Le radar de sol et ses usages

Principe de la mesure

Le géoradar émet dans le sol des impulsions électromagnétiques très brèves et enregistre les échos renvoyés par les discontinuités rencontrées. L'appareil associe une antenne d'émission et une antenne de réception, souvent logées dans le même boîtier tiré ou poussé sur la surface à étudier. Chaque position de l'antenne fournit une trace, c'est-à-dire l'amplitude du signal reçu en fonction du temps, et la juxtaposition des traces le long d'un profil forme une coupe appelée radargramme. Un objet enterré de petite section, une canalisation par exemple, n'y apparaît pas comme un point mais comme une hyperbole, parce que l'antenne le détecte déjà avant d'arriver à son aplomb et encore après l'avoir dépassé. La reconnaissance de ces formes constitue l'essentiel du travail d'interprétation.

Fréquence des antennes et profondeur atteinte

La fréquence centrale de l'antenne commande à la fois la profondeur atteinte et la finesse des détails visibles. Une antenne de deux gigahertz ne dépasse guère quelques décimètres mais distingue des armatures de béton rapprochées, tandis qu'une antenne de cent mégahertz descend parfois à une dizaine de mètres en terrain favorable en ne montrant que les structures épaisses. Les campagnes qui doivent couvrir une forte épaisseur tout en repérant de petits objets emploient donc deux antennes successives sur les mêmes profils. Le choix se fait à partir de la cible recherchée, de sa taille et de sa profondeur probable.

Permittivité des terrains

La vitesse de l'onde dans le sol dépend de la permittivité diélectrique du terrain, elle-même gouvernée par la teneur en eau. Dans un sable sec, l'onde progresse à près de la moitié de sa vitesse dans l'air, dans un terrain saturé elle tombe à moins du cinquième. Comme l'appareil mesure des temps et non des distances, la conversion d'un radargramme en profondeurs réelles suppose une estimation de cette vitesse. Elle s'obtient par l'analyse de la forme des hyperboles, par un essai sur un objet dont la profondeur est connue, ou par une mesure directe à l'occasion d'un terrassement. Une erreur sur la vitesse se répercute proportionnellement sur toutes les profondeurs annoncées.

Détection des réseaux enterrés

La recherche de réseaux enterrés constitue le premier usage du géoradar en milieu urbain. Les canalisations métalliques renvoient un écho très net, les tuyaux en matière plastique se repèrent surtout lorsqu'ils sont remplis d'eau ou entourés d'un remblai contrasté, et les fourreaux vides se signalent par l'opposition entre l'air et le terrain. La méthode s'emploie en maillage serré, avec deux séries de profils perpendiculaires, afin de suivre le tracé des conduites et non seulement de constater leur présence. Elle complète les détecteurs électromagnétiques, qui ne voient que les conducteurs, et sert aux investigations préalables aux travaux à proximité des ouvrages existants.

Contrôle des ouvrages en béton

L'auscultation des ouvrages en béton emploie des antennes de haute fréquence appliquées directement sur le parement. La mesure localise les armatures, évalue leur enrobage, repère les gaines de précontrainte et met en évidence les vides de bétonnage derrière un voile. Sur un tablier de pont, un balayage systématique renseigne sur l'épaisseur de la dalle et sur les zones où l'étanchéité s'est décollée. Ces informations précèdent un carottage ou un perçage, pour éviter de couper une armature ou un câble de précontrainte.

Conditions défavorables

Les terrains conducteurs limitent fortement la portée du géoradar. Une argile saturée, un sol salin ou un remblai chargé en ferraille absorbent l'énergie émise, et le signal disparaît au bout de quelques décimètres. Les surfaces irrégulières empêchent le contact régulier de l'antenne et produisent des variations qui se confondent avec de véritables structures. La proximité d'émetteurs radio et de lignes électriques ajoute un bruit que le filtrage ne retire pas toujours. Dans ces situations, la tomographie de résistivité électrique ou la sismique de surface donnent un résultat moins fin mais exploitable.