La sismique fréquentielle, outil pour vérifier la continuite de la transmission des contraintes dans un massif applications aux injections, vides, voutes de tunnel

Abstract

La sismique fréquentielle est une méthode peu utilisée bien que très puissante pour vérifier la continuité des contraintes dans un massif. Mise au point pour des contrôles d’injection, elle est utile par exemple pour déterminer que le toit d'une exploitation minière est resté stable, même 50 ans après son abandon (cas de Chizeuil). Cela peut l'être aussi pour détecter des karsts inattendus sous des fondations (cas de Tournai). Le principe en est simple : il s'agit d'émettre un choc mécanique dans un terrain et d'analyser en fréquence le signal reçu par un récepteur en plusieurs points du massif. Le champ de contrainte produit par le choc voit son spectre modifié par le terrain : en milieu continu, le modèle de Kelvin-Voigt montre que les fréquences transmises sont plus élevées si le module élastique est élevé ; il en est de même si la viscosité est élevée. En milieu fracturé, les fractures jouent le rôle d'un filtre passe bas : à toute largeur de fissure correspond une longueur d’onde minimale au-delà de laquelle il n'y a pas transmission de la vibration de part et d’autre de la fracture. En conséquence, les hautes fréquences ne passent que s'il n'y a pas de fissures, si le module élastique est élevé et si la viscosité importante, ce qui est un objectif commun à tout constructeur. A Chizeuil, sept forages de 50 mètres réalisés au-dessus de l’exploitation ont permis de montrer que les hautes fréquences étaient transmises au-dessus de la mine sur 20 mètres ou plus avec une remarquable continuité ; aucune basse fréquence n'apparaît, le toit de la mine n'est donc pas fissuré. L'exemple de Tournai est l'inverse du précédent : une trentaine de forages de 18 mètres de profondeur ont permis de dessiner une carte sommaire des karsts en dessous de fondations en cours de réalisation et de délimiter précisément un certain nombre de secteurs, ce qui a permis de poursuivre la construction avec un maximum d'informations.