CARTOGRAPHIER L'INVISIBLE POUR AGIR

Dans le cadre de réaménagement d’une zone, un diagnostic du sous-sol s’avère souvent nécessaire pour dimensionner le projet dans sa globalité. Des sondages ou des forages de sols permettent de
cartographier les risques, les pollutions ou de connaître la résistance mécanique des sols. Les forages destructifs réalisés avec des moyens mécaniques plus ou moins lourds (foreuse, pelle mécanique,
carotteuse…) sont d’un emploi délicat sur des sites ou le sous-sol est « encombré ».
Avant toute intervention de ce type, il convient en effet de s’affranchir du risque qui peut se matérialiser sous diverses formes : réseaux enterrés, engins pyrotechniques, réservoirs d’hydrocarbures, fûts de produits toxiques, cavités, archéologie, etc.
La géophysique constitue une solution non intrusive mais méconnue des acteurs intervenant dans le domaine des infrastructures, qui permet une approche différente de la gestion des risques techniques, humains et financiers d’un projet. La géophysique produit des « scans » du sous-sol à partir de
matériels déployés à la surface comme en médecine, où les techniques telles que la radiographie, les rayons X, l’IRM, l’échographie rendent visible l’invisible.
L’enjeu est de localiser les zones blanches– zones sans perturbation – gênant le forage, le sondage ou les excavations de terre, et d’identifier les risques pour les intervenants sur les projets.
En particulier, en France, l’un des principaux risques dans les projets d’infrastructure d’aménagement ou de réaménagement est la présence de munitions non explosées (UneXploded Ordnance) datant des deux dernières guerres mondiales et plus rarement du conflit contre la Prusse en 1870-1871.
Ce sont environ 500 t de munitions qui sont encore collectées chaque année en France par la seule sécurité civile, dont 5 à 10 % de chimiques. Le service proposé par Tellus Environment permet
d’identifier et caractériser ces objets enfouis et invisibles.

LA GÉOPHYSIQUE DU RÉEL

En matière de prospection non intrusive, quel que soit le marché visé, « nous souhaitons disposer d'outils d'aide à la décision qui amélioreront l'efficacité des opérations futures. Dans le cadre de la sécurisation des forages par exemple, on pense souvent à la sécurisation à l’avancée c’est-à-dire intrusif en présence du foreur, mais savez-vous qu’avec un couplage de méthodes géophysiques telles que le géoradar et le magnétomètre, nous vous proposons d’ausculter, le sous-sol jusqu’à 8 m de profondeur ? Cette solution est plus adaptée à votre besoin et moins coûteuse », explique Marie Pétronille, géophysicienne.

UNE RECONNAISSANCE GÉOPHYSIQUE SE DÉCOMPOSE EN CINQ GRANDES ÉTAPES

1. Le choix des équipements géophysiques adaptés à la situation et au contexte marin, portuaire, fluvial ou terrestre
Il existe en effet différents instruments géophysiques pour collecter la donnée du proche sous-sol. En combinant plusieurs méthodes géophysiques, il est possible d’améliorer la précision des informations. Les technologies géophysiques ont été développées pour s’adapter aux différents milieux qui nous entourent air/terre/mer.
2. Le choix du vecteur sur lequel seront installés les capteurs géophysiques.
Cela va dépendre de plusieurs paramètres : la surface de terrain à traiter et l’accessibilité de ce terrain. Typiquement, les projets d’infrastructure utiliseront plutôt un vecteur pédestre ou motorisé,
comme un quad. Les mesures peuvent, par exemple, se faire sous couvert forestier, non accessible par des piétons ou des engins terrestres. Dans ce cas de figure, pour des surfaces plus importantes,
les drones pourront être plus adaptés. Pour des surfaces de plusieurs centaines de kilomètres des moyens aériens tels que l’avion ou l’hélicoptère sont les bons choix. Ces vecteurs aériens seront plutôt choisis dans l’exploration minière. Le bateau peut aussi être un vecteur nécessaire dans le cadre de projets d’aménagement portuaire ou d’enfouissement de câbles sous-marins.
3. Le choix de la méthodologie
L’une des étapes essentielles est la collecte des données qui va conditionner la qualité de la production des cartographies et leur précision. En fonction de la taille des objets enfouis que l’on
recherche (structure longitudinale, objet ponctuel, artefact géologique...), une maille des profils de la prise de mesure doit être choisie au juste nécessaire pour produire une cartographie répondant au besoin du client final. Les équipes Tellus Environment apporteront toute l’expertise accumulée au cours des missions réalisées depuis 10 ans.
4. Le traitement et la fusion des données
Ne mentionner que les équipements géophysiques occulterait le fait que la donnée brute n’est pas exploitable en l’état. Il est nécessaire d’appliquer à chaque méthode un traitement pour rendre la donnée utilisable pour le client. Une visualisation des risques sous forme de cartographies, de rapport ou de lien internet Mapbox est désormais possible grâce au savoir-faire de vulgarisation
et la technologie Magsalia de Tellus Environment.
5. L’interprétation et la production de cartographies
Cette phase est la plus délicate, car elle prend en compte la complexité du terrain, son historique et la superposition de cartes produites pour extraire l’information utile au client final. Cette étape est souvent automatique ou semi-manuelle. Trop automatisée, on conclura précipitamment et les enjeux de la maîtrise d’ouvrage ne seront pas évalués. La géophysique peut être même discréditée par le manque de recul sur les équipements et leur logiciel associé.
Trop manuelle, l’interprétation prendra beaucoup trop de temps et sera hors planning du projet d’aménagement. Chez Tellus Environment, nous privilégions une interprétation semi-automatique
avec un process qui a fait ses preuves depuis 10 ans pour s’adapter aux contraintes du client. La détection automatique d’artefact sera toujours utilisée à bon escient pour produire une aide à la décision répondant au cahier des charges.

LA TECHNOLOGIE ET LE PROCESS MAGSALIA : UNE CARACTÉRISATION FIABLE DU SOUS-SOL

« Spécialistes du traitement et de la fusion des données, nous avons développé et breveté Magsalia, un algorithme d'inversion innovant issu du laboratoire de mathématique de l’université de Brest. Cet outil vous permet de distinguer et caractériser les objets et les phénomènes géologiques en fonction de leur forme, de leur volume, de leur poids et de leur profondeur. L’industrialisation de cette solution
en mode service, depuis la collecte des données jusqu’à l’interprétation sous forme de cartographies, permet de répondre aux besoins les plus exigeants de nos clients, tels que la société du Grand Paris, l’agglomération d’Amiens, les établissements du service des infrastructures de la Défense, les conseils départementaux des Yvelines et des Hauts-de-Seine, les communes, SNCF, Eolfi/Shell, Enedis, les aménageurs et constructeurs », commente Bruno Wirtz, conseiller scientifique et inventeur du brevet Magsalia.

Avantages de la technologie :

• Adaptable à tous les équipements géophysiques
• Une meilleure discrimination des objets enfouis
• Une visualisation 3D du sous-sol
• Une meilleure localisation des objets en X,Y et Z
• Une caractérisation robuste des obstructions (volume, poids, forme)
• Une aide à l’interprétation plus rapide (détection automatique)

Gains applicatifs client :

• Une visualisation 3D pour une meilleure compréhension de la zone d’aménagement
• Une meilleure caractérisation des risques
• Une anticipation des surprises du sous-sol
• Une vision complète du chantier dans le temps et dans l’espace
• Une optimisation du déploiement des moyens sur le terrain
• Une optimisation des coûts
• Un outil d’aide à la décision pour le client grâce à la fusion de données.

Les cartes 2D et 3D, produites par l’entreprise, associées au rapport, et sous format SIG (système d’information géographique) constituent un outil d’aide à la décision facilement utilisable par les équipes techniques du client. En autonomie complète, le client est en mesure d’identifier les risques techniques, humains et financiers du projet, et d’adapter les moyens nécessaires à l’avancement du projet. La solution service proposée permet un échange continu avec le client afin de combiner les expertises de chaque partie. Par rapport aux méthodes traditionnelles qui mettent souvent en oeuvre
des moyens importants, l’analyse des risques par le spécialiste permet une résolution chirurgicale des anomalies potentielles identifiées de tous projets d’aménagement.

QUELQUES EXEMPLES D’APPLICATIONS

Le diagnostic pyrotechnique
Le diagnostic pyrotechnique constitue l’un des cas les plus communs d’interventions
de Tellus Environment. L’intervention d’équipes avec des moyens mécaniques sur un terrain non
sécurisé peut avoir des conséquences dramatiques. Le risque pyrotechnique associé à des objets non explosés des deux guerres mondiales est encore très présent dans les projets d’aménagement
ou de réaménagement. Les exemples de découvertes fortuites de bombe d’aviation à Saint-Nazaire, Nantes récemment, montrent qu’il faut toujours être vigilant et prendre en compte ce risque.
La société a été mandatée par un cabinet d’architectes pour cartographier une zone à aménager à Lion-sur-Mer (Calvados), et détecter la présence de vestiges de guerre. La découverte d’un obus de 25 kg sur la parcelle étudiée fait écho au bombardement de la commune lors de la Seconde Guerre mondiale, et donc au risque associé à cette zone lors des phases de décapage. Les travaux sont arrêtés. Ce contexte justifie la réalisation d’un diagnostic pyrotechnique.
« Notre intervention a permis de confirmer l’absence d’autres objets explosifs non explosés », commente Marie Petronille.
« Nous avons également été mandatés par le service d’infrastructure de la Défense de Rennes pour inspecter le sous-sol au niveau de l’ERM de Vannes, en vue d’un diagnostic pyrotechnique.
Les aménageurs ont fait la découverte fortuite d’un enfouissement d’obus, alors que l’étude historique ne mentionnait aucun risque particulier. Le site ayant été occupé depuis 150 ans avec des bâtiments, l’objectif de la mission est un diagnostic discriminant d’objets enfouis, afin de distinguer l’infrastructure,
les réseaux enterrés et les munitions enfouies », détaille Marie Petronille.
Dans ce cas précis, l'entreprise a réalisé différents scans du sous sol à l'aide du magnétomètre/gradiomètre GSM19 à proton, de l'EM38-MK2 développé par la société Geonics et du GPR IDS. Après traitement des données EM, Mag et Radar, le client a bénéficié d'un processus
de discrimination plus complet avec 3 méthodes de prospection, d'un traitement 3D, d'une élimination de fausses alertes et d'une confirmation des profondeurs des obstructions par Magsalia.

La localisation de cavité
Des effondrements inexpliqués sont souvent liés à une méconnaissance des galeries souterraines tracées dans la formation du calcaire grossier. La remontée d’un fontis prenant la source dans une cavité à proximité du gymnase d’une école nécessite un plan d’action en toute urgence. « Afin d’injecter la quantité idoine de béton, il nous est demandé de circonscrire les vides par une campagne de mesures géophysique et lidar », ajoute cette dernière.

Audit archéologique
L’emprise du Centre spécialisé des télécommunications et de l'informatique (la Défense) se situe sur le plateau de Mortagne, ancien oppidum1 gaulois des Véliocasses. Tellus Environment a été mandaté par l'ESID de Rennes pour confirmer des recherches archéologiques menées sur le site dans les
années 1920, 1950 et 1990. Grâce à ses prospections géophysiques, l’entreprise a pu confirmer la présence :

• d'un murus gallicus2 accompagné de son fossé. Le mur d’enceinte était composé de terre, de blocs de calcaire (Sénonien), de poutres en bois et de mobilier métallique abondant (fiches
  métalliques et clouterie) ;
• de structures de combustion (chauffées à haute température), dont des charbons, cendres, scories et battitures ;
• d'une voie d’accès à l’intérieur de l’enceinte ;
• d'un ensemble de fana3 gallo-romains découverts au centre de l’oppidum.

DIMENSIONNEMENT DES ÉQUIPEMENTS DE FORAGES ET ÉVALUATIONS DES RISQUES

– CENTRALE PHOTOVOLTAÏQUE

L’aménagement d’une centrale photovoltaïque pose la question de la connaissance du sol et du sous-sol afin de dimensionner au plus juste les équipements de forages et estimer les risques pour les foreurs. Dans le cadre de ce projet, il a été demandé à la société Tellus Environment de : localiser
les fondations des anciens bâtiments ; localiser le réseau incendie ; détecter le réseau électrique des candélabres ; identifier des organes de coupure autour des parcelles projet ; caractériser les infrastructures enterrées (béton armé, longrines…).
Une caractérisation rigoureuse sur 12 ha des infrastructures enterrées et rapide a pu être effectuée en
1 semaine grâce à :

• un croisement de méthodes géohysiques géoradar/magnétomètre ;
• une sélection de cibles mag 3D par Magsalia ;
• une sélection de cibles géoradar par Machine Learning ;
• une interprétation robuste grâce au reportage photo sur le terrain.

LE DÉVELOPPEMENT À L’INTERNATIONAL

Après avoir développé une expertise reconnue dans le domaine des infrastructures en France, l’entreprise réalise une part de plus en plus importante de ces missions à l’étranger, en intervenant sur tous projets d’infrastructures pour des opérateurs français ou internationaux.
L’exploration minière constitue un des axes majeurs du développement de Tellus Environment avec la mise en oeuvre de technologies similaires sur des surfaces de plusieurs centaines de kilomètres.
De ce retour d’expérience, Tellus Environment peut proposer un service complet depuis la collecte des données sur le terrain avec des partenaires locaux jusqu’à l’interprétation finale pour fournir l’outil d’aide à la décision au client.

OSEZ LA GÉOPHYSIQUE POUR VOS PROJETS D’INFRASTRUCTURE

« Les acteurs ne penseront pas nécessairement à la géophysique pour sécuriser leurs projets d’infrastructures, souvent par méconnaissance de ces solutions. Elle constitue pourtant une innovation
pour éliminer les risques humains, techniques et financiers, et maîtriser le temps de vos projets d’infrastructures. Pourquoi prendre le risque d’un arrêt de chantier, alors qu’il existe des solutions
non intrusives, rapides d’exécution, pour évaluer en amont du projet tous les dangers du sous-sol ? », conclut Marie Petronille.

Geoffroy Etaix
CEO de Tellus Environment

1. Fortification de type celtique, généralement aménagée en surplomb.
2. L'expression « murus gallicus » (en français : « mur gaulois ») désigne les remparts gaulois tels qu'ils sont connus par les découvertes archéologiques.
3. Pluriel de « fanum », petit temple gallo-romain.