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La Prospection Sismique
Ondes lastiques Couches gologiques
1) Source active
2) Propagation dans le sol
3) Enregistrement de nombreux capteurs
DDtection des interfaces entre deux milieuxtection des interfaces entre deux milieux
avec des propriavec des propritts physiques diffs physiques diffrentesrentes.
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La Prospection Sismique: la trace sismique
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Front donde / Rayons sismiques
Front donde: particules vibrant en phase / dformation identique
Rayons: trajectoires perpendiculaires au front donde
== direction de propagationVitesse de propagation / temps de propagation
Traces sismiques informations sur les couches gologiques: vitesse, paisseur
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Les diffrentes types dondes: ondes de volume
Onde P
Onde S
Les ondes P (ou Ondes primaires) :
Ce sont des ondes de compression (ouondes longitudinales). Ce sont les plus
rapides ( 6 km/s prs de la surface).
Les ondes S (ou Ondes secondaires) :
Ce sont des ondes de cisaillement (ou
ondes transversales). Elles ne se
propagent pas dans les fluides. Elles
sont plus lentes que les ondes P (ensurface de l ordre de 4 km/s).
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Les diffrentes types dondes: ondes de surface
Les ondes de Love.
Elles rsultent de l'interfrence entre
des ondes S.
Elles dplacent le sol d'un ct l'autre dans un plan horizontal
perpendiculairement sa direction de
propagation. Onde deLove
Les ondes de Rayleigh.
Elles rsultent de l'interfrence entre des
ondes P et S. Ce sont des ondes elliptiques
rtrogrades polarises dans le plan
vertical.
Onde de
Rayleigh
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En sismique: utilisation des ondes P
Onde P
Les ondes P (ou Ondes primaires) :
Ce sont des ondes de compression (ouondes longitudinales). Ce sont les plus
rapides ( 6 km/s prs de la surface).
Ondes de surface = bruit
Ondes S arrivent plus tard et sont moins bien enregistres. Elles
peuvent tes analyses si enregistres par un quipement spcial.
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Les vitesses sismiques
Vitesse=f(paramtres lastiques, densit)
Dtermination vitesse sismique
Gologie du terrain
3
4+=
K
Vp
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Loi de Snell-Descartes
2
2
1
1 sinsin
V
i
V
i=
Onde incidente Onde rflchie
Onde transmise
Milieu V1
Milieu V2
Interface
i1 i1
i2
La loi nous donne les relations angulaires entre les rais incidents, rflchies
et rfractes.
Changement propritsphysiques
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Ondes Coniques
ic
Onde coniqueV2
V1
Si V2>V1, il existe un angle critique:
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Ondes Coniques
ic
Onde coniqueV2
V1
2
1sinV
Vi
c
=
Si V2>V1, il existe un angle critique:
Il existe donc un angle i1 = ic au-del duquel il ny a plus donde transmise.
Pour i1 = ic, i2 = 90, londe est une onde rfracte appele onde conique.
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Les ondes sismiques
Onde directe
Onde
conique
Onderflchie
Onde transmise
Ondes coniques Sismique rfraction
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Dispositif d acquisition
Dimension du dispositif = f(profondeur des interfaces imager)
Source: marteau, camions, explosion
fonction de la largeur du dispositif et
de la nature des terrains Gophone: aimant permanent + bobine
courant lectrique
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Mthodes d interprtation
Rflecteur plan :
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Mthodes d interprtation
Rflecteur plan :
Onde directe:
1V
xt=
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Mthodes d interprtation
Rflecteur plan :
Onde directe:
Onde conique: distance critique
1V
xt=
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Mthodes d interprtation
Rflecteur plan :
Onde directe:
Onde conique:
1V
xt=
12
cos2
V
ih
V
xt c+=
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Mthodes d interprtation
Rflecteur plan :
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Mthodes d interprtation
Rflecteur plan :
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Mthodes d interprtation
Rflecteur plan :
V1, V2, h
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Mthodes d interprtation
Rflecteur plan :
1/V1
1/V2
to1) Dterminer V1
2) Dterminer V2
3) Dduire ic
4) Dduire h
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Mthodes d interprtation
Rflecteurs plans :
=
+=1
1
cos2n
k k
kk
n V
ih
V
xt
n
k
kV
Vi =sin
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Mthodes d interprtation
Rflecteur pent :Lacquisition se fait dans les deux sens et permetde dtecter un pendage
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Un tir de sismique rfraction est effectu le long d'un profil de 50 m. Laposition des 12 gophones (x) et le temps d'arrives des premires ondes
(t) sont indiqus dans le tableau ci-dessous.
x (m) 1 3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50t (ms) 2.0 6.0 10.0 20.0 23.0 25.5 28.0 30.5 33.0 35.5 38.0 40.5
Le tir inverse donne les mmes rsultats.
1) Reporter sur un graphique les temps d'arrives en fonction de la position desgophones. A combien d'ondes diffrentes les premires arrives correspondent-
elles ? Combien de couches gologiques pourront donc tre caractrises ?
2) Donner la vitesse des ondes P de chacune des couches identifies. Dduire
l'paisseur de la premire couche.
3) Quel est le pendage de l'interface entre les 2 premires couches ?
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Mthodes d interprtation
Rflecteur plan :
Onde directe:
Onde conique:
1V
xt=
12
cos2
V
ih
V
xt c+=
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Mthodes d interprtation
Rflecteur pent :Lacquisition se fait dans les deux sens et permetde dtecter un pendage
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Mthodes d interprtation
Rflecteur pent :Lacquisition se fait dans les deux sens et permetde dtecter un pendage
Tir amont:
11
coscos2)sin(
V
ihi
V
xt cc
++=
Tir aval:
11
coscos2)sin(
V
iHi
V
xt cc
+=
+
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Mthodes d interprtation
Rflecteur pent :Lacquisition se fait dans les deux sens et permetde dtecter un pendage
1) Dterminer V1
2) Dterminer les vitesses
apparentes Ve et Vr
3) Dterminer ic et %
4) Dterminer V2
5) Dterminer h et H
Tir en E Tir en R
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Mthodes d interprtation
Couche cache :
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Mthodes d interprtation
Couche vitesse lente :
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Mthodes d interprtation
Couche oscillante : mthode plus-moins
Hypothses:
Pendage local faible pour que les
rayons se croisent en R avec langle
critique.Relief du rflecteur faible devant la
profondeur
Profondeur sous R
ic
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Mthodes d interprtation
Couche oscillante :
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Mthodes d interprtation
Couche oscillante :
DSSPLUS ttt 221 +=
1) Dterminer V1
2) Dterminer tMINUS V2
3) Dduire ic
4) Dterminer tPLUS tD hD
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La sismique rfraction
Offset dans les couches :
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Modlisation
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Exemples
Exemple terrasses alluvionnaires
(Napo Valley)
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On considre un terrain deux couches horizontales:H1=4 m V1=700 m/S
H2=15 m V2=1950 m/S
V3=2500 m/s
1) Trouver partir de quelle distance la premireconique est enregistre.
2) Trouver partir de quelle distance la deuximeconique est enregistre.
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