La toute première question que quelqu'un se pose habituellement à propos du GPR est: «À quelle profondeur peut-il voir?». Bien que nous entendions cette question quotidiennement, nous n’avons toujours pas de réponse rapide et directe. La réponse la plus courte est: «Cela dépend». Une meilleure réponse, mais pas encore très précise, est: «Si vous travaillez sur de l'eau douce, de 1 à 40 mètres, au sol, de 1 à 100 mètres, sur la glace, encore plus profonde».
La raison pour laquelle nous ne pouvons pas répondre à cette question est simplement que la profondeur de pénétration du GPR dépend de nombreux facteurs, y compris la fréquence de l'antenne GPR, la puissance de l'émetteur GPR, le nombre de piles, les pertes de diffusion dans les matériaux hétérogènes et le niveau de fréquence radio de fond. bruit. Cependant, le facteur le plus important est les propriétés électriques du matériau scanné, en particulier la conductivité électrique de ce matériau (Figure 1).
La plupart des gens ont entendu dire que les sols argileux sont «mauvais» pour la pénétration du GPR. La raison sous-jacente pour laquelle les sols riches en argile ne sont pas bons pour une pénétration profonde avec le GPR est parce que l'argile a une conductivité électrique élevée. D'autres matériaux courants à haute conductivité électrique sont les sols limoneux, l'eau de mer et, bien sûr, le métal. L'une des premières leçons apprises par les opérateurs GPR est de ne pas s'attendre à voir à travers le métal.
(à gauche) permet aux signaux GPR de pénétrer plus profondément dans le milieu qu'une conductivité électrique élevée (à droite).
Estimation de la pénétration du GPR dans le sol
Parfois, nous avons un client qui a une mesure de la conductivité électrique d'une zone qu'il souhaite scanner avec GPR. Ces informations proviennent souvent d'un autre levé géophysique mené dans la région, comme un levé de résistivité électrique ou un levé électromagnétique (EM). Avec ces informations, la profondeur de pénétration qui serait atteinte avec le GPR en mètres peut être estimée par l'expression:
Profondeur (m) = 40σ
où, σ est la conductivité électrique exprimée en millisiemens par mètre (mS / m)
Si la mesure est la résistivité en ohm-mètres, la formule devient:
où, ρ est la résistivité exprimée en ohm-mètres (ohm-m)
Estimation de la pénétration du GPR dans l'eau douce
Si vous souhaitez utiliser le GPR sur de l'eau douce, il existe également une formule, liée à celles ci-dessus, pour estimer la profondeur de pénétration lors de l'utilisation du GPR. Il nécessite une propriété de l'eau, couramment mesurée par les hydrologues, appelée le total des solides dissous ou TDS. Si vous avez une mesure du TDS de l'eau que vous souhaitez scanner avec GPR, utilisez cette expression pour estimer la profondeur de pénétration du GPR dans l'eau:
où, le TDS est mesuré en milligrammes par litre (mg / l) ou en parties par million (ppm)
Le tableau ci-dessous résume ces formules en utilisant des valeurs typiques de conductivité électrique et de résistivité pour les différents matériaux. N'oubliez pas: les formules fournissent une estimation au meilleur des cas de la profondeur de pénétration; des facteurs supplémentaires, notamment la fréquence de l'antenne, la puissance de l'émetteur et la sensibilité du récepteur, comme mentionné ci-dessus, doivent également être pris en compte. De plus, les enquêtes GPR sont rarement menées à partir d'un matériel pur; le plus souvent, le sous-sol est un mélange hétérogène de différents matériaux résultant en une diffusion du signal qui réduit également la pénétration.
| Matières | Conductivité électrique (mS / m) | Résistivité électrique (ohm-m) | Total des solides dissous (ppm) | Profondeur de pénétration (m) |
|---|---|---|---|---|
| Air | 0 | 0 | ∞ | |
| La neige glacée, | 0.1 | 10,000 | 400+ | |
| Granit, marbre | 0.4 | 2500 | 100 | |
| Sable sec, calcaire | 1 | 1000 | 40 | |
| Sable humide, gravier | 2 | 500 | 20 | |
| Limon | 20 | 50 | 2 | |
| Argile, béton | 50 | 20 | 1 | |
| Eau douce (TDS faible) | 45 | 40 | ||
| Eau douce (TDS élevé) | 3700 | 0.5 | ||
| Eau de mer | 40,000 | 0.01 |
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