repérer des objets se trouvant submergés, et en rattachant les valeurs par le positionnement GPS, de créer des cartes des variations du champ magnétique.

Les levés de magnétométrie marine sont produits avec un magnétomètre spécialement conçu pour les travaux marins. Il s'agit d'un «poisson» tiré avec un câble et par une embarcation, contenant un senseur de type «précession protonique ou Overhauser».

L'instrument mesure la valeur du champ magnétique total.

Applications :

  • Exploration minière
  • Études géologiques
  • Repérage des objets submergés sous le fond marin


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Positionnement GPS

Dans le secteur du marin, le positionnement en temps réel est toujours requis, car il n'y a pas de référence fixe sur l'eau. Aujourd'hui, le système GPS est utilisé à 99% par l'industrie. La précision minimale requise dans le positionnement horizontal en temps réel pour les levés marins est de +/- 2 mètres.

Chez GPR, les systèmes DGPS (Differential Global Positioning System) sont utilisés pour les levés marins. Ces systèmes se servent d'un signal radio provenant d'une station de base, qui corrige la position pour donner une précision de l'ordre de +/- 1 mètre, en temps réel.

Géophysique GPR possède aussi un système RTK « Real-time Kinematic » qui permet de faire des levés avec une précision de +/- 5 cm en trois dimensions, aussi en temps réel. Cela représente la fine pointe de la technologie aujourd'hui.

Applications :

Essentiel pour chaque projet de marin, pour permettre de se positionner.

Le système RTK peut aussi servir comme marégraphe pour corriger les données bathymétriques dans les zones avec de la marée.


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Profilage géologique marin

Le profilage marin permet de détecter des interfaces entre les couches de sédiments et/ou de roc sous le fond marin. La technique est basée sur les principes de la sismique réflexion; envoi d'une onde sismique dans le fond marin et l'écoute des ondes reflétées par des couches géologiques.

Il existe deux types d'équipement pour faire le profilage marin. Le «Sub Bottom Profiler» ou «Chirp» sont des poissons intégraux qui sont traînés dans l'eau par un câble derrière le bateau. Ces systèmes fonctionnent à haute fréquence permettant d'atteindre une haute résolution verticale.

Pour le deuxième système, il s'agit d'un «streamer» d'hydrophones et d'une source d'énergie séparée. La source est souvent un «airgun» qui génère des fréquences moyennes (500 Hz). La résolution est donc moins élevée mais la pénétration est supérieure. Les ondes reflétées sont captées par les hydrophones et enregistrées par un sismographe.

Dans certaines situations, le géoradar peut être utilisé sur l'eau pour remplacer les appareils précédemment mentionnés. Le géoradar fonctionne bien seulement dans les conditions d'eau douce peu profonde où la pénétration requise n'est pas trop grande.

Applications :

  • Études environnementales
  • Études géotechniques (tracés de tunnel, pipeline, pont, etc.)


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Sonar à balayage latéral

Les levés de sonar à balayage latéral permettent d'obtenir des imageries acoustiques du fond marin ou de la partie immergée d'ouvrages tels des digues et des barrages, à partir d'ondes acoustiques. L'avantage de cette méthode est d'obtenir des images similaires à celles des photographies aériennes montrant des changements topographiques et la nature des objets immergés présents indépendamment de la turbulence ou de la turbidité de l'eau.

Géophysique GPR utilise des équipements sonar de la compagnie Klein Inc., connue comme le leader mondial dans la fabrication des systèmes de sonar à balayage latéral. Les données sont enregistrées de façon numérique, il est alors facile de créer des mosaïques de sonar qui couvrent une grande surface sous-marine.

Applications :

  • Repérage des obstacles / objets sur le fond des cours d'eau
  • Classification générale des sédiments se trouvant sur le fond
  • Inspection générale (à grande échelle) des ouvrages sous-marins tels que des pipelines, ponts, barrages etc.


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Terrestre

Diagraphie

Les levés géophysiques à partir de trous de forages peuvent jouer un rôle important pour les études environnementales, ainsi que dans l'évaluation des ressources en eau souterraine, de même que pour des études géotechniques.  Geophysique GPR possède plus de 20 ans d'expérience dans les mesures diagraphiques.
Voici une liste des outils qui sont disponibles:

  • Radar en forage
  • Sismique
  • Diamétreur ou « caliper »
  • EM-39
  • Polarisation spontanée (SP): 
  • Résistivité de type « Single-Point » (SPR)
  • Résistivité classique
  • Rayonnement Gamma
  • Diagraphie de densité (Gamma-Gamma)
  • Diagraphie de porosité (Thermal Neutron)

Les utilisations principales sont:

  • La caractérisation des failles et des fractures;
  • L'imagerie de karstifications;
  • La détection de cavités;
  • L'évaluation de l'épaisseur d'aquifères;
  • La délimitation des intrusions d'eau saline;
  • L'acquisition in situ des propriétés mécaniques du roc et des dépôts meubles;
  • L'imagerie des zones de fractures;
  • Localisation précisée des fissures dans le roc et mesure de leur ouverture;
  • La délimitation  des différentes strates dans sol et dans les dépôts meubles;
  • Faire la cartographie et le suivi de panaches de contamination;
  • La détermination de la qualité relative de l'eau souterraine; 
  • La  localisation des zones davantage perméables dans la stratigraphie.


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Les méthodes électromagnétiques

Les investigations électromagnétiques constituent un vaste domaine de la géophysique.  Elles regroupent une multitude d'instruments fonctionnant tous sur les mêmes principes mais ayant certaines différences quant à l'acquisition des données et leur traitement. 

Le principe de l'électromagnétisme repose sur l'utilisation d'une boucle dans laquelle circule un courant électrique.  Cette boucle, par le passage du courant, créera un champ magnétique qui entraînera à son tour l'apparition d'un champ secondaire dans le sol qui tend à éliminer l'influence du champ primaire créé dans la boucle.  Ce champ secondaire est ensuite mesuré et analysé de différentes manières selon les applications.

Applications :

  • La détection d'objets métalliques enfouis
  • La cartographie de nappe de contaminants
  • La recherche en eau souterraine
  • L'exploration minière avec des instruments héliportés
  • Et plusieurs autres applications reliés au secteur de l'environnement.


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Gravimétrie

La gravimétrie est une méthode de prospection géophysique qui permet de déterminer des anomalies de densité dans le sous sol. Les levés sont effectués avec des gravimètres du type Lacoste & Romberg ou Scintrex et sont toujours accompagnés d'un levé topographique à haute précision.

Applications :

  • Cartographie géologique (levés régionaux)
  • Exploration de pétrole
  • Détection de gisement métallique
  • Détermination de l'épaisseur des alluvions dans une vallée
  • Recherche archéologique
  • Travaux publics (détection de cavité)


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La méthode magnétique

Cette méthode est dite passive car elle mesure les variations naturelles du champ magnétique terrestre sans tenter de le modifier ou de l'amplifier.  Elle est utilisée dans un milieu sans ou avec peu d'infrastructures urbaines. 

Applications :

  • Localisation d'objets ferromagnétiques enfouis
  • En archéologie
  • Exploration minière
  • Structures géologiques


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Le MASW

La méthode sismique MASW permet calculer la distribution des vitesses de cisaillement (Vs) dans les sols et le roc sous formes de sondages 1D ou de profils 2D. 

Applications :

  • Calcul de la valeur Vs30 pour déterminer la catégorie d'emplacement (CNBC 2005)
  • Localisation de sols lâches
  • Localisation d'argiles sensibles
  • Structures géologiques


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Mesures de bruit et vibrations

Depuis 1974, Géophysique GPR International mesure et analyse les vibrations et le bruit afin de réduire l'inconfort aux personnes et d'éviter les dommages aux structures et aux équipements. Géophysique GPR utilise différents types d'équipements pour mesurer les vibrations et le bruit causés par les dynamitages, le fonçage de pieux, la compaction dynamique, la machinerie et le trafic.

Applications :

  • Notre équipe de professionnels conseille les ingénieurs dès l'étape des plans et devis
  • Les entrepreneurs font appel à nos différentes techniques de contrôle du bruit et des vibrations durant la réalisation de leurs projets. 
  • Les compagnies d'assurances nous demandent des avis d'évaluation sur les risques potentiels ainsi que, le cas échéant, des rapports d'expertise. 
  • Géophysique GPR est également en mesure de résoudre des problèmes spécifiques relatifs à la sensibilité particulière de certains équipements ou structures.

Analyse de risques et rédaction de devis technique

Secteur Mines et Carrières

Secteur construction, trafic et équipements sensibles aux vibrations

Vente, location et maintenance des sismographes NOMIS


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Microsismique NDT

La technique microsismique repose sur les mesures de la vitesse de propagation des ondes sismiques de haute fréquence et leurs atténuations qui sont affectées par la qualité du béton.  Ainsi, un béton de bonne qualité sera caractérisé par des vitesses élevées de propagation des ondes et par des atténuations faibles tandis que des vitesses plus faibles et des atténuations élevées témoignent de la présence d'un matériau de moins bonne qualité. Le système d'acquisition Microsis® enregistre les ondes mesurées et analyse, en temps réel, les signaux pour déterminer les vitesses et les atténuations des ondes.

Applications :

  • Caractériser l'état de détérioration des éléments en béton de ciment des infrastructures urbaines
  • Caractériser l'état de détérioration des chaussées rigides et le tablier des viaducs
  • Mesurer les modules d'élasticité mécanique du béton ou du roc
  • Identifier les contacts des couches des différents matériaux



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Le potentiel électrocinétique (streaming potential)

L'écoulement de l'eau dans un milieu poreux génère un potentiel électrocinétique pouvant être mesuré à l'aide d'électrodes reliées à un appareil. Des anomalies de l'ordre des dizaines de millivolts peuvent indiquer des zones d'écoulement préférentiel. Il est donc possible d'appliquer cette méthode pour détecter des fuites dans les digues et les barrages. Cette méthode peut aussi être appliquée aux domaines de l'hydrogéologie et de la géothermie où l'on s'intéresse à l'écoulement de l'eau dans le sol.

Applications:

  • Détection de fuites dans les barrages et les digues;
  • Hydrogéologie;
  • Géothermie.


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Radar géologique

Le radar géologique ou géoradar est une technique géophysique utilisant les réflexions d'impulsions électromagnétiques qui permet d'obtenir de l'information sur le sous-sol, de faire l'évaluation des chaussées et la détection d'objets enfouis en un temps très court et avec une résolution inégalée. Il peut être utilisé avec des fréquences allant de 40 MHz à 1500 MHz permettant des profondeurs de pénétration de plusieurs dizaines de mètres à seulement quelques centimètres. Les récents développements technologiques et informatiques permettent maintenant une meilleure qualité des données lors de la prise de mesures. C'est un moyen efficace et économique lorsqu'il s'agit d'acquérir une énorme quantité de données en un court laps de temps. 

Applications :

Le géoradar est une technique ayant de vastes possibilités. Ce système est couramment utilisé en génie civil pour effectuer l'auscultation du béton afin d'y cartographier les conduits et les armatures se trouvant à l'intérieur d'une dalle. Le géoradar peut également être utilisé pour effectuer le profilage du roc ou d'autres couches géologiques, de même qu'en levés marins, le géoradar peut être utilisé pour faire la bathymétrie des rapides en hélicoptère.  Dans le domaine des transports, le géoradar est utilisé pour effectuer la cartographie de l'épaisseur de revêtement bitumineux sur les routes ainsi que dans les stationnements. Et ce n'est là qu'une partie de ses capacités.


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Radiométrie

Cette méthode utilise un scintillomètre / spectromètre qui permet de détecter aisément le rayonnement émis par les éléments radioactifs présents dans la nature. Cet appareil, composé d'un cristal spécialisé couplé à un photoamplificateur, permet de détecter une variété d'éléments radioactifs en mesurant la bande énergétique des particules émises.

Applications :

  • Exploration minérale;
  • Cartographie géologique;
  • Études environnementales.


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Les méthodes électriques

Les méthodes électriques ont comme principe de base d'injecter un courant connu dans le sol à l'aide de deux électrodes. Ce courant induit une différence de potentiel dans le sol qui est mesuré par une autre paire d'électrodes. Par ce processus, on mesure la résistivité apparente du sol qui nous permet d'obtenir de nombreuses informations sur le terrain sondé. Les mesures de résistivité électrique, de potentiel spontané, de polarisation provoquée, sont des techniques électriques qui sont utilisées pour des applications diverses.

Les levés sur le terrain peuvent être faits en sondage, ce qui consiste à mesurer la variation verticale de la résistivité du sol en un point précis à partir de la surface. Aussi, les levés électriques peuvent être faits à l'aide d'un système multi-électrodes qui permet d'obtenir des profils 2D ou des modèles 3D de la distribution de la résistivité électrique dans le sol. La profondeur d'investigation des méthodes électriques est fonction de l'espacement maximal entre les électrodes. Plus cet espacement est grand, plus la profondeur d'investigation est grande.

Applications :

Les méthodes électriques peuvent être utilisées pour de nombreuses applications dans différents domaines. De façon générale, la méthode permet de déterminer les variations lithologiques dans le sol ou dans le roc qui sont caractérisées par des résistivités électriques qui leur sont propres. Ainsi, on pourra distinguer et estimer l'épaisseur d'une couche d'argile sur un dépôt de sable puisque la résistivité de l'argile est beaucoup plus faible.

En hydrogéologie, la résistivité électrique peut servir à identifier des aquifères et en déterminer leur épaisseur. La méthode de potentiel spontané peut être utilisée afin d'étudier les écoulements d'eau dans le sol.

Dans le domaine de l'environnement, les méthodes électriques peuvent être utilisées afin de délimiter et de faire le suivi de panaches de contamination de l'eau souterraine ou du sol. Ces méthodes peuvent aussi servir à faire un suivi de la qualité de l'eau lorsqu'il y a une contamination possible.

Dans le domaine minier, la polarisation provoquée est couramment utilisée dans la prospection minière afin de trouver des zones minéralisées.


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Sismique en forage

La sismique en forage consiste à prendre des mesures sismiques le long d'un trou de forage en émettant des ondes sismiques en surface (méthode « down-hole ») ou dans un autre forage (méthode « cross-hole »). À l'aide de géophones à 3 composantes, il est possible d'obtenir des profils des vitesses des ondes en compression (P) et des ondes de cisaillement (S). Ces vitesses sont très utiles pour déteminer la qualité du roc et des ouvrages en béton, car elles permettent d'en estimer les coefficients dynamiques. 

Applications:

  • Évaluation de la qualité du roc et du béton grace à l'estimation des coefficients dynamiques des matériaux;
  • Détection de failles et de zones de cisaillement dans le roc.


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Sismique réflexion

Dans le domaine marin, il existe deux méthodes d'application de la sismique réflexion.  La première cherche à identifier des structures à plus de 10 ou 20 mètres de profondeur sous le fond marin; elle est semblable à l'utilisation de la technique sur terre mais avec des corrections pour la traversée du volume d'eau.

La seconde, que nous verrons également,  cherche à identifier des structures situées à moins de 20 mètres sous le fond marin.  Elle est habituellement appelée profilage sous-marin.  Sa pénétration est nettement plus limitée mais sa résolution est beaucoup plus élevée.

Sismique réflexion profonde

La méthode de sismique réflexion est l'une des plus développées en géophysique dû à son utilisation à grande échelle pour l'exploration de pétrole et de gaz.  Dans le cas des ouvrages de génie civil, la méthodologie reste la même, mais les appareils et les paramètres doivent être ajustés pour permettre une plus grande résolution et précision à des profondeurs plus faibles que pour la recherche d'hydrocarbures.

Le principe consiste à générer une onde acoustique à la surface et d'en mesurer numériquement l'écho à partir d'une série de capteurs sismiques également en surface.  Les réflexions détectées seront causées par des changements de densités et de vitesses de propagation des ondes dans le milieu investigué.  On peut ainsi détecter des zones lâches et évaluer le degré d'homogénéité des matériaux.


Applications:

  • Exploration gazière et pétrolière;
  • Cartographie géologique;
  • Exploration minérale;
  • Études de sites en génie civil.


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Sismique réfraction

Un levé de sismique réfraction consiste à provoquer une vibration transitoire en surface et à enregistrer le passage des ondes sismiques dans le temps, à l'aide de capteurs spécifiques.  Ces ondes sont réfléchies ou réfractées aux changements d'élasticité et/ou de densité aux frontières des couches géologiques. Le traitement des données permet de déterminer les vitesses de propagation des ondes sismiques à travers les différentes couches de matériaux, ainsi que leur profondeur.

Applications :

Obtenir un profil du roc enfoui et y localiser les zones de faille ou de cisaillement;
Connaître l'épaisseur des différentes couches de dépôts meubles;
Calculer les modules d'élasticité mécanique des dépôts meubles ou du roc;
Mesurer la profondeur de la nappe phréatique;
Identifier des contacts géologiques sub-verticaux.

Si l'information recherchée concerne l'intérieur du roc, une ou des méthodes alternatives envisagées seront:

La sismique réflexion;
La tomographie sismique;
La sismique résonance.


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Sismique résonance (TISAR)

La sismique résonance ("Testing and Imaging using Seismic-Acoustic Resonance") est une nouvelle méthode d'investigation sismique de haute résolution, dédiée à la sub-surface et aux faibles profondeurs. Un levé de sismique résonance consiste à provoquer des vibrations de fréquences adéquates en surface et à enregistrer les résonances sismiques dans le temps, à l'aide de capteurs spécifiques. Les différentes résonances sont produites aux changements d'élasticité et/ou de densité aux frontières des couches géologiques et fissures à l'intérieur du roc. Le traitement des données permet de réaliser des imageries géologiques, et nécessite l'utilisation de calibrations, tels les résultats de sismique réfraction.

Applications :

  • Obtenir un profil du roc enfoui;
  • Profiler la stratigraphie des dépôts meubles;
  • Identifier des contacts géologiques sub-horizontaux;
  • Localiser des fractures minces et profondes dans le roc.

La sismique résonance permet d'obtenir une très haute résolution en faibles profondeurs, mais ne permet pas l'investigation intermédiaire de petite à grande à profondeur. Des méthodes géophysiques complémentaires peuvent alors être envisagées, telles :                    


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Tomographie électrique

La tomographie électrique est une méthode qui consiste à mesurer la résistivité électrique du sol en déployant une sonde munie d'électrodes dans des trous de forage. Cette méthode permet de sonder le sol en périphérie du forage sur une profondeur pouvant aller jusqu'à 300 mètres. Cette méthode peut aussi être appliquée entre deux trous de forage afin d'obtenir une image de la distribution de la résistivité électrique entre ces derniers.

Applications :

La tomographie électrique peut être utilisée pour de nombreuses applications dans différents domaines. Cette méthode permet de déterminer la variation de lithologies dans le sol ou le roc. En hydrogéologie, cette méthode peut s'appliquer afin de délimiter l'épaisseur d'un aquifère. En milieu côtier, la tomographie électrique permet d'identifier la contamination des aquifères par l'eau salée. Dans le domaine de l'environnement, cette méthode peut être utilisée pour faire le suivi de la qualité de l'eau ou de panaches de contamination dans le sol ou dans l'eau souterraine. Dans le domaine minier, la technique de « polarisation provoquée » en forage est utilisée pour la caractérisation des gisements afin d'obtenir des renseignements sur la dissémination du minerai, ainsi que sa distribution.

Enfin, par corrélation à des résultats de forage, il est possible d'étendre latéralement ces informations ponctuelles (ex: la porosité, la perméabilité et le degré de saturation).


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Tomographie sismique

La tomographie sismique, tout comme la tomographie médicale, permet d'imager l'intérieur d'une structure.  La technique utilise le principe des parcours des ondes sismiques à l'intérieur des matériaux.

De façon générale, les signaux sismiques sont générés à partir d'un trou de forage, puis enregistrés par un ensemble de géophones (ou d'hydrophones) dans un second trou de forage.  Par des traitements mathématiques de l'ensemble des données, une coupe de la répartition spaciale des vitesses de propagation des ondes sismiques est obtenue pour la section entre les forages.  La vitesse de propagation des ondes sismiques dans un matériau est relative à ses propriétés mécaniques.

La tomographie sismique peut être appliquée pour des structures où l'on soupçonne des problèmes, ou des portions spécifiques recellant des anomalies pouvant être critiques.  La méthode peut aussi  servir à verifier l'intégrité et la qualité des matériaux durant la construction.

Applications :

  • Évaluation quantitative du matériau par les vitesses sismiques ;
  • Diagnostic du plan (2D) ou du volume (3D) investigué;
  • Outil de contrôle pour l'efficacité des réfections.


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Tomographie radar

Cette méthode emploie des antennes radar spécifiques pour les trous de forages, soit une émettrice et une réceptrice qui sont descendues dans des forages adjacents. Cette méthode permet d'obtenir des sections 2D montrant les changements de vitesse de propagation des ondes électromagnétiques entre deux trous à l'aide du même logiciel utilisé pour la tomgraphie sismique. La tomographie radar est une technique très efficace qui permet d'obtenir une résolution exceptionnelle.

Applications :

  • Délimiter les variations stratigraphiques entre deux forages;
  • Identifier les failles et zones de cisaillement dans le roc;
  • Identifier la présence de cavités ou de formations karstiques;
  • Obtenir des estimations de la porosité / saturation de formations géologiques ou de barrages.


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Ultrasons

La technique d'auscultation non destructive ultrasonique repose sur les mesures de la vitesse de propagation des ondes ultrasoniques et leurs atténuations qui sont affectées par la qualité du béton et des roches. Ainsi, un béton de bonne qualité sera caractérisé par des vitesses élevées de propagation des ondes et par des atténuations faibles, tandis que des vitesses plus faibles et des atténuations élevées témoignent de la présence d'un matériau de moins bonne qualité. La technique ultrasonique utilise des capteurs piezoélectriques pour générer et mesurer les ondes ultrasoniques à partir de la surface de l'élément structural ou de l'échantillon de roche. Le système d'acquisition Microsis® enregistre les ondes mesurées et analyse, en temps réel, les signaux pour déterminer les vitesses et les atténuations des ondes et les paramètres mécaniques du béton ou de la roche.

Applications :

  • caractériser l'état de détérioration des éléments en béton de ciment des infrastructures urbaines avec une haute résolution;
  • caractériser l'état de détérioration des roches;
  • mesurer les modules d'élasticité mécanique du béton ou du roc;
  • détecter des vides dans les structures en béton et dans les roches.


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