Brevet FR2457500A1 — publié le 19801219

La presente invention concerne l'exploration sismique du sous-sol. L'exploration sismique consiste à émettré en certains points du sol des ébranlements qui se propagent à partir de ces points, et à re@ueillir en d'autres points, par des capteure sismiques,des mesures des vibrations propagées jusqu'à ces autres points. L'analyse des signaux reçus permet de teconstituer des informations sur les couches de terrain traversées par les ondes sismiques. La précision des informations reconstituées est d'au- tant meilleure que les ondes se propagent plus lentement car on peut mieux différencier les instants d'arrivée d'ondes aux divers points de mesure. Or on sait que les ondes sismiques peuvent se décomposer en deux types de vibrations : d'une part les ondes longitudinales qui vibrent dans la direction de propagation des ébranlements, et d'autre part les ondes tranverses, qui vibrent perpendiculairement à cette direction (donc dans le plan tangent à la surface d'ondes de l'ébranlement) ; de ces deux types d'ondes, le second présente une vitesse de propaga- tion nettement plus faible que le premier. On cherche donc selon l'invention à produire des ébranlements présentant une forte composante d'onde transverse, d'abord pour améliorer la précision des mesures, mais aussi pour recueillir des informations supplémentaires très utiles, à partir de la comparaison des propagations des ondes longitu- dinales et tranverses, et notamment à partir du rapport de leurs vitesses de propagation, ou des amplitudes des ondes réfléchies pour chacune (l'impédance acoustique du sol n'etant pas la même pour les deux types d'ondes5. Pour engendrer des ébranlements dont la composante d'onde tranverse soit suffisamment importante pour permettre une interprétation efficace des mesures, on a déjà proposé, outre l'utilisation d'explosifs enterrés, l'application d'impacts ou de vibrations latérales sur le bord 'une plaque horizontale ancrée dans le sol par des nervures saillant à la partie inférieure de cette plaque. L'inconvénienb de ce procédé est que la mise en oeuvre en est longue car pour chaque point de production d'un ébranlement, il faut soulever la plaque, la porter jusqu'à ce point, l'ancrer en ce point et préparer le matériel d'application des impacts ou des vibrations. D'autre part, l'effet sur le sol est très destructeur à cause du poids de la plaque et à cause des nervures qui arrachent le sol lors de l'application des impacts latéraux. L'utilisation sur les terrains privés pose des problèmes avec les occupants du sol, et elle est totalement impossible à certains endroits tels que les routes. Pour supprimer ces inconvénients, la présente invention propose de remplacer la plaque ancrée par un rouleau pesant reposant sur le sol par une génératrice, rouleau sur lequel on applique des impacts ou des vibrations horizontales dans le sens de son axe. Si ce sont des impacts, ils sont en principe délivrés alternativement sur une face et sur l'autre du cylindre, mais on peut prévoir aussi que le rouleau est divisé en deux cylindres, de meme axe, reliés rigidement l'un à l'autre, et que des impacts sont délivrés par un dispositif situé entre les deux cylindres. Un tel rouleau de couplage pour transmettre des ébranlements au sol a l'avantage de pouvoir outre déplacé extremement facilement d'un point à un autre ; il est remorqué à l'arrière d'un véhicule. Il ne détruit pas les sols sur lesquels il est posé et il peut méme autre utilisé et déplacé sur route. Par exemple, le rouleau comprend un axe qui sert d'essieu à une remorque qui peut être chargée plus ou moins pour modifier le couplage entre le dispositif d'application d'impacts et le sol. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - lesfigures la et lb représentent la technique antérieure de production d'ondes transverses, - les figures 2a et 2b représentent le rouleau selon l'invention, - la figure 3 représente une variante de réalisation de l'invention. A la figure la on a représente la technique antérieure des dispositifs de couplage au sol pour la production d'ébranlements sismiques : une plaque 10, compostant des nervures parallèles 12 saillant à sa partie inférieure, est ancrée dans le sol 14 par ces nervures. Des impacts sont appliqués latéralement (essentielle- ment horizontalement) perpendiculairement à la direction longitudinale des nervures, alternativement dans un sens et dans l'autre. Les flèches 16 et 18 symbolisent ces impacts, qui peuvent etre appliqués par exemple par une masse pesante que llon fait balancer de manière qu'elle vienne frapper les bords de la plaque 10. Dans une autre réalisation d'art antérieurs représentée à la figure lb, la plaque est ancrée par des saillies pyramidales 20 remplaçant les nervures 12 et c'est un vibrateur qui communique un mouvement alternatif horizontal (flèches 22,24) à la plaque au lieu que ce soient des impacts Dans la présente invention, pour éliminer les détériorations du sol et les difficultés de déplacement de la plaque 10, on utilise tomme cela est visible à la figure 2a) comme moyen de couplage remplaçant la plaque et ses nervures ou saillies pyramidales, un rouleau 26 posé à méme le sol 14 avec lequel il est donc en contact sensiblement le long d'im généra- trice. Comme pour la plaque 10, des impacts sont appliqués latéralement (essentiellement horizontalement) sur les cotés du rouleau (flèche 28, 30) alternativement dans un sens et dans l'autre, par les mimes moyens qui peuvent autre utilisés pour les plaques ancrées (chute latérale de masse pesante suspendue par exemple). Ces impacts sont de préférence appliqués sur les joues du rouleau. Un vibrateur peut aussi autre utilisé pour appliquer un mouvement alternatif horizontal au rouleau en contact avec le sol. Bien entendu, étant donné que le couplage avec le sol s'effectue par une surface beaucoup plus réduite que dans le cas d'une plaque ancrée, il est nécessaire d'appliquer des impacts de plus faible énergie, et en plus grand nombre par conséquent, pour abtenir une énergie sismique utilisable3 On constate en pratique que l'énergie des ondes transverses reçue après un impact de faible puissance sur la joue d'un rouleau est d'un ordre de grandeur eomparable à celle reçue à la suite d'un impact de mOme puissance sur une plaque ancrée. un L1augmentation du nombre d'impacts entraine/allongement du temps de misa en oeuvre de l'appareillage à un emplacement donné mais cette augmentation est compensée par la facilité de déplacement d'un point à un autre. Le cobt du rouleau de couplage est plus faible que celui des plaques existant actuellement et on évite les fraies occasionnés auparavant par la détérioration des sols par les plaques. A la figure 2b, on a représenté un rouleau 26 accroché par son axe 32 formant essieu au-dessous d'une remorque 34 attelée à un véhicule tracteur 36. Le rouleau sert à supporter la remorque sur le sol et il roule lorsque le véhicule tire la remorque. Le rouleau pèse quelques centaines de kilos et la remorque elle-meme peut être chargée plus ou moins selon les conditions de couplage à effectuer et selon la nature du sol, notamment selon le revêtement de route car un avantage très important de l'invention réside dans la possibilité d'effectuer les opérations sur route alors qu'avec les plaques ancrées il était nécessaire de sortir des routes pour chaque mesure. A la figure 3, on a représenté une variante de réalisation selon laquelle le rouleau est constitué par deux cylindres de meme axe écartés l'un de l'autre de sorte qu'on peut appliquer les impacts par un dispositif situé entre les deux cylindres. On peut également envisager de multiplier les rouleaux (plusieurs rouleaux parallèles sous une meme remorque par exemple) ; les impacts peuvent titre relativement fréquents et faibles et synchronisés, ou alors plutôt espacés et puissants sans être synchronisés. On peut enfin a priori utiliser le dispositif de couplage selon l'invention pour produire des ondes longitudinales et non transverses en frappant non les faces latérales mais la paroi cylindrique du rouleau. REVEIDICATIOITS 1. Dispositif de couplage au sol pour la production d'ébranlements sismiques, caractérisé par le fait qutil comprend un rouleaupesant reposant sur le sol, rouleau sur lequel on peut appliquer par ses faces latérales des impacts ou des vibrations dans le sens de son axe. 2. Dispositif de couplage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le rouleau sert de support de roulement à une remorque attelée à un véhicule tracteur. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la remorque peut être chargée plus ou moins pour faire varier le poids appliqué au sol par le rouleau. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le rouleau est constitué par deux cylindres montés sur un même axe et écartés l'un de l'autre sur cet axe, des impacts pouvant être appliqués sur les faces en vis à vis des deux cylindres.