2. GÉOTECHNIQUE

2.1 Expérience sur la résistivité électrique d’un sol

2.1.a L’illustration

2.1.b Timelapse

La conductivité d’un sol est un paramètre clé pour le caractériser, car elle reflète sa capacité à conduire un courant électrique. Cette conductivité dépend de plusieurs facteurs, notamment la texture du sol (argileux, limoneux ou sableux), son taux d’humidité et la concentration d’ions dissous présents dans le sol, tels que les sels minéraux. Un sol argileux, par exemple, aura une conductivité plus élevée lorsqu’il est mouillé, car l’eau augmente la mobilité des ions, facilitant ainsi le passage du courant électrique.

Le résistivimètre est un instrument utilisé pour mesurer l’inverse de la conductivité, soit la résistivité du sol, exprimée en ohms-mètre (Ω·m). La résistivité est un indicateur important des propriétés physiques et chimiques du sol. En général, des valeurs de résistivité faibles indiquent une conductivité élevée, souvent associée à des sols riches en eau et en ions, tandis que des valeurs de résistivité élevées sont typiques des sols secs ou peu ionisés. L’analyse de la conductivité et de la résistivité des sols est essentielle dans divers domaines, y compris l’agriculture, la géotechnique, la gestion des ressources en eau et l’environnement, car elle permet d’évaluer la fertilité, la perméabilité, et la contamination potentielle des sols.

Référence 1.

2.2 Tomographie de la résistivité électrique

La mesure de la résistivité électrique, exprimée en ohms-mètre (Ω·m), est une méthode largement utilisée pour explorer le sous-sol. Cette technique repose sur l’émission d’un courant électrique entre deux électrodes, A et B. Le courant circule à travers le sol, suivant la lithologie (nature des roches) et la structure du milieu étudié. Pour atteindre des profondeurs plus importantes, il suffit d’augmenter l’espacement entre les électrodes.

Lors de l’injection d’un courant d’intensité connue, la distribution du potentiel électrique est mesurée. Ces données permettent de calculer les valeurs de résistivité apparente (ρa) du sous-sol, essentielles pour produire une carte de “pseudo-section”. Plusieurs modèles du sous-sol sont ensuite générés par inversion des données, et un logiciel compare ces modèles avec la pseudo-section pour identifier celui qui représente le mieux la réalité géologique.

Références 2 et 3.

2.3 Expérience sur les contraintes

Cette boîte de Casagrande modélisée permet d’analyser les caractéristiques de rupture en cisaillement d’un matériau consolidé. Elle est remplie de sable, qui est ensuite compacté. Simultanément, une contrainte normale constante (σn) est appliquée verticalement, accompagnée d’une contrainte tangentielle (σt) à l’horizontale, que l’on augmente progressivement en ajoutant des poids. Lorsque la contrainte normale ne compense plus la contrainte tangentielle, le sol cède : le haut du récipient se détache brusquement de sa base, provoquant le renversement du sable. La résistance du sol dépend de sa cohésion intrinsèque et de la force appliquée.

Référence 4.

2.4 Détection des argiles au bleu de méthylène

Le bleu de méthylène est un colorant organique utilisé comme indicateur dans diverses analyses chimiques. Cette manipulation permet d’étudier la capacité d’échange cationique et la surface spécifique des argiles. Le sol est constamment agité pour le mettre en suspension, puis un volume de bleu de méthylène est ajouté. Une goutte de cette suspension est prélevée et déposée sur un papier filtre spécial. Cette opération est répétée jusqu’à ce que le bleu soit en excès dans la solution, ce qui se manifeste par l’apparition d’une auréole bleu clair persistante autour de la tache. La quantité maximale de bleu absorbée par le sol ainsi mesurée permet de déterminer les domaines d’utilisation potentiels pour ce sol dans des applications telles que le génie civil, la fabrication de céramiques ou l’industrie pharmaceutique.

Référence 5.

RÉFÉRENCE 2.1 (1)
  1. Centre d’expertise en analyse environnementale du Québec (2015) Détermination de la conductivité: méthode électrométrique – Ministère du Développement durable, de l’Environnement et de la Lutte contre les changements climatiques, Méthode d’Analyse 115, Cond. 1.1, révision 1. http://142.213.133.56/methodes/pdf/MA115Cond11.pdf
RÉFÉRENCES 2.2 (2-3)
  1. Institut de Physique du Globe de Paris (visité en 03/2021) Tomographie de la résistivité électrique, ERT. http://step.ipgp.fr/images/f/f9/FicheERT.pdf
  2. Chapellier, D. (2000) Prospection électrique de surface – Université de Lausanne, Institut française du pétrole, Cours de géophysique: Résistivités électriques, p 75. https://www-ig.unil.ch/pdf/doc_pro/pro_f.pdf
RÉFÉRENCE 2.3 (4)
  1. Sorbonne Université (Paris VI) (2019) Travaux pratiques de Géotechnique.
RÉFÉRENCE 2.4 (5)
  1. Laribi, S., Cojean, R., Audiguier, M., Grambin-Lapeyre, C. & Geremew, Z. (2007) Essai d’adsorption de bleu de méthylène : influence de paramètres du protocole expérimental sur la valeur au bleu en fonction de la minéralogie des argiles – Revue Françauise de Géotechnique, Vol 120 – 121, p 83 – 90. https://doi.org/10.1051/geotech/2007120083