Brevet FR2514153A1 — publié le 19830408

L'invention concerne généralement l'établis- sement d'un ou plusieurs contacts électriques mobiles avec le sol, ainsi que les techniques qui en font usage, en particulier la prospection électrique da sous-sol. La prospection électrique utilise a dispositif de terrain ainsi constitué - deux électrodes émettrices, plantées dans le ol, sont soumises a une excitation par courant continu d'ampli tude connue (ou autre courant de forme d'onde connue) - le signal qui en résulte entre deux électrodes récep trices, également plantées dans le sol, est capté, et enregistré, comme contenant des informations sur le sous-sol. En déplaçant les électrodes émettrices et réceptrices ensemble etZou les unes par rapport aux autres, sur toute la zone a prospecter, on acquiert des informations sur la présence dans le sous-sol d'anomaliesde résistivité révélant la présence éventuelle de struc- tures qui peuvent aller des vestiges archéologiques aux gisements minéraux, suivant la profondeur d'investigation choisie. Les techniques de prospection et de dépia:ement des électrodes utilisées jusqu'à présent font de bu par pection électrique un outil qui se prête mal à uns wtili- sation intensive comme l'exige, notamment, la cartogra- phie détaillée d'un site. Le déplacement manuel des électrodes impose, en effet, un temps de mise en oeuvre long, tandis que les procédés mécaniques connus de déplacement dQ ces eectro- des alourdissent l'appareillage et introduisemt du bruit dans les mesures. La présente invention vient amERiorer sensiblement les choses, en proposant à la base: un nouveau moyen pour établir un contact électrique avec le sol. A cet effet, il est proposé d'utiliser,-pour tout ou partie des électrodes, un jet cohérent de liquide conducteur. Un tel jet peut être obtenu en sollicitant le liquide conducteur a travers un ajutage de quelques dixièmes de millimètres de diametre, sous une pression continue de plusieurs centaines de bars. Il a été observé qu'un tel jet pénètre les premiers centimètres du sol, après avoir transpercé. son.éventuelle couverture végétale. Selon une autre caractéristique préferentielle de l'invention, le jet est créé à distance sensiblement constante du sol, malgré les irrégularités de sa surface. Pour cela, l'ajutage peut etre monté sur un support conducteur qui suit la surface du sol. Un mode de réalisation simple consiste a monter~le ou les aju- tages chacun sur un sabot glissant semblable a ceux des semoirs agricoles, tire derrière un tracteur, les sabots étant électriquement isolés Ies uns des autres et du reste de l'appareil. Dans un exemple avantageux de misse en oeuvre, le liquide: conducteur est de l'eau, éventuellement additionnée d'un sel soluble augmentant sa conductivité, tel qu'une solution a 20 % de nitrate d a'maonium:. Le procédé ci-dessus peut servir en particulier déplacer tout ou partie des électrodes d'un qpadripOle de prospection électrique du sous-sol. On notera que ce procédé permet d'une manière simple, rapide, et sans introduire de bruit, de réaliser un déplacement continu Qs~electrodes, ce problème n'ayant pas été résolu en pratique jusqu'à présent. L'invention concerne également des dispositifs permettant la mise en oeuvre de ce procédé. Un tel dispositif comporte à la base un véhicule support à roues isolantes, automobile ou tracté ; sur ce chariot, et pour chaque électrode, sont prévus, isolés du véhicule et les uns des autres - un réservoir de liquide conducteur - des moyens reliés au réservoir et capables d'amener le liquide conducteur à haute pression ; - un support conducteur traînant sur le sol et portant un ajutage conducteur alimenté en liquide haute pression et apte à créer un jet cohérent de liquide en direction sensiblemènt perpendiculaire au sol ; et - des moyens de contact électrique avec le liquide Bien que d'autres application soient envisageables, le demandeur considère actuellement comme préférentielle l'application aux recherches archéologiques, agronomiques et éventuellement de génie civil, avec au moins quatre électrodes formant un quadripôle carré ou en ligne, et avec un écartement entre électrodes de l'ordre du mètre. En pareil cas, deux éleetrodes servent à injecter le courant d'excitation, et les deux autres à recueillir la différence de potentiel liée au champ électrique créé par le courant d'excitation. La création du courant d'excitation et l'enre- gistrement de la différence de potentiel recueillie peuvent se faire avec des appareils classiques, souvent dénommés "résistivimètres", et convenablement reliés aux moyens de contact électrique avec le liquide. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description détaillée qui va suivre et dans les dessins annexés-, sur lesquels - la figure 1, illustre en perspective un dispositif de prospection électrique à quatre électrodes selon l'4n- vention, monté sur un petit tracteur, les éléments créateurs des jets étant montrés relevés, pour une meilleure compréhension - la figure 2, illustre à plus grande échelle, également en perspective, un détail de la figure l ; et - la figure 3 est le schéma de principe des circuits et organes de mise en pression du liquide conducteur. Sur la figure 1, on distingue un petit tracteur agricole (T) équipé de bras de relevage (BR)-et d'une prise de force (PF) entraînant un compresseur d'air (AC) illustré en position relevée avec son réservoir d'air comprimé (AR). Un cadre rigide (CR), .fixé au compresseur, supporte quatre sabots (S1 à S4). Comme le montrent les figures 1 et 2, le par & lélogramme (tel P2) de suspension de chaque sabot (tel S2) est séparé du cadre par un bloc isolant (ici'BI 2) en matière synthétique. De chaque côté de l'ossature porteuse (OP)du compresseur est fixée une console (CN) munie d'un plateau isolant én matière synthétique Pli ou PI3. A l'avant, le tracteur loge également quatre réservoirs (Rl à R4) en matière synthétique, contenant chacun du liquide conducteur à utiliser selon l'invention. Le plateau isolant PIlsupporte deux ensembles moteur à air et pompe haute pression, respectivement AM1, LPi et AM2, LP2. De même, de l'autre côté le plateau isolant PI3 supporte deux ensembles semblables, dont la figure 1 ne montre que les moteurs à air AM3 et AM4. -De ce fait, n'étant reliés au réservoir d'air comprimé que par des conduites en matière synthétique, les ensembles moteurs et pompes AMl à AM4 sont entièrement isolés electriquement du châssis et entre eux. Cela est illustré sur la figure 3 par des traits d'axe. Chaque moteur à air, tel AMI, açtionne sa pompe haute pression, telle LPl, qui envoie le liquide du réservoir associé Ri, vers l'ajutage correspondant AJl, et ainsi de suite; La figure 2 montre un ajutage AJ2, logé verticalement dans le sabot S2, et alimenté par la conduite de liquide sous pression souple HP2- en matière synthétique. - La figure 2 montre également une liAi5oB éîec- trique isolée EL2, venant faire contact avec l'ajutage AJ2, et par conséquent avec le liquide conducteur qui le traverse. Enfin, les quatre liaisons électriques (telle EL2? sur les quatre ajutages sont ramenées vers le dispositif résistivimètre et enregistreur ERE (figure I). Dans une réalisation particulière, les éléments sont les suivants - ajutages AJ : buses pour jet cohérent haute pression, de diametre O,2 mm, disponibles auprès de la société française BERTIN et Cie - compresseur d'air AC : AGRI 45 fabriqué par TOUSSAINT DE VILBISS ; - moteurs à air AM : GRACO type "Président" (rapport 30/1) fabriqués par GRAY COMPANY INC. ; - pompes haute pression LP : bas de pompes GRACO associés aux moteurs ci-dessus, dont le carter et tous les élements mobiles ont été traités et/ou remplacés pour être inoxydables au contact de l'eau additionnée de nitrate d'ammonium.Ainsi agencées, ces pompes attei gnent une pression de 200 bars, compte-tenu du faible débit demandé ; - plaques d'isolation en nylon et/ou conduites de liquide conducteur en nylon ou autres matières synthétiques non conductrices - résistivimètre Bradphys avec asservissement du courant d'excitation et enregistreur continu sur papier des signaux captés la la roue RS (figure 1) a été équipée d'un dispositif marqueur créant sur l'enregistreur un signal choque tour de roue, (ou pour un nombre entier de tours de roue) - le liquide conducteur, une solution à 20 % de nitrate d'ammonium dans l'eau stockée dans quatre réservoirs de 60 litres chacun, est appliqué sous pression de 200 bars aux ajutages de 0,2 mm avec un débit de 15 litres par heure, ce qui donne une autonomie de quatre heures environ. Des essais ont été réalisés sur un terrain connu, ayant déjà.fait l'objet d'une prospection point par point par le procédé classique des électrodes plantees dans le sol. Ces essais ont montré une bonne corré lation. entre le procédé classique et celui de la présente invention (quadripôle carré de 1 m de côté). On a également contrôlé avec succès la répétitivité des enregistrements obtenus selon l'invention. Une exploitation sur douze profils parallèles de 40 m de long a montre une finesse de résolution meilleure que celle des procédés classiques, en musse temps qu'un gain de temps global au moins d'un facteur 10 Le dispositif ci-dessus apparat directement applicable aux investigations d faible profondeur, notamment pour la recherche des vestiges archéologiques, agronomiques et éventuellement de génie civ.il. Cependant, la présente invention est susceptible d'autres appîicàr tions telles que la recherche de gisements minerais, notamment avec deux électrodes d'excitation fixes écartées de quelques dizaines ou centaines de mètres, plantées dans le sol, et deux électrodes de détection mobiles selon l'invention, déplacées dans la zone des électrodes fixes. Les procédés et dispositifs de l'invention présentent l'avantage décisif de permettre des mesures intensives et en continu, et par là d'ouvrir la voie à une prospection très fine. REVENDICATIONS 1. Procédé pour établir un contact électrique avec le sol, caractérisé par le fait que l'on dirige vers le sol (S1-S4) un jet cohérent de liquide conducteur. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le jet est créé distance sensiblement constante de la surface du sol, compte-tenu des irrégularités de celle-ci. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le liquide conducteur est de l'eau. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'eau est additionnée d'un sel soluble. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le sel soluble comprend du nitrate d'ammonium. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'on traîne sur le sol un support conducteur logeant (S1-S4) un ajutage à jet cohérent alimenté en liquide conducteur à haute pression. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'on traine ensemble au moins deux blocs support-ajutage (S1-S4) isolés électriquement entre eux, et montés en position relative fixe. 8. Dispositif mettant en oeuvre le procédé de l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte + d'une part un véhicule support roues isolantes X d'autre part sur ce véhicule, et pour chaque électrode, isolés électriquement du véhicule et les uns des autres: - un réservoir de liquide conducteur (R1-R4), - des moyens reliés au'réservoir, et capables d'amener le liquide conducteur à haute pression (LP1, LP2), - un support conducteur, traînant sur le sol, et portant un ajutage conducteur (S1-S4) alimenté en liquide haute pression et apte à créer un jet cohérent de liquide en direction sensiblement perpendiculaire au sol ; et - des moyens de contact.électrique avec le liquide. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que les moyens de contact électrique avec le liquide sont constitués par une liaison électrique individuelle vers chaque ajutage. 10. Dispositif selon l'une des revendications 8 et 9, caractérise par le fait qu'il comporte un appareillage d'excitation et/ou d'enregistrement (ERE) con necté aux moyens de contact électrique avec le liquide.