Brevet FR2224767A1 — publié le 19741031

L'invention concerne un procédé de détection d' objets enterrés, dans lequel on met en évidence visuelle directe le profil de ces objets, à la surface du sol on peut ainsi détecter, globalement, (en opposition avec une détection objet après objet) des séries d' objets ou structures souterraines, sans ouvrir le sol et sans exploration ponctuelle de surface. I1 est connu d'utiliser des sondes magnétiques ponctuelles, pour détecter ponctuellement des objets métalliques souterrains - ce procédé ayant été développé pour trouver des mines explosives à partir d' une sonde magnétique portée par l'homme ou un engin automoteur. I1 est connu d' utiliser des radars, pour détecter en faible profondeur des objets métalliques ou non métalliques , en se basant sur la réflexion métallique ou la discontinuité locale dthumidité du terrain. Par un choix convenable de la longueur d'onde et des techniques de présentation des échos, on peut visualiser ainsi globalement, sous certaines conditions, des objets souterrains. I1 est connu d'utiliser la mesure de la diffusion de gaz carbonique, en mesure localisée ; la présence d' une barrière dans le sol empêche le mouvement du gaz, de sorte que le taux de diffusion du gaz à la surface du sol au-dessus ou à côté de I'objet enfoui, est différent. I1 est connu d'utiliser une détection localisée d'atomes d'hydrogène, présents dans nombre d'objets enfouis par l'homme (plastiques, explosifs, etc.) par un détecteur par modération de neutrons rapides. I1 est connu également d'utiliser la chromatographie en phase gazeuse, comme procédé de détection localisée de composés volatiles des objets à détecter - comme c' est le cas pour tous les explosifs et nombre de produits organiquels. I1 est connu finalement, la méthode globale thermoscopique ou thermographique, qui utilise le principe du radiomètre infrarouge, détectant et présentant graphiquement de faibles écarts de température, dus à la variation de 1' échange d'humidité avec la surface au-dessus et à côté d'objets enterrés. Le but de l'invention consiste à réaliser un procédé de détection d' objets ou structures souterraines par une méthode globale, où une visualisation directe donne une "image" du sous-sol. De plus, le procédé selon l'invention permet de détecter des objets ou structures enfouies construites de matériaux quelconques, puisqu' il est basé sur 1' effet d ' ocultation ou effet "ombre" que présente cet objet ou structure et non sur la qualité de ce matériau. En particulier, le procédé selon l'invention permet de détecter des objets ou structures enfouies, à distance, c' est-à-dire sans être en contact direct avec la surface du sol. Enfin, le procédé selon l'invention permet de détecter des objets ou structures souterraines localisées seulement approximativement, ou même dont la présence exacte est inconnue, malgré qu'elle soit recherchée. Pour apporter une solution à ces tâches, l'invention prévoit l'utilisation simultanée des principes suivants : différence de gradient de pression de vapeur d'eau à la surface du sol, au-dessus ou à côté de l'objet enfoui, ralen-tissement de la vitesse de transfert de 1' eau entre le sol et 1' atmosphère par un effet d' adsorption contrôlé de cette eau par produit épandu, variation locale de la teneur en eau adsorbée à la surface du sol, au-dessus ou à côté de 1' objet enfoui, coloration de ce produit épandu par un colorant incorporé, pour lequel 1' eau adsorbée se comporte comme un solvant et lui permet donc de dissoudre et de colorer la surface ; cette coloration étant alors fonction de la quantité d'eau adsorbée, c'est-à-dire de la présence d'un objet ou d'une structure enfouie. Le procédé suivant l'invention peut donc être décrit de la façon suivante On part du principe qu' un objet enterré, tel qu' une mine par exemple, constitue une barrière aux mouvements ascendants ou descendants de la vapeur d' eau dans le sol : il en résulte qu' une discontinuité d'humidité s' établit à la surface du sol. En période de beau temps, le terrain au-dessus d'une mine présente une surface plus sèche que celle du terrain non miné - et inversement, à la suite d'une pluie, le terrain au-dessus de la mine est plus humide que le sol environnant, puisque l'écoulement de l'eau est freiné par la mine, qui fait "ombre". On procède alors, suivant l'invention, à disposer une couche ralentissant cet échange, par l'épandage d'une couche d'argile - par exemple - qui établit un effet de "double barrière", ou "d' adsorbtion". Cet argile a pour but, en effet, de piéger le maximum de vapeur d'eau et de définir un seuil de concentration d'humidité à partir duquel le colorant peut agir - ceci ayant pour effet d'accentuer le contraste de couleur entre les parties du terrain contenant un objet enfoui ou non.Cette argile peut être saturée par un sel quelconque, aidant à créer la couche de cations nécessaire pour établir cet effet de piégeage, arretant 1' eau qui arrive du sol par évaporation. L ' accumulation de 1' eau au voisinage de la surface d' argile est plus ou moins importante selon la vitesse initiale du transfert - laquelle dépend à son tour du gradient de partielle de vapeur d' eau, provoqué par les échanges mentionnés. Par ailleurs, cette couche d' argile contient des colorants placés en suspension. Dàdjonction de sels fait apparaître une diffusion pour une humidité relativement réduite - auquel cas ltépaisseur apparente de la couche adsorbée augmente et la diffusion des colorants peut prendre place . Le même effet a lieu, sans sels, pour une humidité relative plus importante - c' est pourquoi on utilise 1' effet de double barrière décrit, augmentant artificiellement la concentration en eau Cette diffusion colore ensuite 1' argile d' une façon très facile à voir, et par le fait des variations de concentration en eau, par le gradient ponctuel variable, apparaissent en vision directe les objets ou structures enterrées. Un autre avantage du procédé suivant l'invention consiste dans les très faibles quantités d'indicateur nécessaires, et dans le fait que ces produits peuvent être répandus par voie aérienne, analogue à un saupoudrage en insecticide, défoliants, engrais, etc... Le procédé selon l'invention sera décrit ci-après, représentant un exemple d' exécution dudit dispositif. Le procédé étant basé sur une différence d'humidité entre le sol, avec ou sans objets enfouis, il est applicable sur tous terrains, exempts de végétation dense, sauf en cas de pluie ou de neige (où il y a saturation en eau, et un gradient d'humidité nul). On choisira, pour les conditions de détection les meilleures, deux ou trois jours après une pluie, au début d'une irradiation par soleil, par exemple. La base de l'indicateur est une argile bentonite à 1' état de poudre, avec une couleur ocre clair caractéristique quand elle est sèche (ou encore une argile Montmorillonite, Illite, etc...). Dans cette argile sont mélangés ensuite le ou les colorants hygrosensibles dans une proportion de quelques grammes de colorant par kilogramme d' argile - cette concentration variant selon les conditions opératoires et selon le colorant utilisé. Ce mélange est répandu sur le terrain à explorer, au taux de 100 grammes environ de produit par mètre carré aucune précaution particulière n' étant exigée quant au mode dt épandage et quant à l'épaisseur de la couche répandue, pourvu qu'elle soit continue. Les colorants utilisables sont nombreux ; on peut citer par exemple Rhodamine F.B (fabricant B.A.S.F) à raison de 1,5 g par Kilogramme d'argile. Naphtol Green 3luise (fabricant Kodak Eastman) à raison de 5 g par kilogramme d'argile. Fluorescein Disodium Salt (fabricant Kodak Eastman) à raison de 1,5 à 5 g par kilogramme d' argile. Eosin Yellowish (fabricant Kodak Eastman) à raison de 1,5 à 5 g par kilogramme d'argile. Tatrabromophénolsulfonephtelein ( Bromophenol Blue) ( fabricant Kodak Eastman) à raison de 1,5 g à 5 g par kilogramme d'argile. Ils peuvent être utilisés purs ou mélangés. Sous certaines conditions atmosphériques, on rajoute un sel, tel que le cholure de calcium par exemple, réduit à l'état de poudre. Il peut, soit être mélangé a î' argile et le colorant, soit répandu sur le terrain, indépendamment. Ensuite, après un temps de 1' ordre de 5 à 10 minutes, la couleur ocre du mélange répandu se modifie de façon très marquée, et suivant les colorants utilisés - il apparaît un contraste en couleur et en brillance trés net, avec une tâche claire (représentant 1' objet enfoui) entourée d' une surface environante colorée foncée, dessinant en quelque sorte les objets ou structures enfouies à la surface du sol. La netteté de l'ombre obtenue, dépend évidemment de la diffusion latérale du gradient de vapeur d'eau, au-dessus de l'objet enfoui en gros, on peut retenir que "lbmbre" est nette quand 1' objet ou la structure enfouie a une profondeur inferieure ou égale à sa dimension horizontale minimum. Ainsi, par exemple, une mine explosive de rayon 20 cm, apparaît avec sa forme nette, si elle est à 10 cm de profondeur ; à 20 cm de profondeur, on ne distingue plus un cercle, mais une tâche irrégulière: dans le cas de plusieurs mines disposées suivant un motif géométrique (ce qui est toujours le cas), on détecte malgré cela facilement le champ à cause de sa structure géométrique. Ainsi, par exemple, une construction sousterraine de un mètre sur un mètre, apparaît clairement, avec sa forme sous 50 cm de terre ; à plus grande profondeur, on peut distinguer des ruines souterraines, par 1' apparition d'une texture régulière. Les ombres, ainsi apparues, restent visibles plusieurs jours, en l' absence de pluie, etc... disparaissant ensuite progressivement. Une particularité intéressante consiste à ce que la détection peut réapparaitre après la pluie. Le sol devient complètement rouge pour le Rhodamine, par exemple, et après quelques heures, quand un gradient d'humidité s'est formé à nouveau (sol humide, ou sec) les objets réapparaissent. Le procédé décrit selon l'invention peut, de façon générale, être utilisé pour détecter tout objet ou structure enterrée provoquant un effet de barrière au mouvement ascendant de l'eau, tel que détection de mines explosives, détection de conduites enterrées, aide aux fouilles archéologiques, détection de discontinuité de terrain, etc... Du fait qu'il s'agit d'un procédé global, le procédé peut servir à localiser des objets ou structures dont on recherche la présence, sans la connaitre : le bas prix de revient de la méthode, et son application par voie aérienne, sont alors des facteurs essentiels. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la détection globale d'objets ou de structures souterraines, caractérisé en ce que l'on répand sur le sol une couche mince d'un mélange de produits, dans lequel un premier, une argile, est destiné à piéger la vapeur d'eau à la surface du sol et à définir un seuil de concentration d'humidité à partir duquel un autre produit, colorant sensible à l'eau, peut diffuser et réagir, et provoquer ainsi un contraste visuel de couleur et de brillance entre le terrain où se trouve l'objet ou la structure et le terrain environnant. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on ajoute au premier produit, argile, un autre produit, un sel constitué par exemple par un chlorure, tel que le chlorure de calcium ou le chlorure de sodium, permettant de moduler la capacité de rétention de lteau par le premier produit, argile. 3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le premier produit, argile est constitué par de la bentonite, de l'argile Montmorillonite, nlite, ou un mélange de deux ou plusieurs de ces produits. 4. Procédé suivant les revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le produit colorant, est constitué par un colorant tel que le Rhodamine FB, le Naphtol Green Bluish ou autres colorants organiques synthétiques ou un mélange de deux ou plusieurs de ces produits.