La méthode géophysique de la tomographie sismique consiste, entre deux forages, à enregistrer sur des géophones régulièrement espacés, les ondes sismiques émises par une source d’ébranlement. L’inversion des temps de parcours de ces ondes permet de calculer la distribution des vitesses du milieu compris entre deux positions. La résolution des mesures est de l’ordre de 20% de la distance émetteur / récepteur.
Classiquement la tomographie sismique permet de caractériser l’extension de zones décomprimées, de topographier la géométrie d’un niveau géologique ou bien de détecter des cavités naturelles ou anthropiques (karsts, galeries, tunnels, …) vides ou remplies.
En pratique les acquisitions sont réalisées entre un forage émetteur et un ou plusieurs forages récepteurs. La source sismique peut être la mise à feu d’un détonateur ou bien une source de forage de type « étinceleur ».
Les temps d’arrivées des ondes sismiques pour un capteur donné et l’ensemble des tirs réalisés sont pointés sur les films sismiques. L’inversion des temps mesurés est assurée par un logiciel spécialisé permettant de prendre en compte l’ensemble des mesures réalisées ainsi que la déviation des forages. Nous obtenons ainsi une coupe de variation des vitesses entre le forage émetteur et le forage récepteur, ainsi que la géométrie des rais sismiques prises en compte dans le modèle final.
La réalisation d’un maillage de forages permet alors d’imager un volume de terrain et de représenter en 3D la variation des vitesses sismiques au droit de la zone d’étude. Cela permet, en posant une hypothèse sur les vitesses sismiques correspondant à une hétérogénéité, de dimensionner cette dernière.
En complément de la coupe de vitesse, la représentation des tracés de rais permet de valider l’existence de cavités vides correspondant à des zones de contournement de ces rais.
Cas particulier de la reconnaissance de barrage
La mise en œuvre pour la reconnaissance d’un barrage demande une légère adaptation à la méthodologie classique ainsi les tirs sont réalisés dans la retenue avec un canon à air et les capteurs sont fixés au parement aval de l’ouvrage.
De la même manière que précédemment les tirs sont réalisés à différentes hauteurs et acquis sur des chaines de capteurs. Nous pouvons ainsi obtenir une représentation 3D du barrage permettant d’identifier des zones de ralentissement des ondes sismiques pouvant correspondre à des zones de faiblesses du barrage ou bien des zones de ruptures de transmission des ondes sismiques pouvant correspondre à des désordres plus importants.
L’application de la tomographie sismique au cas d’un ouvrage comme un barrage permet une reconnaissance en grand de la structure tout en limitant les reconnaissances invasives. L’étude géophysique permet ainsi de mieux cibler les études complémentaires et d’optimiser de futurs travaux.