FR2583175A1 - Dispositif de terrain propre a l'investigation rapide en prospection electrique de sub-surface - Google Patents

Abstract

UN RUBAN FOURREAU 10 ETANCHE EST CONSTRUIT DE DEUX BANDES D'UN TISSU DE VERRE IMPREGNE DE POLYURETHANE, QUI LOGE EN ZONE CENTRALE UNE NAPPE DE CONDUCTEURS 11. DES TRAVERSEES CONDUCTRICES 12, ETANCHES, SONT MONTEES EN ESPACEMENT SENSIBLEMENT REGULIER SUR LA LONGUEUR DU RUBAN-FOURREAU 10. ELLES PEUVENT RECEVOIR DIFFERENTS TYPES D'ELECTRODES DE TERRAIN. LES CONDUCTEURS 11 ABOUTISSENT A UNE EXTREMITE 101 DU RUBAN, QUI PEUT S'ENROULER SUR UN TOURET 13. A L'INTERIEUR DE CELUI-CI SONT LOGES DES MOYENS DE COMMUTATION PERMETTANT DE REALISER TOUTE CONFIGURATION DESIREE DES ELECTRODES EN QUADRIPOLE POUR LA PROSPECTION ELECTRIQUE DE SUB-SURFACE.

Description

Dispositif de terrain propre à l'investigation rapide en prospection électrique de sub-surface
L'invention concerne la prospection électrique du sous-sol.

L'étape élémentaire de cette prospection consiste à réaliser sur le terrain une station de mesure, définie par l'implantation dans le sol de deux paires d'électrodes. Celles-ci sont reliées respectivement aux deux bornes d'injection de courant et aux deux bornes de mesure de potentiel que comporte un résistivimètre.Après une première mesure, la station de mesure est déplacée d'un pas ou maille, ce qui donne une nouvelle mesure, et ainsi de suite jusqu'à couvrir toute la zone de terrain étudier.

Dans de nombreuses applications, la prospection électrique, dite alors de sub-surface, intéresse les couches peu profondes du sous-sol. Le pas entre stations de mesure est du même ordre que la profondeur d'investigation désirée, ou un peu supérieur . Le nombre de mesures requises augmente donc très vite avec la surface de la zone à prospecter.

La sujétion d'implanter quatre électrodes indépendantes en chaque station de mesure devient alors difficilement supportable, d'autant que les mesures sont répétitives.

Dans le Brevet français N" 81 18 652, publié sous le N"2 514 153, il a été proposé d'utiliser comme électrode des jets de liquide conducteur. Tout l'appareillage de mesure peut être attelé à un tracteur agricole. Cette solution est applicable à des terrains très dégagés de grande superficie (au moins 1 hectare).

Mais, à cause de cette condition, et aussi à cause de son coût et de sa relative complexité, l'appareil connu n'est pas susceptible d'une application générale, en toutes circonstances.

La présente invention a pour but d'apporter une autre solution, d'application plus générale, en ce qu'elle convientauxsites d'étendue moyenne et/ou quelque peu accidentés.

Un autre but de l'invention est de réaliser un dispositif qui permette intrinsèquement et de façon très simple la répartition des électrodes sur le sol.

L'invention a encore pour but de permettre l'acquísi- tion très rapide des données sur le terrain, tout en permettant de choisir entre plusieurs programmes d'interrogation de quadripôles dont les pas sont multiples du pas élémentaire d'exploration.

De façon classique, le dispositif selon l'invention comporte des moyens de liaison permettant de connecter des électrodes implantées dans le sol à un appareil résistivimètre.

Selon une caractéristique générale de l'invention, ces moyens de liaison comprennent un ruban-fourreau étanche, construit en matériau électriquement isolant et mécaniquement stable, et propre à être déroulé etétendu sur le sol, en principe en ligne droite. Les moyens de liaison comprennent encore des traversées conductrices, étanches, montées endistribution régulièrement espacée sur la longueur du ruban-fourreau, et propres chacune à recevoir ld fixation de l'une des électrodes. Enfin, les moyens de liaison comprennent aussi une multiplicité de conducteurs électriques de liaison, isolés, logés à l'intérieur du ruban-fourreau, à partir de l'une de ses extrémités, et reliés chacun à l'une, respective, des traversées, à l'intérieur du ruban-fourreau.Ces conducteurs électriques peuvent être sélectivement reliés au résistivimètre, en correspondance de différentes configurations de quatre électrodes, pour la prospection électrique du sous-sol le long de la ligne de déroulement du ruban-fourreau.

Dans un mode de réalisation particulier, ie rubanfourreau comprend deux bandes de matériau électriquement isolant, flexible et inextensible, superposées et soudées ensemble par leurs bords longitudinaux. Ce matériau est préférentiellement un tissu de polyester imprégné de polyuréthane.

Pour leur part, les conducteurs électriques de liaison s'étendent avantageusement sous la forme d'au moins une nappe plane de fils isolés, logés dans la zone mé- diane interne du ruban-fourreau. Les deux bandes définissant ce ruban sont solidarisées l'une à l'autre par soudure de façon adjacente à cette nappe de conducteurs. I1 s'est également avéré très avantageux que la nappe soit repliée sur elle-même, en partie au moins, à la seconde extrémité du ruban-fourreau, cette seconde partie rejoignant aussi la première extrémité de ce même ruban-fourreau, fournissant par là d'autres conducteurs disponibles pour relier des traversées conductrices à la première extrémité du ruban-fourreau.

En pratique chaque traversée comprend une lame conductrice, placée en travers à l'intérieur du rubanfourreau, et reliée à l'un respectif des conducteurs de liaison, ainsi que deux rivets ou oeillets conducteurs traversant complètement le fourreau,en perforant cette lame, respectivement de part et d'autre de la zone centrale du ruban-fourreau.

Sur ces traversées, plus précisément sur leurs oeillets, il est alors possible de placer des porteélectrodes. Chaque porte-électrode comprend une semelle métallique constituée de deux pièces en tôle formant pince, et munies de tétons en regard vers l'intérieur, de façon à pouvoir enserrer élastiquement le rubanfourreau, tandis que lesdits tétons coopèrent avec les rivets ou oeillets, en positionnement mécanique aussi bien qu'en contact électrique.

L'électrode elle-même peut être formée d'une simple tige. Un agencement spécial de celle-ci permet son montage pratiquement à demeure sur le ruban, même lorsque celui-ci est enroulé. La même forme permet d'implanter dans le sol l'électrode alors qu'elle est fixée sur le ruban, sans risquer d'endommager celui-ci.

Selon une autre caractéristique de l'invention, on prévoit des moyens de commutation qui permettent la connexion de tout groupe de quatre traversées consécutives (au pas élémentaire a) aux deux paires de bornes que comporte le résistivimètre. Ces moyens de commutation passent avantageusement d'un groupe de quatre traversées consécutives au suivant en "roulant", c'est-à-dire en supprimant une traversée extrême de ce groupe pour la remplacer par la traversée suivante à l'autre extrémité.

Cela minimise le nombre de commutations requises à chaque fois.

I1 est souhaitable de faire de même, en opérant au double du pas élémentaire entre traversées. Dans ce cas, en cours de "roulement", certaines traversées pourront être reliées à la même borne du résistivimètre que précédemment, mais d'autres devront être reliées à une borne du résistivimètre qui sera différente de celle utilisée au pas élémentaire. D'où il résulte la nécessité de commutations supplémentaires.

A partir de là, l'invention permet d'explorer de nombreux autres groupes (en quadripoles) de quatre traversées, possédant un pas multiple impair du pas élémentaire a, ou bien multiple pair de celui-ci, comme on le verra plus loin.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'une portion du ruban selon l'invention; - la figure 1A est un schéma synoptique d'un dispositif selon 1 'invention; - la figure 1B est une illustration schématique d'un mode de prospection du sous-sol à partir de plusieurs électrodes consécutives; - la figure 2 est une vue en coupe partielle du ruban montrant la constitution d'un oeillet que comporte celui-ci; - la figure 2A est une vue correspondant à la figure 2 et montrant partiellement l'implantation d'un porteélectrode sur un oeillet; - la figure 3A est un schéma simplifié du ruban selon l'invention, enroulé sur un touret;; - la figure 3B montre le repliement de la nappe de conducteurs à l'extrémité libre du ruban; - la figure 3C montre en coupe transversale la disposition de la nappe de conducteurs repliée dans la zone centrale du ruban.

- la figure 4A montre en perspective un porte-électrode selon l'invention, accompagné d'une électrode-tige; - la figure 4B est une vue de dessus du porte-électrode de la figure 4A avec son électrode; - la figure 5 est un schéma de branchement électrique permettant de mieux comprendre les interconnexions réalisées par le ruban-fourreau selon l'invention; - les figures 6A et 6B illustrent de façon plus détail lée un mode de réalisation des blocs 40 et 42 de la figure 1A; et - les figures 7A et 7B sont deux tableaux de sorties de commande de relais correspondant à deux modes de réalisation du dispositif selon l'invention.

L'invention fait intervenir Le dessin à de nombreux titres, notamment pour certaines formes de pièces, et aussi pour des états de commutation électrique. En conséquence, les dessins sont incorporés à la description pour compléter celle-ci et servir si nécessaire à la définition de l'invention.

La figure 1 illustre une portion d'un ruban-f9urreau, qui peut être par exemple long de 36 mètres et large de 13 centimètres.

Ce ruban est souple. La figure 3A montre que l'une, 101, de ses extrémités reste solidaire alun touret 13, sur lequel le ruban peut être enroulé pour son transport.

Sur le terrain, le ruban est déroulé entièrement, en ligne droite, de son extrémité libre 102 jusqu'à l'extrémité 101. Muni d'électrodes, comme on le verra plus loin, il constitue un capteur de terrain que l'on a désigné dans son ensemble par la référence 1.

La figure 1 montre que la structure du ruban est celle d'un fourreau ou sandwich. Une nappe plane 110 de 20 conducteurs, repliée sur elle-même à l'extrémité libre du ruban, est enfermée entre deux bandes 103 et 104 d'un matériau électriquement isolant et mécaniquement stable. Ce matériau est de préférence un textile syn
thétique de très haute résistance mécanique tel qu'un tissu de polyester imprégné de polyuréthane.Ces bandes de 13 centimètres de largeur et 0,7 millimètre d'épaisseur sont découpées dans un matériau comme le PLANER P6 fabriqué par la Société italienne SAMPLA-BELTING et distribué en
France par la société KERR.

Les lisières 105 des bandes 103 et 104 sont réunies sur toute la longueur du ruban par une ligne de soudure continue de 10 millimètres de large, effectuée de préférence par thermosoudage haute fréquence.

Le long du ruban sont définis des emplacements d'électrodes tels que 12, 12A et 12B sur la figure 1. Vus de l'extérieur, ces emplacements se présentent comme des traversées électriques étanches entre l'extérieur du
ruban et le fourreau défini à 1' intérieur de celui-ci Avanta
geusement, chaque traversée comprend deux rivets tels que 122A et
122B, alignés perpendiculairement à l'axe du ruban. Enfin, chaque
rivet peut traverser effectivement le ruban sur toute son épaisseur,
ou mieux être un oeillet muni d'un orifice également traversant.

La partie avant gauche de la figure 1 montre plus en détail la structure de ces traversées. Sur la bande inférieure 103 est collée une lame métallique ou clinquant 120, par exemple en laiton de 0,1 mm d'épaisseur.

Cette lame 120 passe entre les deux parties 111 et 112 que forme la nappe de conducteurs repliée sur ellemême. Elle est munie d'un repli 121 de chaque côté de la zone centrale où se trouvent lesdites nappes. A la fabrication, les lames 120 sont collées à chaud à la bande inférieure 103.

La figure 1 montre encore que l'un des conducteurs de la nappe inférieure 111, coupé à quelques centimètres en aval de la traversée 12 (vers la gauche), est replié pour former une boucle 115, tandis que son extrémité, qui passe dans l'un des replis 121, est soudée sur la lame 120.

Le maintien de la double nappe 111, 112 dans la zone centrale du ruban est réalisé par le fait que l'on réalise deux autres lignes de thermosoudage symétriques, larges de 7 millimètres,de part et d'autre de cette zone centrale. Ces lignes de soudure sont bien entendu interrompues tous les mètres au niveau des lames telles que 120.

La section du ruban-fourreau ainsi obtenue a une épaisseur qui varie de 1,5 millimètre sur les bords à 4 millimètres au centre.

Les essais de terrain ont montré que le ruban ainsi constitué forme une structure souple, mais de grande stabilité dimensionnelle, étanche, résistante à la traction et à l'abrasion. Chacune des 34 paires d'oeillets tels que 122, 122A, 122B dont il est muni sert à fixer une électrode, et assure en même temps sa liaison électrique avec un conducteur de la nappe.

La figure 2 est une vue en coupe transversale du ruban, limitée à la partie de celui-ci qui entoure l'un des oeillets 122. On distingue en 105 l'une des lignes externes de thermosoudage entre les bandes 103 et 104.

Celles-ci entourent la lame 120, dont on voit également le repli 121.

La pose des oeillets 122 peut s'effectuer à l'aide d'une machine pneumatique qui procède en deux temps - poinçonnage conjoint des trois strates empilées constituées de la bande inférieure 103, de la lame 120 et de la bande supérieure 104; ce poinçonnage s'effectue à un diamètre légèrement inférieur à celui du corps conique de l'oeillet.

- introduction et sertissage sous pression contrôlée de l'oeillet 122 et de sa rondelle d'appui 125. La partie interne 122 I ou corps conique de l'oeillet se replie alors complètement en traversant l'empilement, pour aller rejoindre la rondelle 125. En même temps, cette partie interne 122I entre en contact étroit avec le bord replié 123 qui se forme dans la lame 120.

Ainsi, les bords des perforations sont agrandis et rabattus dans la direction de l'épaisseur du ruban par le passage du corps de l'oeillet et le bord de la perforation de la lame forme ainsi un collet (123) serré élastiquement sur ce corps.

Les parties constitutives de l'oeillet étant en laiton nickelé, on obtient ainsi une liaison électrique et mécanique qui est intime et indissociable entre la lamelle et les oeillets, sans compromettre aucunement l'étan- chéité du ruban.

Les porte-électrodes sont réalisés en acier inoxydable, ce qui assure une excellente liaison électrique avec le laiton nickelé. Comme les oeillets 122 vont également servir à supporter mécaniquement l'ensemble 2 du porte-électrode et de l'électrode, (figure 4), le repli 121 permettra d'éviter que les contraintes mécaniques qui en résultent portent sur l'ensemble de la lamelle 120, ce qui pourrait produire une fatigue de l'alliage de celle-ci.

La figure 2A montre schématiquement la structure de l'oeillet 122. Elle indique aussi comment un porteélectrode 20 est constitué d'une semelle en deux parties 25 et 26 formant pince. Celles-ci portent des renflements ou tétons 27 en regard, espacés pour pouvoir s'engager en contact électrique et mécanique étroit avec les oeillets 122.

La figure 3A montre maintenant le principe de la connexion des traversées électriques 12 à l'extrémité 101 du ruban 10. En celle-ci, les extrémités des-conducteurs 11 sont raccordées à des moyens de commutation logés à l'intérieur du tambour central du touret 13.

Ces moyens de commutation seront décrits plus loin.

Comme précédemment indiqué, les conducteurs de liaison 11 sont regroupés en une nappe, qui est de préférence repliée sur elle-même à l'extrémité 102 du ruban.

Cette nappe peut être le modèle "Rubafil" de la Société FILOTEX. I1 s'agit d'une nappe plane de conducteurs isolés au chlorure de polyvinyle, et réunis par collage à chaud. Chaque conducteur, de jauge AWG22, comporte sept brins contenus dans une gaine de 1,3 millimètre de diamètre extérieur. La nappe de 20 conducteurs utilisée à l'intérieur du ruban-fourreau possède donc une largeur de 26 millimètres.

Bien qu'il ne soit pas impératif de disposer de tous les conducteurs d'un bout à l'autre du fourreau, la partie inférieure de la nappe, notée 111, et dont les brins vont être coupés localement pour se relier chacun à l'une des traversées, s'étend jusqu'à l'extrémité 102 du ruban. A ce niveau, quelques brins latéraux 118 sont coupés (Fig.3B), et enlevés de la partie supérieure 112 de la nappe. Les autres brins 119 sont conservés dans cette partie supérieure 112.

Comme montré sur la figure 3C, on obtient alors une nappe complète de 20 conducteurs d'un bout à l'autre du ruban, en sa partie inférieure 111. Par contre, la partie supérieure 112 de la nappe est réduite, en l'espèce à 14 conducteurs pour un nombre total de 34 électrodes.

La périodicité spatiale du ruban existe non seulement sur le plan électrique, mais aussi dans sa structure mécanique, ce qui en facilite considérablement la fabrication.

Ceux des conducteurs de la nappe inférieure 111 qui sont coupés en 118 permettront la liaison d'une seule traversée à l'extrémité 101 du ruban-fourreau 10. Par contre, les conducteurs qui sont repliés en 119 pour former la nappe supérieure 112 permettront chacun la liaison de deux traversées à l'extrémité 101 du ruban, à savoir une fois par la nappe inférieure 111, et une autre fois en remontant par la nappe supérieure 112
On s'intéressera maintenant à ces conducteurs qui sont repliés en 119 A la suite d'observations, il est apparu préférable de couper ces conducteurs, dans la nappe inférieure, à deux endroits assez espacés l'un de l'autre, en laisant en place la partie intermédiaire inutile.Les deux brins actifs ainsi obtenus -de part et d'autre de cette partie intermédiaire sont reliés respectivement à deux des traversées 12. I1 est alors possible de déterminer le plan de câblage des traversées de fa çon à obtenir une répartition optimale des coupures, telle que la longueur utile des liaisons soit minimale, tandis que l'écartement des fils raccordés à deux traversées voisines est au contraire maximal A cet égard, il est toujours souhaitable que deux. traversées consécutives du ruban-fourreau soient reliées à deux conducteurs de la nappe qui soient suffisamment espacés l'un de l'autre. Cette condition d'espacement minimum est également obtenue par le câblage que l'on. décrira plus loin.

La figure 4A montre plus en détail la semelle d'un porte-électrode 20, qui comporte deux lames 25 et 26 en tôle d'acier inoxydable, de 1 millimètre d'épaisseur pour une largeur de 4 centimètres et une longueur de 20 centimètres. Ces deux lames sont fixées l'une sur l'autre à leurs extrémités, par exemple par le fait que la bande de tôle inférieure 25, repliée sur ellemême à ses deux extrémités, reçoit la bande supérieure 26 qui se glisse dans ses plis, et se trouve ainsi fortement et élastiquement appliquée contre la première.

L'élasticité de ces lames permet d'en effectuer le montage sur le ruban, qui, en les écartant au centre, renforce la pression qu'elles exercent sur lui. Les tétons ou renflements 27 déjà mentionnés (figure 2A) viennent alors en contact avec les oeillets 122 du ruban-fourreau, à la fois mécaniquement et éle-ctrique- ment. Compte tenu de cette disposition, et du choix des matériaux, on assure ainsi un excellent contact électrique entre le porte-électrode et la traversée électrique du ruban sur laquelle il est fixé.

Par ailleurs, la bande métallique supérieure 26 comporte près de ses extrémités deux plis 24 an forme d'arche, qui peuvent indifféremment loger l'extrémité
d'une électrode.

La figure 4A fait apparaître une électrode en forme de tige ou de crochet. Cette électrode comporte une première section rectiligne 211 qui va lui servir d'articulation dans l'une des arches 24 du porte-électrode, ou plus exactement de sa semelle. La section 211 est
Suivie d'une section de rabattement 212, qui forme un angle un peu inférieur à l'angle droit avec la section 211, de façon à passer de l'autre côté de lraxe central 22 de la semelle du porte-électrode, ce qui va faciliter l'enfoncement de l'électrode au pied. Enfin, une troisième section 213, qui s'étend perpendiculairement au plan du ruban-fourreau, est prévue pour s'enfoncer dans le sol sur une longueur dtau moins 8 centimètres.Cette section 213 peut avoir une forme en arc de cercle centré sur l'axe défini par la section 211.

Cette électrode convient bien sur tout terrain dont les 10 premiers centimètres peuvent etre pénétrés par enfoncement d'une tige métallique, ce qui est le cas pour les terres cultivées, les prairies et les forêts notamment. Qn peut alors enfoncer l'électrode au pied, alors que celle-ci et son porte-électrode sont montés sur le ruban, et céci sans aucunement endommager le dispositif. La commodité d'utilisation est encore augmentée par un montage alterné des électrodes de part etduautre du ruban. En effet, il a été observé que l'on peut alors enrouler sur le touret non seulement le ruban lui-même, mais aussi les semelles des porteélectrodes, avec l'électrode proprement dite. De plus, lorsqu'une électrode rencontre un obstacle et ne peut être correctement enfoncée, il est possible de l'inverser pour éviter l'obstacle.

Bien entendu, le ruban selon l'invention peut s'appli quer à de nombreux autres types d'électrodes connus de l'homme de l'art, avec ou sans la semelle du porteélectrode qui vient d'être décrite. On notera simplement que les tétons 27 de cette semelle comportent des orifices dans lesquels il est aisé de loger le moyen de connexion dit fiche "banane".

L'interchangeabilité des électrodes est très facile, puisque ie montage d'une électrode telle que 21 sur la semelle 20 est assuré par de simples goupilles "zêta", comme illustré en 211A et 211B. Ainsi, on pourra échanger tout ou partie des électrodes qui viennent d'être décrites pour d'autres types d'électrodes, mécaniques, électriques, chimiques, etc. Ces derniers types d'électrodes peuvent être soit articulés comme l'électrode précédemment décrite, soit reliés par fiche banale directement au téton 27. Enfin, la forme même des oeillets 122A et 122B permet de faire directement contact avec ceux-ci pour fixer des électrodes, sans qu'il soit alors nécessaire de prévoir la semelle 20 du porteélectrode(associé à une électrode, ce dernier est désigné par la référence 2 sur la figure 4A).

I1 est maintenant fait référence à la figure 5. Celleci montre une série de 34 électrodes, qui portent les numéros 0 à 32, ainsi que 34. Les électrodes 0 à 32 sont régulièrement distribuées le long du rubanfourreau, au pas a égal à 1 mètre. L'électrode 34 est séparéede 2 mètres de l'électrode 32.

La figure 5 fait encore apparaitre comment les électrodes sont branchées à l'extrémité 101 du rubanfourreau. A l'autre extrémité 102, on distingue les conducteurs 115 qui ne remontent pas dans la nappe supérieure, et au contraire les conducteurs 114 qui re montent.

Les conducteurs à usage unique 115 permettent de relier les électrodes 14, 21, 28 (en bas de la figure 5) ainsi que 20, 27 et 34 (en haut de la figure 5) à l'extrémité 101 du ruban.

Les conducteurs 114 vont pour leur part permettre les connexions suivantes - par la seule partie inférieure de la nappe, les électrodes 15 à 19, 22 à 26, ainsi que 29 à 32 sont reliées à l'extrémité 101 du ruban; - en revanche, les connexions des électrodes 0 à 4, 5 à 9 et 10 à 13 vont passer par la partie supérieure de la nappe.

Par ailleurs, les interruptions telles que 116 et 117 dans les conducteurs sont illustrées schématiquement sur la figure 5. Entre ces interruptions, le conducteur inutile peut être laissé en place
Cette figure fait apparaître aussi que deux électrodes consécutives (comme O et 1) sont reliées à des conducteurs qui ne sont pas adjacents, mais au contraire séparés par deux autres conducteurs de la nappe. Et ces derniers sont reliés à des électrodes situées à distance des premières, puisqu'il s'agit ici des électrodes 5 et 10. Dans l'exemple considéré, on a donc un pas de 5 mètres au moins entre deux électrodes qui sont connectées à deux conducteurs adjacents de la nappe. A côté de cela, il y a 15 mètresau minimum entre deux électrodes utilisant différentes parties d'un même brin de la nappe; cette précaution est considérée comme utile.

La disposition illustrée a encore pour avantage de mini miser la longueur des liaisons des différentes traversées ou électrodes à l'extrémité 101 du ruban-fourreau.

34 liaisons conductrices indépendantes aboutissent donc ainsi à l'extrémité 101 du ruban-fourreau.

On décrira maintenant l'application pratique du rubanfourreau selon l'invention.

En application, le ruban-fourreau doit être associé à des moyens de commutation, que l'on appellera maintenant commutateur séquentiel, et que l'on désignera globalement par la référence 4.

Comme montré sur la figure lA, le dispositif complet comporte un résistivimètre 3, associé a un enregistreur 6. Le fonctionnement automatique du dispositif est défini soit par une horloge incorporée au résistivimètre, soit par une horloge externe 5, lorsque ie résistivimètre utilisé ne comporte pas d'horloge interne. La cadence d'horloge de base peut être de l'ordre de la centaine de hertz en mode automatique. Bien entendu, il est utile de prévoir un mode manuel opérant à une fréquence d'horloge divisée par exemple par 200, pour donner à l'opérateur le temps de lire la résistivité affichée; ce mode manuel ne sera pas décrit en détail.

L'appareil peut fonctionner avec des moyens de commutation 4 qui seraient interposés entre les conducteurs de liaison et deux paires de bornes destinées à être branchées sur l'appareil résistivimètre, afin de permettre la connexion de tout groupe de quatre traversées consécutives aux quatre bornes du résistivimètre.

Ceci permettrait l'utilisation de l'appareil à coup sûr en toute configuration. Par contre, le commutateur séquentiel serait alors très complexe.

I1 est donc préférable d'y apporter des simplifications.

On décrira maintenant une réalisation préférentielle de ce commutateur séquentiel 4, qui est d'une particulière simplicité.

Au préalable, il convient d'exposer rapidement les différents modes d'exploitation sur le terrain. De nombreuses configurations de quadripôles en ligne sont envisageables. La prospection de sub-surface a maintenant consacré l'usage de deux configurations géometriques, ou quadripôles, dans lesquelles l'intervalle entre électrodes, noté a, est égal soit à 1 mètre, soit à 2 mètres.

Suivant le branchement des deux paires d'électrodes aux bornes d'injection de courant et de mesure de potentiel du résistivimètre, on distingue alors les dispositifs dits Wenner normal (AMNB) etWenner dipôle-dipôle (ABMN).

Le mode opératoire dit "en roulant" est illustré sur la figure 1B. On part d'un Wenner normal pour les quatre premières électrodes Eg à E3. La phase suivante consiste à débrancher la borne A de l'électrode Eg, pour la reporter sur l'électrode suivante E4 à l'autre extrémité. Ceci donne un Wenner dipôle-dipôle MNBA.

Comme illustré, on obtient ensuite un autre Wenner normal NBAM, puis un autre dipôle-dipôle BAMN, avant de retrouver la configuration initiale AMNB à la cinquième mesure.

Ceci permet d'effectuer un passage ou profil, durant lequel on va alternativement utiliser la configuration
Wenner normal et la configuration dipôle-dipôle. Pour que la mesure soit complète, il est nécessaire d'effectuer un second passage, dont la configuration initiale sera modifiée, par exemple par interversion des bornes B et M à l'égard du résistivimètre.

Sur la figure 1A, les circuits 41 comportent un inverseur qui va permettre cette interversion, sous la commande d'un compteur de parités des séquences 43.

Mais, comme précédemment indiqué, il est souhaitable que l'on puisse effectuer non seulement un passage. au pas élémentaire a, mais aussi un passage au pas double.

Ceci peut être obtenu en donnant au bloc de relais 40 la structure préférentielle de la figure 6A.

Comme illustré sur la figure 1A, le jeu de l'inverseur 41 va faire que les bornes ABMN du bloc de relais 40 sont reliées soit aux bornes I1, I2, V1, V2 du résistivimètre, ce qui conserve le. quadripôle concerné (Wenner normal, ou dipôle-dipôle), soit aux bornes II, V1 121V2 du résistivimètre, ce qui fait passer du quadripôle Wenner normal au quadripôle dipôle-dipôle. ou inversement.

Sur la figure 6A, on a noté par G à 32 ainsi que 34 un premier ensemble de commutations possibles entre les électrodes Eg et E34 et les bornes AMNB. Il nécessite 34 relais qui permettent d'effectuer tous les passages avec a = 2n+1, soit les valeurs impaires de a allant de 1 à 11 mètres.

De plus, certaines des électrodes, à savoir E2, E4, E6, E101 E12' E14' E18' E20, E22' E26, E28 E30 et E34 pourront être reliées aux bornes M, N et B par un autre ensemble de commutations désignées par le numéro de l'électrode affecté de l'exposant prime. Ce second ensemble ajoute 13 autres relais qui permettent d'effectuer, associés à certains de l'ensemble précédent, tous les passages avec a = 2 (2n+1), soit a = 2, 6 et 10 mètres.

L'invention offre d'ores et déjà l'avantage de permettre l'exploration de tous les groupes de quatre électrodes au pas a de 1 et 2 mètres sans que de nombreuses manipulations de terrain soient nécessaires, puisque tout cela peut être obtenu grâce à 47 relais incorporés au commutateur 4.

Mais les possibilités d'application de l'invention s'étendent encore beaucoup plus loin, puisqu'il devient possible d'explorer systématiquement, pour tous les autres multiples du pas élémentaire a entre traversées, un jeu complet de configurations d'électrodes régulièrement distribuées le long du ruban.

Ainsi, l'exploration complète des quadripôles de rang impair permet notamment d'obtenir une série d'informations qui peuvent non seulement faire l'objet d'un report graphique en profil ou en plan, mais sont aussi interprétables de manière classique en sondage électrique. De manière préférentielle, le commutateur séquentiel 4 sera donc agencé pour interroger - 30 groupes de quatre électrodes au pas a - 15 groupes de quatre électrodes au pas 2a - 9 groupes de quatre électrodes au pas 3a - 4 groupes de quatre électrodes au pas 5a - 2 groupes de quatre électrodes au pas 7a - 1 groupe de quatre électrodes au pas 9a - 1 groupe de quatre électrodes au pas ila ce qui permet d'obtenir un total de 124 mesures distinctes.

La figure 6B illustre la structure du programmateur et compteur de mesures 42. A partir du signal d'horloge, des moyens (non illustrés en détail) fournissent des impulsions d'horloge HI, HII, HIII et HIV qui possèdent la même période, mais sont décalées successivement d'un quart de leur durée (à l'état actif). Ces quatre signaux d'horloge sont appliqués respectivement à quatre compteurs-décodeurs d'horloge, notés par les chiffres romains I, II, III et IV.

Ce sont ces derniers circuits qui vont actionner les relais illustrés sur la figure 6A.

Pour le tableau de la figure 7A, ces compteurs-décodeurs 42-I, 42-II, 42-III et 42-IV possèderont chacun 21 sorties.

Pour le mode de réalisation de la figure 7B, il leur suffit de posséder chacun 16 sorties.

Lorsque l'organe 42-I prend son premier état, la voie 0 est fermée sur la figure 6A, ce qui signifie que l'électrode Eo est reliée la borne A. Ceci demeure de l'instant To à l'instant T4.

A l'instant T1, l'organe 42-II relie l'électrode E1 à la borne M, toujours pour quatre temps élémentaires.

A l'instant T2, l'organe 42-III relie l'électrode E2 à la borne N. Enfin, à l'instant T3, l'organe 42-IV relie l'électrode E3 à la borne B. Là commence la première mesure, avec un quadripôle AMNB, comme illustré sur la figure 1B.

Ensuite, comme illustré par le tableau de sorties de la figure 7A, on va effectuer les mesures suivantes, qui se succèdent de la façon illustrée sur la figure 1B. Ceci va jusqu'au dernier quadripôle que l'on peut définir avec les électrodes E29, E30, E31 et E32.

Après cela1 on observe à nouveau un temps mort de trois temps élémentaires, au terme duquel les organes 42-I à 42-IV auront relié les électrodes Eo E2, E4 et
E6 aux bornes A, M, N et B. Comme il résulte du rapprochement des figures 6A et 7A, ceci fait intervenir les voies de commutation 0, 2', 4' et 6'. C'est le début d'un passage de pas 2a, à partir d'une configuration
AMNB. Ce passage se poursuit jusqu la dernière configuration quadripôlaire de pas 2a, obtenue par les voies de commutation 28', 30', 32 et 34'.

Après une nouvelle attente de trois temps élémentaires, on démarre une exploration au pas 3a, dont la configuration de départ est MABN, qui va se poursuivre jusqu'à faire intervenir l'électrode E34. Le spécialiste appréciera qu'il s'agit là d'une configuration du type BNMA, pour laquelle on peut considérer que les électrodes sont explorées dans l'ordre inverse.

Ensuite1 une exploration au pas 5a est effectuée à partir d'une configuration initiale de sens direct AMNB.

Puis l'on effectue une exploration au pas 7a, partant d'une configuration ABNM, c'est-à-dire de sens inverse.

L'exploration qui suit au pas 9a est du genre AMNB, et concerne d'ailleurs un quadripôle unique de ce type.

Enfin, la dernière exploration au pas lla est du type
MABN, c'est-à-dire de sens inverse.

La suite de ces explorations définit une séquence. A la fin de la séquence, on aura fait ces explorations en roulant, c'est-à-dire en faisant alterner la configuration Wenner normal et la configuration dipôle-dipôle.

A chaque fin de séquence, le compteur de parité 43 (figure 1A) change d'état, et actionne l'inverseur 41.

I1 en résulte un second passage, qui va compléter le premier, pour toutes les valeurs du pas illustrées sur la figure 7A.

Pour la zone de terrain examinée, on disposera donc d'une exploration complète à chacun des pas a, 2a, 3a,
Sa, 7a, 9a et lla. Tout ceci s'effectue de manière automatique. I1 en résulte un grand progrès par rapport à la technique antérieure, où l'on devait, en y passant beaucoup de temps, se contenter d'une exploration au pas a, d'une exploration au pas 2a, ainsi que de la mise en place de quadripôles de pas un peu plus grand autour du centre de la zone, de façon à y faire un sondage en profondeur.

I1 est possible de construire plusieurs variantes de l'invention en conservant le même bloc de relais de la figure 6A. Il permet, en effet, d'associer tout ou partie des 6 balayages de rang impair et des 3 balayages de rang pair déjà évoqués. On pourrait, par exemple, concevoir une séquence plus courte comme celle-illustrée par la figure 7B.

Avec le tableau de sorties de la figure 7B, qui correspond simplement à une modification des organes 42-I à 42-IV, ceux-ci comportent maintenant 16 sorties au lieu de 21, et sont branchés différemment aux voies de commutation de la figure 6A (pour leurs dernières sorties).

Les deux premières explorations de pas a et 2a se déroulent comme précédemment. Ensuite, on passe directement à une exploration de pas 6A, en mode inverse, puis à une exploration au pas 1osa, en sens direct. Intervient alors la fin de séquence.

En ce qui concerne la structure du bloc 40, 'on a utilisé l'expression "relais". I1 va de soi que cette expression couvre aussi bien des relais électromécaniques que des interrupteurs commandés à l'état solide, réalises de préférence en technologie mosfet.

Les moyens de commutation 4 peuvent être regroupés et logés à l'intérieur du tambour central du touret 13.

Le résistivimètre 6 peut demeurer à l'extérieur de ce touret. I1 n'est pas nécessaire de prévoir des contacts mobiles pour le branchement du résistivimètre au commutateur séquentiel 4, puisque ce branchement n'a besoin d'être fait que lorsque le ruban est complètement déroulé. La liaison entre l'inverseur 41 du commutateur séquentiel 4 et le résistivimètre 3 peut donc être faite par un simple connecteur.

Le spécialiste aura observé que les électrodes fixées au ruban ne sont pas tout à fait alignées (lorsqu'elles sont montées alternativement de part et d'autre). I1 -est connu d'en tenir compte en appliquant aux mesures des coefficients de correction, qui dépendent du quadripôle concerné.

D'autres variantes de l'invention sont réalisables en modifiant, ensemble ou séparément, la longueur du ruban, celle du pas élémentaire a, et le nombre ou la périodicité spatiale des électrodes.

Claims (22)

Revendications

1. Dispositif de terrain pour la prospection électridu sous-sol, comportant des moyens de liaison (4) permettant de connecter des électrodes implantées dans le sol à un appareil résistivimètre (3, 5, 6), caractérisé en ce que les moyens de liaison (4 > comprennent un ruban-fourreau (10), étanche, construit en matériau électriquement isolant et mécaniquement stable, et propre à être déroulé et étendu sur le sol, des traversées conductrices (12), étanches, montées en distribution régulièrement espacée sur la longueur du ruban-fourreau (10), et propres chacune à recevoir la fixation (20) de l'une des électrodes, ainsi qu'une multiplicité de conducteurs électriques de liaison (11), isolés, logés à l'intérieur du ruban-fourreau, à partir de l'une (101) de ces extrémités, et reliés chacun à l'une, respective, des traversées (12), à l'intérieur du ruban-fourreau, ces conducteurs électriques pouvant être sélectivement reliés au résistivimètre (3), en correspondance de différentes configurations de quatre électrodes, pour la prospection électrique du sous-sol le long de la ligne de déroulement du ruban-fourreau.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ruban-fourreau (10) comprend plusieurs dizaines de traversées (12) espacées d'un pas prédéterminé, ou d'un multiple de ce pas.

3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le ruban-fourreau (10) comprend deux bandes (103, 104) de matériau électriquement 150- lant, flexible et inextensible, superposées et soudées ensemble par leurs bords longitudinaux (105).

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que Le matériau des deux bandes (103, 104) est un tissu de polyester imprégné de polyuréthane.

5. Dispositif selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que les conducteurs électriques (11) de ladite multiplicité s'étendent sous la forme d'au moinsunenappe plane (111, 112} de fils isolés,dans la zone médiane interne du ruban-fourreau, et en ce que les deux bandes (103, 104) définissant celui-ci sont en outre solidarisées l'une à l'autre par des lignes de soudure longitudinales (106) adjacentes à la nappe de conducteurs, de part et d'autre de celle-ci.

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que deux traversées consécutives (12) du rubanfourreau sont reliées à deux conducteurs de la nappe dont l'espacement transversal est toujours supérieur à un minimum.

7. Dispositif selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que ladite nappe (111) est repliée sur elle-même (112) en partie au moins, à la seconde extrémité (102) du ruban-fourreau , la partie de nappe ainsi repliée rejoignant elle aussi la première extrémité (101) du ruban-fourreau, et fournissant par là d'autres conducteurs pour relier des traversées conductrices (12) à la première extrémité (101) du rubanfourreau.

8. Dispositif selon la revendication 7, en combinaison avec la revendication 6, caractérisé en ce que les liaisons des traversées (12) aux conducteurs (11) de la nappe, qui se font toutes dans la même partie (lil) de celle-ci, sont réparties de sorte que la distance entre deux traversées-électriques (12), reliées respectivement aux deux sections d'un même brin conducteur de la nappe soit supérieure à un minimum, tout en minimisant les longueurs des liaisons des différentes traversées à la première extrémité du ruban-fourreau.

9. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que la connexion entre la nappe (111) et une traversée (12) se fait par un conducteur (11) séparé localement de la nappe, et qui rejoint la traversée en formant une boucle (115).

10. Dispositif selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que chaque traversée comprend une lame conductrice (120) placée en travers à l'intérieur du ruban-fourreau (10), et reliée à l'un respectif desdits conducteurs, ainsi que deux rivets ou oeillets conducteurs (122) traversant complètement le fourreau, en perforant cette lame, respectivement de part et d'autre de la zone centrale du ruban-fourreau 11. Dispositif selon l'une des revendications 8 et 9, prise en combinaison avec la revendication 10, caractérisé en ce que chaque lame conductrice (120) passe entre les deux parties de nappe repliées l'une sur l'autre (111, 112).

12. Dispositif selon l'une des revendications 10 et 11, caractérisé en ce que chacune desdites lames conductrices (120) comporte deux replis transversaux (12i) de part et d'autre de la zone centrale du rubanfourreau.

13. Dispositif selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que les rivets ou oeillets métalliques (122ì de chaque traversée sont montés à force dans des perforations prévues en regard dans les deux bandes (104, 105) et la lame (120), si bien que les bords des perforations sont agrandis et rabattus dans la direction de l'apaisseur du ruban par le passage du corps du rivet ou oeillet et que le bord de la perforation de la lame forme ainsi un collet (123) serré élastiquement sur lendit corps du rivet ou oeillet.

14. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une pluralité de porte-électrodes (20) montés chacun sur l'une des traversées (12) en contact électrique avec celle-ci.

15. Dispositif selon la revendication 14, prise en combinaison avec l'une des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que chaque porte-électrode (20) comprend une semelle métallique qui comprend deux pièces en tôle (25, 26) formant pince et munies de tétons (27) en regard vers l'intérieur, de façon à pouvoir enserrer élastiquement le ruban-fourreau, tandis que lesdits tétons coopèrent avec les rivets ou oeillets (122) en positionnement mécanique aussi bien qu'en contact électrique.

16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que chaque semelle est munie à ses deux extrémités de logements (24) propres à recevoir, l'un ou l'autre, l'extrémité (211) d'une électrode (21), en articulation, l'alternance permettant. d'enrouler porte-électrodes et électrodes avec le ruban.

i7. Dispositif selon l'une des revendications 15 et 16, caractérisé en ce que l'électrode (21) est formée d'une tige qui comprendzune une première section d'articulation rectiligne (211) formant axe d'articulation sur la semelle, une seconde section de rabattement (212) et une troisième section d'enfoncement (213).

18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que l'électrode (21) est conformée de façon que sa troisième section puisse s'enfoncer dans le sol audelà du bord (105) du ruban opposé à celui au voisinage duquel la tige est articulée, et que sa seconde section franchisse le plan médian (22) transversal au ruban, de la semelle.

19. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un touret (13) sur lequel peut être enroulé le-ruban, et auquel est fixée la première extrémité (101i de celui-ci.

20. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de commutation (4),interposés entre les conducteurs de liaison et deux paires de bornes (A, B; M, N) destinées à être branchées sur l'appareil résistivimètre, et agencés pour permettre au moins la connexion de tout groupe de quatre traversées (12) consécutives auxdites paires de bornes.

21. Dispositif selon la revendication 20, caractérisé en ce que les moyens de commutation (4) comportent un bloc de relais (40) propres à permettre le passage d'un groupe de quatre traversées consécutives au suivant en "roulant", ctest-à-dire en supprimant une traversée extrême de ce groupe pour le remplacer par la traversée suivante, à l'autre extrémité, tandis qu'ils comportent en outre un inverseur (41) permettant d'intervertir la liaison entre deux (B, M) des bornes du bloc de relais (40) et les bornes de courant (I2) et de tension (V1) correspondantes du résistivimètre, ce qui minimise le nombre de commutations requises à chaque fois.

22. Dispositif selon la revendication 21, caractérisé en ce que les moyens de commutation (4) sont également agencés pour opérer sur des groupes de quatre traversées espacées du double du pas élémentaire entre traversées.

23. Dispositif selon l'une des revendications 21 et 22, caractérisé en ce que les moyens de commutation (4) sont agencés pour opérer aussi sur des groupes de quatre traversées espacées de certains multiples pairs ou impairs du pas élementaire entre traversées.

24. Dispositif selon l'une des revendications 20 à 22, prise en combinaison avec la revendication 19, caractérisé en ce que les moyens de commutation (40) sont logés à l'intérieur du touret (13).