Brevet FR2469719A1 — publié le 19810522

a présente invention concerne un procédé de prospection géophysique du sous-sol à laide ondes de cisaillement (ondes S) par utilisation dDau moins un vi breur9 dont le pied est amené par surcharge en contact de couplage avec la surface du sol. Des mesures sismiques par réflexion sont effectuées habituellement de manière telle que par exemple, par explosion ou à l'aide d'un ou de plusieurs vibreurs, des oscillations soient engendrées dans ou sur la surface ce du sol, qui sont essentiellement des ondes de pression (ondes P) qui sont reçues, après réflexion dans le sous-sol, e aide de géophones usuels9 c'est-à-dire par exemple à 1 aida de microphones électrodynamiques ou ana logues disposés verticalement.En complétant ces mesures par génération et réception d'ondes de cisaillement, on obtient la possibilité de calculer la constante de Poisson pour des réflexions caractéristiques individuelles a partir du quotient des vitesses des ondes P et S, qui donne a son tour une indication à propos des proprié tés lithologiques de l'horizon de réflexion.Des rapports détaillés a propos de la génération et de la re ception ondes de cisaillement sont reproduits dans Geophysics 1968, pages 229 à 254, ainsi que dans d'autres documents Ces travaux reposent principalement sur la mise an oeuvre de vibreurs particuliers, voir les brevets américains Nos 3 959 2329 3 959 233 et 3 205 971. Il s'agit là d'appareils qui sont réalisés dans le but particulier d'engendrer des ondes de cisaillement. Ils permettent d'engendrer pratiquement exclusivement des ondes de cisaillement de type SH, c'est-à-dire avec une polarisation dans le plan de l'horizon de réflexion. Par utilisation de géophones polarises appropriés, des séismo- grammes d'ondes de cisaillement satisfaisants ont été établis lors de ces recherches0 les vibreurs utilisés lors des recherches connues, voir également les brevets américains précités, satisfont aux exigences physiques de manière presque idéale pour ce type particulier d'enregistrement sismiques par réflexion. Les vibreurs présentent cependant en utilisation pratique des inconvénients considérables.Du fait du mouvement horizontal de la masse, les éléments utilisés pour le guidage de cette masse s'usent très rapIdeent. En vue de la transmission des forces de cisaillement au sous-sol, les vibreurs connus sont équipés d'une plaque d'acier qui comporte des nodules ou des prolongements pyramidaux sur le coté à coupler au sol. tors de l'utilisatIon de ces vibreurs, des dégâts ccûteux sont occasionnés en particulier aux chaussées et aux routes. Un inconvénient très important de ces vi- breurs connus réside dans le fait que pour la puissance actuellement mise en Oeu et pour la masse nécessaire à celle-ci, un montage dans des vibreurs usuels existan-ts pour ondes P n'est pas possible de façon simple. D'une manière générale, is recherches effectuées récemment aux Etets-UTnis avec des ondes de ci saillement pour des travaux de prospection sismique ont montré que des résultats satisfaisants peuvent être obtenus dans des conditions géologiques et de terrain les plus diverses. Dans presque tous les domaines, à l'exception de sables meubles et de sédiments saturés d'eau, des vibreurs à ondes de cisaillement peuvent en soi etre utilisés comme générateurs d'ondes de cisaillement de type SH, Dans beaucoup de domaines des signaux d'ondes de cisaillement sont observés pour une altiplicité suffisamment grande. La multiplicité est cependant jusqu' ici toujours au moins le double de celle observée dans le cas de l'enregistrement d'ondes de compression.En association avec les enregistrements effectués jusqu' ici, ont été également développés des procédés d'évalua tion et d'interprétation, qui ont surtout pour but de découvrir des anomalies lithologiques. I1 va sans dire que pour l'enregistrement des ondes SH les plus intéressantes, des géophones horizontaux particuliers sont nécessaires. L'équipement de l'équipe de mesure en géophones horizontaux supplémentaires constitue cependant un problème bien~moins sérieux que la nécessité d'avoir a sa disposition des appareils particuliers de génération d'ondes S. L'objet de l'invention est par conséquent de lever cette diffi cuité. A cette fin, l'invention part d'un procédé du type mentionné dans le préambule. le procédé selon l'invention prévoit d'associer deux vibreurs à ondes P et de les exciter et de les commander en opposition de phase avec le même balayage.De préférence, les vibreurs sont disposés de part et d'autre, écartés identiquement, transversalement à l'axe du profil. L'invention offre le grand avantage qu'on peut opérer avec des vibreurs usuels. Si l'on suppose que les vibreurs rayonnent dans un demi-plan homogène sensiblement avec une symétrie sphérique, dans le cas d'une association rapprochée de deux vibreurs à ondes P et à commande en opposition de phase, les ondes P sont pratiquement supprimées, si bien que l'amplitude de la force est réduite dans le cas d'une excitation horizontale, en comparaison d'une excitation verticale en fonctionnement avec concordance de phase0 Pour cette raison, il est également recommandé d'utiliser quatre vibreurs, qui sont de préférence placée aux sommets d'un carré, pour lequel l'axe du profil forme un axe médian, de telle sorte que les vibreurs se trouvant sur le même c8té soient commandés avec la même phase entre eux, et en opposition de phase par rapport aux vibreurs se trouvant sur l'autre côté de l'axe médian. Contrairement aux appareils connus, réalisés spécialement pour la génération d'ondes SH, comme décrit par exemple dans les brevets américains précités, il est possible, dans le cas de l'utilisation de vibreurs à ondes P commandés en opposition de phase, d'engendrer des ondes 6E même sur des sols qui se composent des sables relativement meubles et de sédiments saturés d'eau.On obtient ainsi un autre avantage en plus de la simplification due à l'utilisation d'appareils usuels: D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront des revendications ainsi que de la description qui va suivre et des dessins annexés, dans lesquels l'invention est expliquée et représentée à titre d'exemple Sur ces dessins : - la figure 1 est une coupe schématique à travers un axe de profil avec une disposition de vibreurs selon l'invention - la figure 2 représente une vue de dessus correspondant à la figure 1 sur un axe de profil avec des vibreurs disposés de part et d'autre, et - la figure 3 représente une forme de réalisation préférée de l'invention, modifiée par rapport à la figure 2. En vue de la mise en oeuvre du procédé se lon l'invention, voir figures 1 et 2, deux vibreurs 12 et 14 sont disposés sur la surface 10 du sol de part et d'autre d'un axe de profil ou médian 24, 22, respectivement. Les vibreurs 12 et 14 représentés ici seulement de façon simplifiée, engendrent des ondes de compression ou P, ainsi qu'il est indiqué par les flèches doubles sur les dessins. Comme les vibreurs 12 et 14 sont très rapprochés l'un de l'autre, les ondes de compression qu'ils engendrent s'annulent pratiquement au moins dans la zone médiane en raison de la commande en opposition de phase0 Les ondes résultantes et se propa geant dans le sens de la flèche 20 sont des ondes a avec le sebs d'oscillation indiqué par la flèche double 18.Après réflexion dans le sous-sol, les signaux revenant à la surface du sol sont captés par des géophones horizontaux 16, qui sont reliés à un appareil d'enregistrement usuel. Par l'appareil d'enregistrement non représenté, par l'intermédiaire d'une liaison par fil ou sans fil 29, est excité un générateur de balayage 28, qui délivre des signaux de balayage qu'il engendre à un dispositif de commande 26. Du dispositif de commande 26, les signaux de balayage engendrés par le générateur 28 sonttransmis aux canaux de liaison 30 et 32 des vibreurs 12 et 14, le dispositif de commande 26 assurant que les signaux dans le canal 30 sont identiques en fréquence et en amplitude, mais en opposition de phase à ceux du canal 32. Sur la figure 3, une forme de réalisation préférée de l'invention est représentée, à savoir l'utilisation de vibreurs à ondes de compression usuels, qui sont reliés à l'aide d'appareils supplémentaires simples. Bes deux vibreurs 112, 114 sont raccordés respectivement par l'intermédik ire d'une commande usuelle 126a, 126b, à un générateur de balayage 128a, 128b, qui est excité par l'intermédiaire d'une liaison par ou sans fil I29a, 129b, par le poste d'enregistrement. Afin de garantir que les deux vibreurs 112, 114 transmettent au sol des signzux de même amplitude et de phases opposées, un comparateur 133 est prévu, qui est relié par l'intermédiaire de dispositifs d'exploration 134a, 1-34b, aux dispositifs de vibration proprement dits. Les signaux rayonnés par les vibreurs 112, 114 sont comparés entre eux dans le comparateur 133, qui engendre une tension transmise en vue de la correction d'amplitude et de phase d'un des vibreurs, dans l'exemple du vibreur 112, par l'intermédiaire de la liaison par fil 136, à un régulateur 137. te régulateur 137 assure que le balayage engendré par le générateur 128a est en opposition de phase, mais pour le reste identique au balayage du générateur 128b. Le dispositif décrit dans le présent mémoire permet en outre de prendre totalement en considération une influence quelconque du sol. Sauf ces dispositifs supplémentaires, qui provoquent la commande en opposition de phase, on utilise pour la mise en oeuvre de ltinvention uniquement des dispositifs usuels, en particulier des vibreurs à ondes P usuels. REVENDICATIONS 1) Procédé de prospection géopbysique du sous-sol à l'aide d'ondes de cisaillement par utilisation d'au moins un vibreur, dont le pied est amené par surcharge en contact de couplage avec la surface du sol, caractérisé en ce que deux vibreurs en vue de la génération d'ondes de compression sont associés c8te-à- côte et sont excités et commandés en opposition de phase avec le même balayage. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que de part et d'autre, écartés identiquement, transversalement par rapport à l'axe du profil, un nombre identique de vibreurs à ondes de compression sont étroitement associés côte-à-côte. 3) Dispositif de génération d'ondes de cisaillement polarisées sensiblement horizontalement à l'aide de plusieurs vibreurs, caractérisé en ce qu'un nombre pair de vibreurs à ondes de compression (12, 14 112, 114), qui sont étroitement associés et symétriques par rapport à un axe médian (24 ; 124), sont reliés par une commande en opposition de phase (26 ; 137, 136, 133, 134a, 134b). 4) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les vibreurs sont reliés par llinter- médiaire de dispositifs d'exploration (134a, 134b) à un comparateur (133) qui commande un régulateur (137) qui est disposé entre le générateur de balayage (128a) et le générateur de vibrations proprement dit d'au moins un vibreur (112). 5) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les vibreurs à ondes de compression (12, 14) sont raccordés, par l'intermédiaire d'une commande en opposition de phase (26), à un générateur de balayage commuai,