Les méthodes géophysiques dans les projets de construction

Place de la géophysique dans une reconnaissance de sol

Une reconnaissance de sol associe des sondages ponctuels et des mesures continues, et la géophysique fournit la seconde part. Les forages et les essais au pénétromètre donnent des valeurs fiables mais en un point, espacées de plusieurs dizaines de mètres sur une emprise ordinaire, ce qui laisse sans information l'essentiel du volume concerné par l'ouvrage projeté. Les profils géophysiques couvrent la totalité de l'emprise en quelques journées et signalent les hétérogénéités qu'un maillage de forages aurait pu manquer. L'ordre habituel consiste à réaliser d'abord les mesures géophysiques, puis à implanter les sondages sur les anomalies repérées et sur les secteurs jugés représentatifs.

Recherche de cavités souterraines

La recherche de cavités souterraines figure parmi les demandes les plus fréquentes, sur les terrains karstiques comme sur les anciennes zones d'extraction. Une cavité vide crée un déficit de masse que la microgravimétrie enregistre sous forme d'anomalie négative, à condition que ses dimensions soient suffisantes au regard de sa profondeur. Le géoradar la détecte bien dans les premiers mètres d'un terrain peu conducteur, et la tomographie de résistivité électrique distingue un vide, très résistant, d'un remplissage argileux, très conducteur. Aucune de ces méthodes ne garantit l'absence de cavité : le résultat est une absence d'anomalie détectable au pas de mesure employé, ce que les rapports d'étude doivent formuler sans ambiguïté.

Profondeur du substratum rocheux

La profondeur du rocher sain conditionne le choix entre fondations superficielles et fondations profondes. La sismique réfraction et l'analyse des ondes de surface fournissent cette profondeur le long de profils, avec une précision qui se dégrade à mesure que la cible s'enfonce. Le résultat distingue les altérites, dont la vitesse reste modérée, du substratum compact, où les ondes de compression circulent nettement plus vite. Un toit rocheux irrégulier, fréquent sur les granites altérés, se traduit par des variations rapides que seuls des profils rapprochés mettent en évidence.

Contrôle des remblais et des digues

Le contrôle des digues et des remblais routiers emploie surtout les méthodes électriques. Un panneau de résistivité déroulé en crête de digue montre les variations de compacité et les circulations d'eau, qui apparaissent comme des bandes conductrices. Les mesures répétées sur un même tracé permettent de comparer l'état de l'ouvrage à plusieurs dates et de suivre l'extension d'une zone humide. Sur les remblais récents, ces mesures signalent les défauts de compactage avant la mise en service de la voie.

Mesure des vitesses d'ondes de cisaillement

Le dimensionnement parasismique d'un bâtiment demande la vitesse des ondes de cisaillement dans les trente premiers mètres de terrain. Cette valeur, qui sert à classer un site, s'obtient par l'analyse de la dispersion des ondes de surface, par la sismique en forage ou par l'enregistrement du bruit de fond à l'aide de capteurs disposés en réseau. Les méthodes de surface présentent l'avantage de ne demander aucun forage et de rester utilisables sur un site occupé. Leur résultat est un profil de vitesse en fonction de la profondeur, moyenné sur l'emprise du dispositif de mesure.

Articulation avec les sondages mécaniques

Les mesures géophysiques n'ont de valeur, dans un dossier de géotechnique, qu'une fois calées sur des données directes. Un forage implanté sur un profil fournit la succession réelle des terrains et fixe la correspondance entre une vitesse, une résistivité et une lithologie, correspondance qui ne se transpose pas d'un site à un autre. Les missions géotechniques prévoient cette articulation, et le rapport précise le pas de mesure, la profondeur d'investigation effective et les configurations qui échappent à la méthode employée. Une étude qui présente une coupe géophysique sans calage expose le maître d'ouvrage à une interprétation erronée.