Wikigeotech:Imagerie de paroi

L'imagerie de paroi est une technique que l'on peut effectuer dans un trou de forage « nu » (c'est-à-dire non tubé) pour capturer une « image » des parois du trou permettant après traitement de cette information, de disposer d'éléments concernant la géologie, la lithologie et/ou les discontinuités traversées par le forage. Cette technique est couramment pratiquée pour les reconnaissances de tunnel.

Principes

Il existe deux types de sonde pour réaliser une imagerie de paroi : l'imagerie de paroi optique et l'imagerie de paroi ultrasonique.

L'imagerie de paroi optique permet d'obtenir une vision déroulée et orientée de la paroi du forage en couleurs réelles. La sonde est constituée d'une caméra numérique centrée sur un miroir conique reflétant la paroi du forage.

Les données sont numérisées, orientées de 0 à 360° et restituées « à plat » selon une succession de lignes dont l'échantillonnage spatial est inférieur au millimètre. Cette image met en évidence la nature géologique et les accidents des milieux traversés. Elle permet de mesurer l'orientation, le pendage et la densité de la fracturation.

Photographie d'un outil optique

L'imagerie de paroi ultrasonique permet d'obtenir une vision déroulée et orientée de la paroi du forage en fausses couleurs. La sonde est constituée d'un émetteur-récépteur rotatif émettant un faisceau d'impulsions ultrasoniques vers la paroi. Celle-ci retourne un écho dont le temps de transit et l'amplitude sont fonction de la distance et de l'impédance acoustique du réflecteur. Ces paramètres mesurés sont traduits en code couleur.

Ces données sont numérisées, orientées de 0 à 360° et restituées « à plat » selon une succession de lignes dont l'échantillonnage spatial est millimétrique. Cette image met en évidence la nature géologique et les accidents des milieux traversés. Elle permet de mesurer l'orientation, le pendage et la densité de la fracturation.

Comparaison des résultats obtenus par les outils sonique et optique

Applications

L'image obtenue par cette méthode met en évidence la nature géologique et les accidents des milieux traversés. Elle permet de mesurer l'orientation, le pendage et la densité de la fracturation (RQD). Ces mesures servent de support pour l'étude de la structure des formations et de la fracturation.

Avantages

Cette méthode est particulièrement adapté à la mesure de discontinuités dans des massifs rocheux inaccessibles (tunnel) ou pauvres en affleurement. De plus, les sondes s'adaptent à toutes les orientations de sondage (verticaux descendants ou montants, obliques, horizontaux).
Elles permettent de plus, la plupart du temps, l'acquisition simultanée de la trajectométrie du forage ainsi que la mesure de radioactivité naturelle (gamma ray) des terrains traversés.

Limitations

L'imagerie de paroi optique s'utilise en trou nu ou en eau claire. Dans le cas d'eau trouble ou de boue, elle est remplacée par de l'imagerie de paroi ultrasonique.

Les sondes peuvent être employées à partir d'un diamètre de forage en NQ (diamètre du trou 75,8 mm). Notons qu'au-delà de 180 mm de diamètre la mesure perd de la précision.

Les mesures étant orientées par le biais d'un magnétomètre, la présence de minéralisations fortes interdit l'utilisation de ces outils puisque les champs magnétiques induits perturbent les mesures et en fausse l'interprétation.

Précautions d'interprétation

Il est préférable de fournir au géophysicien réalisant le « pointé » des discontinuités le contexte géologique général.

Le magnétomètre doit avoir fait l'objet d'un étalonnage d'usine puis de contrôle sur banc amagnétique par le prestataire puisque l'interprétation structurale repose sur la qualité des mesures fournit.

Mise en Œuvre

Personnel

La mise en oeuvre sur le terrain nécessite la présence d'un géophysicien qualifié ayant reçu une formation adéquate et disposant d'une expérience significative (validation in situ de la qualité des mesures).

Matériel

Le matériel nécessaire se compose comme suit :

• La ou les sondes (définition de 360 à 1440 pixels / 360°) et leur dispositif de centrage amagnétique ;
• Un dispositif permettant le « run » de la sonde avec asservissement de vitesse (treuil à câble, tiges rigides ou semi-rigides de poussée) ;
• Un système de mesure de la profondeur ;
• Une électronique et une informatique de surface permettant la visualisation, l'acquisition et la sauvegarde des données, ce matériel peut-être soit embarqué, soit portatif selon les conditions d'accès au chantier.
  

Traitement

Le traitement est effectué à l'aide de logiciels spécifiques de pointés structural qui tient compte notamment des corrections de pendage lié au diamètre du forage.

Précautions de mise en oeuvre sur le terrain

Pour l'usage de la sonde optique, il est souhaitable que l'équipe ayant réalisée le forage effectue un rinçage abondant à l'eau claire au moins 12 heures avant la réalisation de la diagraphie.
Dans les deux cas, optique ou sonique, le centrage de la sonde est primordial puisqu'il conditionne la non-déformation de l'image. De plus, les centreurs doivent être a-magnétiques pour ne pas perturber la mesure du magnétomètre intégré.

Rendement terrain

La mise en station dépend des conditions d'accès, il faut compter une demi heure pour une mise en place standard.
La vitesse de déplacement de la sonde est de l'ordre de 15 à 20 mètres/minute lors de passages sans mesure.
La vitesse de déplacement de la sonde est de l'ordre de 1,5 à 3,5 mètres/minute lors de l'acquisition.
L'interprétation du géophysicien nécessite environ 1 heure par heure d'acquisition in-situ.

Commande

Bien spécifier :

• La configuration du site, la nature des accès (accès VL, 4x4, quad, portage) ;
• Les coupes de forages : orientation, profondeur, diamètre, outils utilisés, tubage) ;
• La présence ou non de fluide dans les forages, le niveau statique.
  

Contrôles des prestations

• Étalonnage et contrôle du magnétomètre de la sonde
• S'assurer du bon calage des mesures (cotes profondeurs investiguées)
• S'assurer qu'un contrôle qualité des mesures est effectué sur site
• Qualification des intervenants
  

Référentiel techniques

La fiche de l'AGAP (DIA 34) : Imagerie acoustique
Note : il n'existe pas de référentiel pour l'outil optique.

Exemple de document résultant

Log d'imagerie optique et son interprétation structurale

Dans la colonne de gauche est présentée l'image optique orientée (1).
Les structures reconnues lors de l'interprétation (pointé) sont représentées à coté de l'image optique (2).
Les résultats de l'interprétation sont représentés sous trois formes : présentation des structures sous forme de têtards (2), présentation sous forme de rosace (4), présentation des structures sur un canevas de Wulff ou Schmidt (3).