Géoradar

Le principe de fonctionnement du géoradar repose sur les étapes suivantes :

1. Une antenne émettrice envoie une onde radar électromagnétique qui se propage dans le sous-sol,
2. Une partie se réfléchit aux interfaces des matériaux,
3. On enregistre le temps de trajet de l’onde ainsi que l’amplitude de réflexion avec une antenne réceptrice.

Le résultat d’une campagne GPR est un radargramme qui rassemble les traces enregistrées.

Dans le cadre de la recherche de sources de polluants organiques, la présence d’hydrocarbures matures peut entraîner une atténuation de l’amplitude des ondes électromagnétiques et provoquer des « zones d’ombre » sur les radargrammes (absence totale de réflecteurs). 

En revanche, la présence d’hydrocarbures « frais », adsorbés sur les minéraux ou en phase pure, peut générer des contrastes de permittivité diélectrique importants qui seront observables sur les radargrammes sous forme de réflecteurs.

Le géoradar (GPR, en anglais ground penetrating radar) est une technique de prospection géophysique fondée sur l’analyse des phénomènes de propagation (réfraction, réflexion et diffraction) des ondes électromagnétiques à haute fréquence (de 10 MHz jusqu’à 2 GHz) dans le sous-sol. 

Dans le cadre des sites et sols pollués, son application principale se situe dans la détection d’objets enfouis pour la recherche de sources primaires de pollution ou pour la sécurisation d’investigations intrusives (détection de réseaux et munitions non explosées).

Légende des tableaux 1 à 3 suivants :

✅ = Technique applicable
❌ = Technique inapplicable

Milieu :

Le tableau 1 ci-dessous indique les milieux pour lesquels le géoradar est applicable ou non :

Type de sol :

Le tableau 2 ci-dessous indique les types de sols pour lesquels le géoradar est applicable ou non :

Hydrogéologie :

Le tableau 3 ci-dessous indique les conditions hydrogéologiques dans lesquelles le géoradar est applicable ou non :

Le tableau 4 ci-dessous indique les polluants caractérisables ou non au moyen du géoradar.

Légende du tableau :
✅ = Polluant caractérisable
❌ = Polluant incaractérisable

Le tableau 5 ci-dessous indique les étapes aux cours desquelles la géoradar est utilisable ou non :

Légende du tableau : 

Légende du tableau :
✅ = Technique utilisable
❌ = Technique inutilisable

Semi-quantitatif : ces résultats sont utilisés pour délimiter les zones contaminées

Avantages :

Le Géoradar présente les avantages suivants :

Les inconvénients et les facteurs limitants de cette technique sont les suivants :

• Les mesures GPR sont non intrusives et relativement faciles à collecter,
• Le GPR offre la résolution latérale et verticale la plus élevée de toutes les méthodes géophysiques de surface,
• Les antennes peuvent être tirées à la main, ou avec un véhicule jusqu’à 20 km/h, voire plus,
• Les affichages graphiques des données GPR ressemblent souvent à des coupes géologiques,
• Données GPR collectées sur des lignes étroitement espacées (moins d'un mètre) peuvent être utilisées pour générer des vues 3D qui améliorent considérablement l'interprétation des conditions du sous-sol,

• Utilisation sur des surfaces pavées ou non et dans des forages avec différents tubages.

   

Inconvénients :

Les inconvénients et les facteurs limitants de cette technique sont les suivants :

• Présence de bruits sur l’enregistrement du GPR causés par les téléphones cellulaires, radios bidirectionnelles, la TV et émetteurs de radios et de micro-ondes,
• Opérateur expérimenté requis,
• Profondeur d’investigation limitée (< 5m dans la plupart des sols),
• Dépendance des propriétés du sol (limité en milieu conducteur),
• Le terrain doit être peu accidenté (il faut que l’antenne soit au contact du sol),
• Interprétation délicate lors de variation des natures de sols.
   

Le coût des systèmes GPR varie considérablement en fonction de la complexité des systèmes :

• Location : +/- 1290€ HT ou 1300 $ (USD) par semaine,
• Achat : entre 20 000 et 100 000 €.

Les campagnes de mesures GPR peuvent avoir des coûts allant de 1 000 à 2 000 $ (USD) par jour selon les besoins d'interprétation des données. Il faut compter un jour de traitement/interprétation par jour de mesures de terrain.

Techniques éprouvée : le géoradar disposant d’une R&D aboutie, il est couramment utilisée sur le terrain.

Les EPIs ne sont pas obligatoires lors de l’utilisation de l’appareil mais le port des chasubles est conseillé en fonction de la localisation des analyses (sites privés, au bord des routes, champs...). 

Bibliographie :

Bano M., (2000)
Imagerie de la proche surface par géoradar Mémoire de HDR, Université Louis Pasteur - Strasbourg I, 122p.

Cavalcante Fraga L. H., (2019)
Caractérisation des sols pollués via des méthodes géophysiques - Couplage entre le diagnostic conventionnel et les méthodes géophysiques pour estimer la distribution spatiale des polluants à l’aide du formalisme géostatistique. Thèse de doctorat, Sorbonne Université, 236p.