Détection et caractérisation de cavités souterraines par électromagnétisme inductif dans les bandes MF-HF (300 kHz – 30 MHz) – CAVEM

Le projet « CAVEM » propose d’étudier la faisabilité d’un appareil EM englobant les fréquences intermédiaires (bandes de fréquences MF et HF, soit 300 kHz - 30 MHz) pour la recherche et la caractérisation de cavités civiles et militaires proches de la surface. L’objectif est de faire émerger de nouvelles approches métrologiques et interprétatives en prospection électromagnétique haute résolution. Toutes les typologies de cavités souterraines naturelles ou anthropiques seront envisagées : cavités vides, boyaux karstiques ennoyés, tunnels vides ou équipés de conducteurs.

Au plan méthodologique, le projet vise à démontrer au moyen de modélisations numériques et d’une nouvelle maquette de mesure que l’utilisation d’une plus large gamme de fréquences incluant les fréquences intermédiaires permettrait d’obtenir de meilleurs résultats en termes de détection et de caractérisation de cavités, indépendamment de leur typologie. Les deux principales configurations de mesure classiquement utilisées en géophysique, émetteur fixe ou mobile, seront comparées.

Au plan métrologique, l’objectif principal est de concevoir un appareil sans liaison filaire entre l’émetteur (Tx) et le récepteur (Rx), afin de pouvoir acquérir des mesures plus aisément et avec un besoin minimal en personnel. Ceci permettrait également d’assurer une meilleure productivité sur le terrain et d’envisager à terme un fonctionnement télécommandé.
Une liaison filaire est classiquement utilisée dans les appareils Slingram basse fréquence pour la synchronisation et l’échange de données numériques entre le Tx et le Rx.
On étudiera la possibilité de remplacer une telle liaison par une liaison radio, au moins pour l’échange de données. La synchronisation sans fil entre les deux éléments devra être meilleure que la nanoseconde. D’autre part, on étudiera un moyen de positionner le Rx par rapport au Tx avec une précision centimétrique. Enfin, on mesurera les angles contrôlant l’attitude géométrique de chaque élément (e.g. angles de tangage et de roulis) et on essaiera de les exploiter pour une correction des champs magnétiques mesurés.

Au plan de l’interprétation, le projet propose principalement d’étendre aux cavités civiles et militaires des approches développées pour d’autres domaines d’applications de l’EM :
a) l’inversion par sources équivalentes (dipôles et filaments), utilisée pour la localisation et la caractérisation d’amas polymétalliques conducteurs en prospection minière avec source fixe ;
b) l’identification de la réponse dans une bibliothèque de signatures précalculées, utilisée classiquement pour la recherche d’UXOs avec Tx mobile.