DEPARTEMENTS DE LA SEINE-MARITIME ET DE L'EURE BRGM l'enti^fwu l'enti^fwu AU SCtVICI Dt LA TIRH AGENCE DE l'eau MINISTERE DE L'INDUSTRIE Ministère de (Industrie et du Commerce Extérieur HAUTE-NORMANDIE RECONNAISSANCE DES MILIEUX KARSTIQUES ET POREUX EN PAYS CRAYEUX POUR L'IMPLANTATION DES FORAGES D'ALIMENTATION EN EAU POTABLE Par Ph. DE LA QUERIERE 4S/ROU F. MATHIEU SGN/GPH R37653 JUIN 1993 Ce rapport comprend : 53 pages, dont 28 figures THEME : EAU, GEOPHYSIQUE. MOTS-CLES ; Alimentation en Eau Potable, Karst, Sondages sismiques. Sondages électriques. Vibrations VLF.
Recommissarice des milieux Icarstiques et poreux eu pays crayeux RESUME Il s'agit d'une opération Service Public Eau du BRGM financée sur crédits du Ministère de l'industrie, des départements de la Seine-Maritime et de l'eure, et de l'agence de l'eau. L'objectif est de détecter avec suifisamment de précision sur une zone, le tracé du ou des réseaux karstiques, pour les éviter quand les besoins sont faibles ou moyens, ou les capter quand ils sont très importants (la quantité d'eau produite amortit le coût du traitement). Il s'agit de réduire les coûts de leur détection par sondage (sondages au marteau fond de trou). On a fait appel aux techniques de géophysique, sismique réfraction et réflexion, sondages électriques et résistivité VLF. Le choix des sites a été dicté : - par des conditions morphologiques et géologiques différentes, - par la tliture création de forages d'a.e.p. Ainsi pour la Seine-Maritime, le site testé est le vallon des Ecameaux, cavée profondément encaissée dans la craie, hauteur de dénivelée 100 m, largeur 50 m. Pour l'eure, l'opération s'est faite dans la vallée de la Risle à Ajou, qui atteint une largeur de 350 m où la craie est recouverte d'alluvions ou d'argile à silex. La géophysique, toute méthode confondue, n'a donné aucun résultat probant aux Ecameaux, les conditions topographiques sont très accidentées, le karst situé entre 25 et 30 m de profondeur est englobé dans une craie très dure. De tels sites méritent des études complémentaires de mise au point de géophysique. Mais pour le moment, on peut dire que les méthodes s'avèrent inopérantes. Par contre, dans ia vallée de la Risle, les résistivités VLF et les sondages électriques ont mis en évidence des zones à craie plus compacte (plus conductrice) et à craie plus altérée (plus résistante). Mais il en ressort que malgré tout, le karst n'apparaît pas par lui-même, mais par la zone décomprimée qui l'accompagne. Bien que l'objectif n'ait pas été totalement atteint, ces deux méthodes permettent d'économiser le nombre de sondages préalables. Rapport BRGM R37653 Page 2
TABLE DES MATIERES 1- PREAMBULE 5 Pages 2 - IMPACT DES RESEAUX KARSTIQUES DE LA CRAIE 5 3 - RAPPELS D'ETUDES ANTERIEURES 6 4 - CARACTERISTIQUE DES SITES 7 4.1 Ecameaux 7 4.2 Site d'ajou 10 5 - TRAVAUX DE GEOPHYSIQUE 10 5.1 Mise en oeuvre 10 5.1.1 Ecameaux 10 5.1.1.1. EM VLF 10 5.1.1.2 Sondages électriques 14 5.1.1.3 Sismique réfraction 14 5.1.1.4 Sismique réflexion 14 5.1.2. Le site de la Risle d'ajou 14 5.1.2.1 VLF 16 5.1.2.2 Sondages électriques 16 5.1.2.3 Sismique réfraction 16 5.1.2.4 Sismique réflexion 16 5.1.3 Durée, personnel et matériel 17 5.2 Résultats 17 5.2.1 Elbeuf. 17 5.2.1.1 EM - VLF en mode résistivité 17 5.2.1.2 Sondages électriques 17 5.2.1.3 Sismique réfraction 21 5.2.2 Secteur d'ajou 24 5.2.2.1 EM - VLF en mode résistivité 24 5.2.2.2 Sondages électriques 24 5.2.2.3 Sismique réfraction 30 Rapport BRGM R37653 Page 3
6 - TRAVAUX DE SONDAGES - CALAGES AVEC LA GEOPHYSIQUE... 34 6.1 Préambule 34 6.2 Etude du site des Ecameaux à Elbeuf 34 6.3 Etude de la vallée de la Risle à Ajou 39 6.3.1 Sondages 39 6.3.2 Circulations lithologie/géophysique 44 6.3.2.1 Pseudo coupe de résistivité 44 6.3.2.2 Enregistrement VLF 48 6.4 Conclusion sur les calages 52 7 - CONCLUSIONS GENERALES 53 LISTE DES FIGURES Figure 1 : Situation du vallon des Ecameaux - Morphologie Figure 2 : Environnement hydrogéologique du vallon des Ecameaux Figure 3 : Site d'ajou Figure 4 : Site d'ajou - Hydrogéoiogie de la zone Figure 5 : Plan de situation des travaux géophysiques d'eibeuf Figure 6 : Plan de situation des travaux géophysiques d'ajou Figure 7 : Pseudo coupe de résistivité - Profil Pl Figure 8 : Coupe géoélectrique Figure 9 : Pseudo coupe de résistivité - Profil P4 Figure 10 : Coupe géoélectrique Figure 11 : Profils sismiques - Réfraction aux Ecameaux Figure 12 : VLF - Résistivité apparente (Ajou) Figure 13 : VLF - Résistivité apparente (Ajou) Figure 14 : Résistivité VLF (Ajou) Figure 15 : Pseudo coupe de résistivité - Profil Pl (Ajou) Figure 16 : Ajou - Profil P5 - Pseudo coupe de résistivité Figure 17 : Sismique réfraction - Profil Pl (Ajou) Figure 18 : Sismique réfraction - Profil P2 (Ajou) Figure 19 : Sismique réfraction - Profil P5 (Ajou) Figure 20 : Ecameaux - Implantation des sondages Figure 21 : Ecameaux - Détail Figure 22 : Coupe géologique et technique du sondage Sl à Ajou Figure 23 : Coupe géologique et technique du sondage S2 à Ajou Figure 24 : Coupe géologique et technique du sondage S3 à Ajou Figure 25 : Implantation des sondages sur la pseudo coupe de résistivité Figure 26 : Implantation des sondages sur la carte de résistivité apparente ICV Figure 27 : Implantation des sondages sur la carte de résistivité apparente GBR Figure 28 : Implantation des sondages sur les profils de résistivité Rapport BRGM R37653 Page 4
1 - PREAMBULE Ces études ont été réalisées dans le cadre des travaux de Service Public EAU du BRGM, financées par crédits du Ministère de l'industrie, de l'agence de l'eau Seine- Normandie et des départements Eure et Seine-Maritime. Elles ont été menées simultanément sur 2 sites, un dans le département de l'eure, l'autre dans le département de Seine-Maritime pour tester les méthodes dans 2 cas dififérents. En second lieu, on voulait que le test aille jusqu'à son terme, c'est à dire la création d'un captage d'eau potable. Les études ont été menées à Elbeuf en Seine-Maritime sur le vallon des Ecameaux et à Ajou dans le département de l'eure parce que des collectivités distributrices d'eau vont y réaliser des forages de substitution à leurs ressources existantes. Elles sont groupées au sein d'un même rapport parce que les configurations des sites sont diflférentes et les enseignements que l'on peut tirer, complémentaires 2 - IMPACT DES RESEAUX "KARSTIQUES" DE LA CRAIE OBJECTIFS - Les réseaux karstiques qui affectent l'aquifère crayeux de Haute-Normandie sont très fréquents, et 20 % des captages d'eau potable de la région exploitent l'eau souterraine qui y circule. - Ces conduits sont ceux que l'on peut trouver soit sous le contact argile à silex/craie, soit parfois au sein de la masse crayeuse (plus rarement). Ils sont souvent en relation avec la surface du sol par des "bétoires", terme local qui signifie fontis. - Dans de nombreux cas, ces bétoires se trouvent dans l'axe des vallées sèches. L'aptitude des terres au ruissellement (terre battante des agronomes), le retournement des parcelles en pente, la suppression de fossés, de mares, de haies pour agrandir les surfaces cultivables d'un seul tenant, l'abondance des surfaces en terre nue l'hiver, provoquent des flux d'eau de surface importants en période d'averse, qui provoquent des dégâts. D'autre part, ces flux s'engouffrent dans les bétoires et les réseaux karstiques en y entraînant des matières en suspension accompagnées de contaminations bactériologiques. Les quantités de matières polluantes sont telles que les moyens classiques de stérilisation de l'eau sont inefficaces. Rapport BRGM R37653 Page 5
Si la collectivité a besoin d'une production élevée (supérieure à 300 m^/h), il est nécessaire de réaliser des usines de traitement. Par contre, pour des productions plus faibles, les coûts sont prohibitifs, et le BRGM a proposé la méthode de forage latéral au karst testée en 1986. On exploite l'aquifère dans sa partie fissurée normalement ; le forage est placé entre 20 et 50 m du conduit karstique ; la craie sert de filtre ; le karst joue le rôle de limite d'alimentation au cône d'appel induit par le pompage et stabilise ainsi les rabattements dans le forage ; les particules limoneuses (2 à 5 microns) sont entraînées dans le conduit karst du fait de vitesses beaucoup plus élevées de l'eau, que celles qui réalimentent le cône d'appel. - Que l'on veuille éviter ou non le karst, il faut déterminer son emplacement dans le site intéressé. L'objectif de l'étude est de tester différentes méthodes géophysiques susceptibles de balayer des surfaces suffisamment importantes pour limiter le nombre de sondages destructifs. 3 - RAPPELS D'ETUDES ANTERIEURES On signale les études les plus importantes ayant nécessité la mise en oeuvre de moyens géophysiques importants (mise en oeuvre Service HNO et département géophysique du BRGM). Des études géophysiques (sismique réfraction et sondages électriques) ont permis de mettre en évidence une zone affectée fortement d'altération sur le plateau rive gauche de la vallée de la Risle au droit de Nassandres ; un conduit karstique a été déterminé dans le milieu non saturé par un sondage carotté implanté sur une zone d'engouffrement (études en 1971-1974). En 1975, un effondrement à Fauville-en-Caux (76) sur le CD40, dû à la rupture de la voûte d'un conduit karstique, a eu pour conséquence de faire l'objet d'un balayage par sismique réfraction de la zone environnante ; la zone altérée déterminée par géophysique a bien recouvert le tracé du karst connu approximativement à l'aide de bétoires. La présence de vides a bien collé avec les résultats de la microgravimétrie. (D En 1978, des études de recherche de zones fissurées et de karst, sur 4 sites de Seine-Maritime ont été entreprises par ces mêmes méthodes (rapport 79 SGN 109 GPH, sites de Saint-Léger-de-Bourg-Denis, Marques, Oissel, Saint-Aubin-Epinay, Saint-Pierre-les- Elbeuf). Les principales difficultés d'interprétation concernent finalement la corrélation entre des contrastes de résistivité ou de vitesse de propagation du son dans le sol plus marquée que la variation de la perméabilité de la craie et celle du débit prélevable en forage. Rapport BRGM R37653 Page 6
pour l'implantation des forages d'alimentation en Eau Potable En 1988, la reconnaissance par sismique réfraction et par sondages de l'emplacement de la station d'épuration du Centre Toxicologique de Miserey (27) a permis de dififérencier des zones de craie saine et de craie altérée. De ces différentes études, on peut établir les conclusions suivantes : - L'association de différentes techniques est toujours intéressante ; néanmoins ces mesures indirectes du paramètre physique recherché (fissuration, vide,...) nécessitent toujours des sondages de calage. - La qualification du milieu (compacité, altération) est toujours basée sur la comparaison des mesures chiffrées ; c'est beaucoup plus leur variation dans l'espace que leur valeur absolue qui est indicatrice des phénomènes. Il faut donc balayer des zones de comportement différent de propagation du son ou de conductivité électrique, pour distinguer globalement des zones de craie saine et de craie altérée. - On n'a pas décelé de liens très nets entre la résistivité et la perméabilité dans la craie. - Les karsts, quand ils existaient, n'ont pas été mis en évidence. A noter que ces conduits, sauf quelques cas, sont souvent de géométrie restreinte (section d'écoulement de l'ordre du mètre carré). On peut d'ailleurs imaginer qu'à un conduit unique succède un écheveau de fissures suffisant à la fois pour évacuer le débit et laisser transiter les matières limoneuses transportées. 4 - CARACTERISTIQUE DES SITES 4.1 Site du vallon des Ecameaux à Elbeuf (voir figures 1 et 2) - L'étude a porté sur la partie basse du vallon des Ecameaux qui débouche dans la vallée de la Seine au niveau de la route de Bourgtheroude. - Ses caractéristiques morphologiques sont les suivantes :. longueur 3 km. perte moyenne 2,3 % (+95 à +25). parcours en 3 rg - 3 ag. encaissement profond : cote rebord plateau +100, largeur de l'évasement maximal 500 m, cote fond +50 à +25 NGF, largeur maximale du fond 50 m. Rapport BRGM R37653 Page 7
pour l'implantation des forages d'alimentation en Eau Potable SITUATION DU VALLON DES ECAMEAUX - MORPHOLOGIE Figure 1 Rapport BRGM R3 765 3
pour l'implantation des forages d'alimentation en Eau Potable ENVIRONNEMENT HYDROGEOLOGIQUE DU VALLON DES ECAïiAUX Figure 2.:rA?M 1,;/ tijjfii,..--j f;,, ni ü^.: i(v\. du doic Rapport BRGM R3 7653 Page 9
- Ce site est typique d'un certain nombre de "cavées" de Haute-Normandie qui échancre les plateaux, et dont on perçoit mal l'origine. - Le karst a été découvert en 1968 par un forage d'essai ; une liaison avec la source du Mont Duve (adduction d'eau d'eibeuf) a été mis en évidence. Le conduit karstique est à 23,80 m de profondeur. Il se présente comme un conduit de 1 m de diamètre environ ; il peut produire jusqu'à 800 m^/h environ sans afifecter la nappe de la zone aval. En période pluvieuse, il produit de l'eau turbide qui est traitée à l'usine du Mont Duve. 4.2 Site d'ajou (voir figures 3 et 4) Il s'agit du fond de la vallée de la Risle qui est plat et large d'environ 350 m. La zone d'étude est située dans la partie médiane du cours, mais au début du cours réellement important de la rivière. Celle-ci chemine dans le fond de vallée car son cours a été détourné de nonbreuses fois pour alimenter des moulins. Sur le site, elle est au pied du versant rive droite de la vallée. Cette partie du tronçon de vallée est caractérisée par la présence d'un karst reconnu par traçage à la fluorescéine qui aboutit aux sources de Beaumont-le-Roger. La rivière est perchée car la nappe d'eau se trouve à une dizaine de mètres de profondeur par rapport au sol. La nappe réapparaît à la surface du sol aux sources de la pisciculture à Beaumont-le-Roger, dont le débit atteint 450 1/j environ. La profondeur du karst est inconnue. 5 - TRAVAUX DE GEOPHYSIQUE 5.1 Mise en oeuvre 5.1.1 Vallon des Ecameaux à Elbeuf (76) La figure 5 donne les implantations des dispositifs d'étude. Les travaux ont consisté à utiliser la méthode VLF (Very Low Frequency), à réaliser des sondages électriques, de la sismique réfraction et réflexion. 5.1.1.1 EM - VLF en mode résistivité Deux profils Pl et P3 ont été effectués en EM - VLF mode résistivité avec les émetteurs ICV et GBR. Mais la présence de nombreux parasites (lignes téléphoniques, lignes électriques, objets métalliques) ne permettra pas d'exploiter ces résultats. Rapport BRGM R3 76 5 3 Page 10
pour l'implantation des forages d'alimentation en Eau Potable Figure 3 SITE- D'AJOU Rapport BRGM R3 7653 Page 1 1
SITE D'AJOU Figure 4 Hydrogéologie de la zone (Extrait Atlas départemental) 1/100.000 Rapport BRGM R3 7653 Page 12
Keconnais.sance des milieux karstiques et poreux en pays crayeux pour l'implantation des forages d'alimentation en Eau Potable ELBEUF FiguTe 5 PLAN DE SITUATION DES TRAVAUX GEOPHYSIQUES Echelle 1/1000 R7 LEGENDE + Sondage électrique I I Dispositif sismique refraction et reflexion ON SON 20N 1ÛN 0 IOS 20S Rapport BRGM R3 7653 Page 13
pour l'implantation des forages d'alimentation en Eau Potable 5.1.1.2 Sondages électriques 1 1 sondages électriques AB/2 = IOO m se répartissent de la manière suivante : - 6 sondages sur le profil Pl et 5 sur le profil P4, ont été réalisés (l'intervalle Est-Ouest entre chaque sondage est de 10 m). La direction de la ligne AB est pour tous les sondages, approximativement celle de la vallée des Ecameaux. Compte tenu de l'urbanisation, il n'a pas été possible d'effectuer un profil de sondages électriques passant par le F400, forage d'essai ayant rencontré le karst. Aucun sondage électrique n'a également pu être réalisé sur le versant Est de la vallée des Ecameaux car la topographie est trop accidentée. 5.1.1.3 Sismique réfraction 4 dispositifs ont été implantés au mieux en fonction des accès, des parasites et de la topographie. La source sismique employée est le marteau. Les caractéristiques de ces dispositifs sont les suivantes : - Base A, dispositif de 120 m, 24 traces, 5 m entre traces, tirs en 2.5, 27.5, 57.5, 87.5 et 117.5; 27.5 et 57.5. - Base B, C et D, dispositifs de 60 m, 12 traces, 5 inclus entre traces, tirs en 2.5, Pour les mêmes raisons que précédemment, aucun disgnostic ne traverse entièrement la vallée des Ecameaux. 5.1.1.4 Sismique réflexion En sismique réflexion, les mêmes bases qu'en réfraction ont été utilisées. Après quelques tests au niveau de la base A, un "offset" de 30 m a été choisi et la source marteau a été préférée à la source fusil. Le temps d'enregistrement a été fixé à 500 nanno secondes et les signaux n'ont pas été filtrés à l'acquisition. 5.1.2 Site de la Risle d'ajou (27) La figure 6 donne la localisation de tous les travaux gèophysiques effectués sur le secteur d'ajou. Rapport BRGM R37653 Page 14
Reconnais.sance des milieux karstiques et poreux en pays crayeux AJOU Figure 6 chemin PLAN DE SITUATION DES TRAVAUX GEOPHYSIQUES Echelle 50 LEGENDE VES 1 Sondage électrique BASE 1 Dispositif sismique ' * refraction et reflexion IOO VES 15 VES 10 VES 9 150 200 véq ère VES 8 VES IB VES _7 --'.7es^U^,3S.oO^ VES_5.--''''' VES 13 VES 5 250 300 i- P7 P6 P5 P3 P8 P9 Rapport BRGM R3 765 3 Page 15
pour l'implantation des forages d'alimentation en Eau Potable 5.1.2.1 EM - VLF en mode résistivité - ligne électrique :10 m - émetteurs : ICV (20270 Hz) et GBA (15975 Hz) -9 profils de 180 m - pas de mesure :10 m - intervalle entre profils : 25 m - direction des profils : N 154 grades Suite à une interruption de l'émission, les mesures avec l'émetteur ICV n'ont pu être effectuées que sur 5 profils. 5. 1.2.2 Sondages électriques - 24 sondages électriques :. 17surPl. 7 sur P5 - direction des lignes d'injection : direction de la vallée - longueur des lignes d'injection 100 $ AB/2^ 300 m - espacement des sondages sur un profil 5 à 20 m, éventuellement 10 m 5.1.2.3 Sismique réfraction - 7 dispositifs de 120 m :. 3 sur Pl. 2 sur P2. 2 sur P5 - caractéristiques des dispositifs : + 24 traces sauf pour la base 3 du Pl qui n'en compte que 18 + 5 m entre traces + 3 tirs par dispositif : 1 à chaque extrémité à 2,5 m du premier et du dernier géophone plus 1 tir au centre du dispositif + source sismique : marteau 5. 1.2.4 Sismique réflexion En sismique réflexion, les mêmes bases qu'en réfraction ont été utilisées ce qui donne 3 sections : Pl, P2 et P5. Rapport BRGM R3 765 3 Page 16
Les caractéristiques sont les suivantes : + offset : 35 m + source : marteau + durée d'enregistrement : 500 ns + filtre à l'acquisition : néant + filtres à restitution : néant 5.2.3 Durée, personnel et matériel Les opérations sur le terrain se sont déroulées du 23 septembre au 9 octobre 1991 ; mise en place et repli compris ce qui représente 4 jours sur le secteur d'eibeuf et 9 jours sur le secteur d'ajou. F. MATHIEU du 24 septembre au 9 octobre 1991 G. DEMANSION du 24 septembre au 9 octobre 1991 G. PICHALET du 23 septembre au 1er octobre 1991 Ph. LESAGE du 2 octobre au 4 octobre 1991 - matériel : + 1 T VLF + ligne électrique de 10 m et 2 électrodes + 1 syscal R2 + matériel annexe pour sondages électriques + 1 séismographe numérique ABEM TERRALOC MK III + 1 flûte 24 traces et 1 parc de 30 géophones + 1 source marteau et 1 source fusil + 2 véhicules tout terrain 5.2 Résultats 5.2.1 Elbeuf 5.2.1.1 EM - VLF en mode résistivité Les résultats obtenus sur les profils Pl et P3 sont inexploitables à cause de la présence de nombreux parasites. Il est impossible de dissocier les anomalies dues à ces parasites de celles ayant une origine géologique. 5.2.1.2 Sondages électriques (figures 7, 8, 9 et 10) Les sondages électriques représentés sous forme de pseudo coupe de résistivité apparente mettent en évidence sur les profils Pl et P4 une zone conductrice au niveau du chemin de la cavée. Le contraste de résistivité pour un AB/2 = 100 (profondeur d'investigation maximum) est d'environ 2 entre la zone conductrice et la phase résistante qui occupe tout le flanc Ouest de la vallée. Rapport BRGM R37653 Page 17
Figure 7 - PROFIL PI PSEUDO -eoupe DE RESISTIVITE.Unité: ohm. m Echelle horizontale 1/500 VES 3 VES 6 VES1 VES 5 VES 3 VE$ Chemin de la Cavée des Ecameaux Rapport BRGM R3 7653 Page 18
Reconnais.sance des milieux karstiques et poreux en pays crayeux pour rimplantation des forages d'alimentation en Eau Potable gure 10m Chemin de la Cavée des Ecameaux COUPE GEOELECTRIQUE N* dek sondaçes VSS 2 électriques I VES 6 VESl VES 5 VES 3 VES 4 0 20- do 225 90 225 Surface du sol I 60H 225 225 225 250 /40 40 S 80' 100 40 40 -.^ / Je^ 120 H UQ^ 40 40 Rapport BRGM R37653 Page 19
Recotuiais.sance des milieux karstiques et poreux en pays crayeux Figure 9 PROFIL P4 PSEUDO -COUPE DE RESISTIVITE... ; Unité : ohm. m Echelle horizontale 1/500 VES 10 VES 9 VES 7 VES 8 VES 11 10 m Chfmin dt la Cavif dis Eeamtaux Rapport BRGM R37653 Page 20
Les coupes géoélectriques établies à partir des interprétations 1 D de ces sondages mettent en évidence une surépaisseur du terrain conducteur (90 ohm/mètre) de surface et une remontée du substratum conducteur (40 ohm/mètre) du niveau de la vallée des Ecameaux. En l'absence de tout étalonnage précis, l'interprétation ID des sondages électriques a été effectuée en fixant les résistivités pour ne faire varier que les profondeurs des différentes interfaces. L'épaisseur réduite du résistant intermédiaire (~ 225 ohm/mètre) au niveau de la vallée, matérialise donc la présence d'une zone conductrice à ce niveau. Cette présence aurait probablement été mieux exprimée si l'interprétation avait été faite en fixant le paramètre profondeur pour ne faire varier que le paramètre résistivité. Que ce soit qualitativement (pseudo coupe de résistivité) ou quantitativement (coupe géoélectrique) l'interprétation des profils de sondages électriques met en évidence une zone conductrice dans le fond de la vallée. 5.2.1.3 Sismique réfraction Les résultats des dispositifs de sismique réfraction sont présentés sur la figure 1 1. La base D, pour laquelle les mesures sont de mauvaises qualités et sur laquelle le substratum crayeux n'a de toute façon pas été atteint, n'a pas fait l'objet d'une interprétation La topographie n'ayant malheureusement pas été relevée le long des dispositifs, la surface au sol est représentée systématiquement par une droite horizontale. Il faut donc utiliser les coupes interprétatives comme présentant la profondeur des différents horizons par rapport au terrain naturel. L'analyse des dramachroniques permet de mettre en évidence 3 terrains caractérisés par leur vitesse sismique (figure 1 1). 350 < V < 500 : Niveau superficiel d'épaisseur compris entre 2.7 et 5.1 m attribuable à la couverture de limon et terre végétale. 1000 < V < 1400 : Niveau intermédiaire d'épaisseur variable (0 à 15 m) qui pourrait correspondre à de la craie plus tendre. Cette formation est absente dans le chemin de la Cavée. 1800 < V < 3500 : Substratum rapide attribuable à la craie. La décroissance des valeurs de cette vitesse sismique du Sud-Ouest vers le Nord-Est (1800 m/s dans l'axe de la vallée des Ecameaux) marque probablement la présence d'une zone fracturée (décompactée) dans le fond de cette vallée. Cette hypothèse est confirmée au niveau des bases A et C par des zones de retards sismiques situées entre le forage F400 et le talus. Rapport BRGM R3 765 3 Page 21
Reconnais.sance des milieux karstiques et poreux en pays crayeux pour l'implantation des forages d'alimentation en Eau Potable e O COUPE ''tr,ïr électriques VES 10 VES 9 «Oi E c «> \A n t 20-40- 260 60 80 100 )20 J40- ''40 210 /40 lom Figure 10 Chirntn d«la Cavée des Eçimeaux GEOELECTRIQUE VES 7 VES 8 VES 11 Surfade du sol 200 175 05 Rapport BRGM R3 7653 Page 22
pour l'implantation des forages d'alimentation en Eau Potable i^ase A Figure 11 TALOS fitiîo j, _ -LO.' COU,i/t)0 --JO/v* 00.no- v>/^-st S SVv It ^ LUS f fv NB A OSO /IOOO 33^ Í7Í0O)^ 0 30 Í0 y^ I^ASIC SVV J2L. TALUÍ ''^OO I J ^Jf -40OO 2f60 (3 Sou)'»0 /V^ - 0 Rapport BRGM R3 7653 Page 23
5.2.2 Secteur d'ajou 5.2.2.1 EM - VLF en mode résistivité (figures 12 et 13) Les cartes de résistivités apparentes (émetteur ICV et GBR) mettent en évidence trois axes caractérisés notés A, B et C d'orientation N20 gr à N40 gr. L'amplitude et la longueur d'onde de ces anomalies conductrices sont relativement faibles (cf profils figure 14). 5.2.2.2. Sondages électriques La pseudo coupe de résistivité Pl (cf figure 15), confirme la présence des zones conductrices A et C. Ces anomalies ont une morphologie relativement identique à savoir - zone conductrice en subsurface jusqu'à AB/2 = 15 m avec un contraste de résistivité inférieur à 3. - zone pratiquement sans contraste entre AB/2 = 1 5 m et AB/2 = 40 m - horizon conducteur en profondeur sur l'anomalie A mais avec un contraste très faible entre l'anomalie et le terrain encaissant. La seule chose qui différencie ces importante en subsurface pour l'anomalie C. anomalies est une longeur d'onde plus Le conducteur B mis en évidence sur les cartes EM -VLF n'apparaît pas sur cette pseudo coupe mais ceci est peut être dû à la maille de mesure (20 m entre VES 4 et VES 5). Sur la pseudo coupe P5 (figure 16), l'extension Sud-Ouest du conducteur A est parfaitement mise en évidence (interprétation quantitative modèle ID). Rapport BRGM R3 7653 Page 24
Figure 12 AJOU chemin 50 VLF RESISTIVITE APPARENTE Emetteur: GBR F: 15975Hz Ligne électrique: 10m Echelle LEGENDE 30 Résistivité apparent* en ohm. m -^ I Axe conducteur Rapport BRGM R37653 Page 25
AJOU 13 chemin VLF 50 - RESISTIVITE APPARENTE Emetteur: ICV F: 20270Hz Ligne électrique: lom Echelle LEGENDE 200 h )i Résistivité apparente en ohm. m Axe conducteur Haie Rapport BRGM R37653 Page 26
Figui-e 14 ^''H V ^ ^"1 J LU > il) U) -" LU cr "VVft VM J t.'ij> Rapport BRGM R3 7653 Page 27
Figure 15 axsxa ex sp ajstafh V at^binouv 3 STXetnouv UTinsqo Rapport BRGM R37653 Page 28
Figure 16, AJOU - PROFIL P5 PSEUDO-COUPE DE RESISTIVITE Unité: ohm. m Echelle horizontale 1/1000..VgS22 VES2Q VES18 VES2,3 I VES2I I VES19 I VES17 'Ai ' V ' I I i 250 260 270 280 290 300 310 Rivière la RIsIe Rapport BRGM R37653 Page 29
5.2.2.3 Sismique réfraction Les résultats des dispositifs de sismique réfraction fait l'objet des figures 17, 18 et 19 présentant les courbes dromochroniques et la coupe interprétative qui en est déduite. Les vitesses sismiques obtenues sur le site maintient la succession de trois couches caractérisées par les paramètres suivants : - la couche superficielle à 350-550 m/s dont l'épaisseur est généralement comprise entre 1 et 3 m, correspond à la zone décomprimée de subsurface (terre végétale et alluvions) ; - la couche intermédiaire dont la vitesse sismique est comprise entre 800 à 1000 m/s, peut être attribuée à un niveau d'argile à silex hors d'eau ; - le substratum sismique qui a une vitesse de l'ordre de 1800 à 2200 m/s, pourrait correspondre soit au même niveau d'argile à silex mais cette fois ennoyé, soit à l'horizon crayeux ennoyé également. L'interface entre l'horizon à 1000 m/s et celui à 2000 m/s, qui d'après l'interprétation ci-dessus correspondrait donc au niveau statique, est relativement horizontal et se situe à une profondeur d'environ 15 m. Les courbes dromochroniques sur l'ensemble du secteur ne montrent aucun retard sismique ce qui indiquerait donc une relative régularité de la profondeur du toit du substratum. On ne met pas en évidence aucune des anomalies détectées en VLF ou sondages électriques, et le tracé du karst dans la vallée. Rapport BRGM R37653 Page 30
Figure 17
pour l'implantation des forages d'alimentation en Eau Potable Page 32
Page 33
TRAVAUX DE SONDAGES - CALAGES AVEC LA GEOPHYSIQUE 6.1 Préambule - Sur la zone du vallon des Ecameaux, on récapitulera l'ensemble des sondages dont certains avaient déjà été réalisés pour le compte de la ville d'eibeuf - La technique de sondages prévue était des sondages au wagon-drill, où le marteau frappe sur la tête du train de tige. La foration est réalisée au diamètre 50 mm ; la vitesse d'avancement est enregistrée. Lors de l'étude du vallon des Ecameaux, cette technique a été mise en doute, du fait de possibilité de flexion du train de tige dans de la craie très dure, de forces de frottements sur le train de tige, qui freinent l'avancement et empêchent la détection de vides de faible ampleur. La poursuite des travaux est donc réalisée sur les Ecameaux et sur Ajou avec des sondages au marteau fond de trou. Le diamètre de foration est 3 fois plus grand (150 à 200 mm), la frappe se fait directement sur l'outil de foration à la base du train de tige ; celui-ci coulisse librement dans le trou ; en cas de rencontre de vide, même de faible amplitude, le marteau chute, le bruit de la frappe s'arrête, et le soufflage à l'air-lift permet d'évaluer le débit des arrivées d'eau. Mais les coûts de cette technique sont 3 fois plus élevés que la précédente. La géophysique avait demandé des investigations profondes sur Ajou ; réalisé 3 sondages de 60 et 40 m de profondeur. on a donc 6.2 Etude du site des Ecameaux à Elbeuf (76) Sur les figures 20 et 21, nous avons reporté l'ensemble des sondages et des travaux de géophysique. En amont du site, 4 sondages destructifs SDl à SD4 ont permis par hasard d'identifier le karst sous le chemin creux. Il se présente sous la forme de 2 fissures superposées comprises entre 23 et 23,10 m et 28 et 28,40 m de profondeur ; la différence entre les côtés du toit de ces fissures avec celle relevée en 1968 au F400, atteint respectivement 1,80 et 3,20 m ; la cote au sol du sondage SDl est supérieure de 0,80 m à celle du F400. Rapport BRGM R37653 Page 34
LEGENDE DES FIGURES 20 ET 21. SD3 MFTl + SD ou MFT X SD-MFT. PZl OF400 OFIOOO OFlOOl Sondages destructifs au wagon-drill Sondage au marteau fond de trou Sondage ayant rencontré le karst Sondage destructif avec perte partielle ou sondage MFT ayant donné une petite venue d'eau au soufflage Piézomètre Forage d'essai réalisé en 1969 Forage abandonné Forage définitif creusé dans le MFT8. Sondages électriques BASEA f ( Tirs sismiques Trajet reconnu du karst entre MFT5 et SD7 Trajet supposé du karst entre MFT5 et MFT8 Rapport BRGM R37653 Page 35