Développement de l'imagerie des systèmes racinaires dans les ouvrages hydrauliques en remblai par tomographie électrique et acoustique

La végétation arborée sur les digues ou les barrages en remblai est un facteur de fragilité pouvant favoriser l’apparition de mécanismes de détérioration par érosion. Définir la structure géométrique des systèmes racinaires, leurs positions (profondeur, extension) dans le remblai, ainsi que la nature des sols dans lesquels ils croissent est nécessaire afin d’appréhender les conséquences de leur développement sur la sécurité d’un ouvrage hydraulique. Les méthodes géophysiques non-destructives sont utilisées pour l’exploration, la détection et la tomographie 3D du sol. Toutefois, la localisation des racines dans un remblai d’ouvrage hydraulique n’est pas triviale, les systèmes racinaires étant complexes et très diversifiés et la nature de la constitution des ouvrages hydrauliques en terre étant rarement connue et homogène. Ces méthodes doivent être adaptées et améliorées pour détecter et localiser les racines ligneuses dans ces conditions spécifiques.

Des expériences en laboratoire ont d’abord permis de déterminer les propriétés acoustiques et électriques intrinsèques d’échantillons racinaires menant à l’identification de signatures indispensables à la discrimination de l’anomalie liée à la racine sur le terrain. Le montage de supports expérimentaux adaptés nous a conduit à progressivement étudier des paramètres d’influences (masse racinaire, teneur en eau...) en conditions contrôlées.

Des essais en conditions semi-contrôlées sur un dispositif d’arbres plantés dans un sol limoneux homogène ont permis d’évaluer la pertinence des différentes méthodologie d’acquisition, tels que l’utilisation de la polarisation provoquée temporelle en tomographie de résistivité complexe ou encore la géométrie des capteurs pour la tomographie acoustique. Au delà de la validation des acquis bibliographiques, des traitements innovants telle que l’analyse en ondelettes sont associés afin d’exploiter la richesse des enregistrements. Les résultats obtenus ont été validés par le relevé des positions réelles des racines. Malgré certaines limites, la tomographie de résistivité électrique offre une corrélation satisfaisante avec la localisation des anomalies dues aux racines.

Enfin, des campagnes d’auscultation sur un ouvrage réel ont été réalisées et ont permis de mettre en évidence une variabilité spatiale du corps de digue associée à la présence d’arbres. Une méthodologie adaptée au diagnostic géophysique de la végétation sur les ouvrages a été mise en place. Celle-ci révèlent que la cohérence des résultats gagne à prendre en compte, pour chaque étape de l’étude, de la stratégie d’acquisition, du traitement et de l’interprétation, une
mutualisation à la fois de la connaissance experte, mais aussi le couplage multiméthodes.