Système de sondage par enfoncement et rotopercussion

Le système de sondage par enfoncement et rotopercussion est utilisé pour des travaux de caractérisation géologique, hydrogéologique, géotechnique et géothermique, notamment pour l’étude des ressources en eau souterraine et la compréhension de sites contaminés.

La foreuse géotechnique Geotech 605D et les équipements de sondage permettent la réalisation de sondages par enfoncement dans les sols, tels que des essais de piézocône (CPTu), de même que de sondages par rotopercussion dans les sols ou les massifs rocheux. Le système peut être utilisé pour l’échantillonnage de sol et d’eau, ainsi que pour la réalisation d’essais de perméabilité sans nécessiter l’installation de puits d’observation permanents. À noter que des piézomètres légers peuvent tout de même être installés grâce à ce système.

L’infrastructure de sondage par enfoncement et rotopercussion regroupe plusieurs équipements :

 

Foreuse Geotech 605D

Deux têtes de forage interchangeables :

  • Tête de forage par percussion. Capacités maximales : torque 2.5 kN, force enfoncement 72 kN, force retrait 132 kN, rotation à 80 rpm;
  • Tête de forage par rotation. Capacités maximales : torque 2.5 kN, rotation à 80 rpm;
  • Un système de sondage par rotopercussion (RPSS) avec marteau hydraulique;
  • Deux compresseurs à l’air pour les sondages par rotopercussion;
  •  Un système d’injection d’eau à haute pression avec réservoir de 900 litres pour les sondages par rotopercussion;
  • Des senseurs pour l’enregistrement de la charge à l’enfoncement, la vitesse et la pression en rotation, la profondeur d’enfoncement; la fréquence de percussion, la pression du marteau;
  • Un système d’ancrage multivisses pour sondages par enfoncement (CPT).

 

Note : Le système peut être utilisé pour faire des installations de puits d’observation par enfoncement avec percussion d’un tubage vissé munie d’une pointe perdue (permettant une perturbation minimum du milieu granulaire), l’installation de tubages crépinés de 1 ou 2 pouces de diamètre ou de crépines pré-installées avec sable filtre (prepack). 

 

Systèmes de sondage Vertek

  •  Système d’acquisition pour RPSS et CPT;
  •  Senseurs permettant les mesures en RPSS;
  •  CPT avec inclinaison et SMR (résistivité et teneur en eau);
  •  Conesipper pour l’échantillonnage d’air ou d’eau (autres échantillonneurs d’eau disponibles);
  •  Pompe à vessie;
  •  Système d’échantillonnage équivalent au Profiler de Geoprobe.

 

Note : D’autres senseurs pourraient être loués pour faire des mesures par enfoncement plus spécialisées (cône sismique pour les propriétés mécaniques, gamma naturel pour l’identification des formations, vidéo cone pour l’identification des matériaux et aussi la présence des NAPL).

 

Systèmes Geoprobe

  • Profiler (pointe avec crépine) pour l’échantillonnage d’eau ou les essais de perméabilité par enfoncement;
  • Système pour la réalisation d’essais de perméabilité pneumatiques par enfoncement;
  •  Système de cimentation des trous.

 

CPT/SMR (Cone Penetration Test/Soil Moisture Resistivity)

Paramètres mesurés lors d’enfoncement :

  • CPT : friction, résistance en pointe, pression d’eau, inclinaison;
  • SMR : résistivité, teneur en eau (en zone non saturée).

Lors de l’arrêt de l’enfoncement, il y a dissipation de la pression d’eau qui revient à la pression normale de l’eau dans le matériel. Ceci permet de mesurer la pression d’eau statique et de déterminer la charge hydraulique. Dans les matériaux fins (silt, argile), ceci permet de faire des essais de dissipation permettant d’estimer la conductivité hydraulique du matériel.

Applications : détermination des propriétés mécaniques (résistance) des matériaux, reconnaissance des matériaux (stratigraphie) avec une résolution centimétrique verticale, mesure de la pression d’eau du sol, détermination de la conductivité hydraulique des matériaux fins lors d’essais de dissipation, identification des fluides ayant une salinité (résistivité) distinctive.

 

RPSS (Rotary Percussion Sounding System)

Les paramètres mesurés lors du sondage permettent de déterminer l’énergie requise en fonction de la vitesse de pénétration et d’identifier les formations géologiques rencontrées. Ce mode de sondage a surtout été appliqué à la caractérisation des massifs rocheux, mais il est aussi utilisé à la reconnaissance des unités dans les dépôts meubles, particulièrement dans les formations difficiles à forer (graviers avec blocs, tills, etc.).

Le RPSS peut aussi être utilisé en tubage pour faire des pré-trous dans la zone non saturée à l’intérieur desquels les sondages par enfoncement peuvent ensuite être faits.

 

Profiler Geoprobe avec système d’essais de perméabilité

Le Profiler de Geoprobe peut être utilisé pour enfoncer une section crépinée à différentes profondeurs auxquelles on désire réaliser des essais de perméabilité. Le système d’essais de perméabilité pneumatique de Geoprobe permet de faire les essais de perméabilité une fois que l’intervalle dans lequel se trouve le Profiler a été développé.

 

Échantillonnage d’eau

L’échantillonnage d’eau peut être fait dans la zone saturée avec le Conesipper de Vertek en combinaison avec la réalisation de sondages par CPT ou seul. L’échantillonnage d’eau peut aussi être fait avec le Profiler de Geoprobe.

Le système de sondage par enfoncement et rotopercussion a été acquis grâce à une subvention de la Fondation canadienne pour l’innovation (FCI) et du ministère de l’Éducation et de l’Enseignement supérieur du Québec.

Plusieurs services techniques sont offerts, notamment :

  • La stratigraphie par sondage piézocône (CPT)
  • La détermination de propriétés hydrauliques (gradient et conductivité hydraulique);
  • L’échantillonnage d’eau.

Voir les options possibles du système (PDF)

 

 Notes 

  • La détermination de la stratigraphie avec le CPT et le RPSS nécessite que la réponse de ces sondages soit d’abord vérifiée par rapport à des forages conventionnels avec échantillonnage de sol (au moins à deux endroits) pour identifier la signature des différentes formations.
  • Le traitement des mesures CPT, RPSS et d’essais de perméabilité avec le Profiler exige du temps d’un professionnel.
  • Plusieurs contraintes peuvent empêcher l’enfoncement (roc, till, gravier avec blocs, etc.).

Le système de sondage par enfoncement et rotopercussion est à la disposition du personnel, du corps professoral et de la clientèle étudiante du Centre Eau Terre Environnement de l’INRS, du Centre géoscientifique de Québec ou d’autres établissements de recherche pour leurs projets. 

Il est également possible d’utiliser nos ressources et notre expertise dans le cadre de collaborations externes ou de contrats de recherche et développement.

Contactez-nous pour obtenir plus d’informations sur les services techniques offerts.

Voici des exemples d’application du système de sondage par enfoncement et rotopercussion :

  • Installations de puits d’observation par enfoncement (sans forage) avec des crépines pré-installées avec sable filtre (prepack) ou avec des installations faites en tubage qui permettent d’avoir des puits installés directement dans la formation granulaire, soit sans utilisation d’un gravier filtre autour de la crépine.
  • Détermination des propriétés mécaniques (résistance) des matériaux, reconnaissance des matériaux (stratigraphie) avec une très bonne résolution verticale, mesure de la pression d’eau du sol, détermination de la conductivité hydraulique des matériaux fins lors d’essais de dissipation, identification des fluides ayant une salinité (résistivité) distinctive.

Paradis, D., Lefebvre, R., Gloaguen, E. et Rivera, A. (2015). Predicting hydrofacies and hydraulic conductivity from direct-push data using a data-driven relevance vector machine approach: Motivations, algorithms and application. Water Resour. Res., 51 (1) : 481-205.
DOI : 10.1002/2014WR015452

Paradis, D., Tremblay, L., Lefebvre, R., Gloaguen, E., Rivera, A., Parent, M., Ballard, J. M., Michaud, Y. et Brunet, P. (2014). Field characterization and data integration to define the hydraulic heterogeneity of a shallow granular aquifer at a sub-watershed scale. Environ. Earth Sci., 72(5): 1325-1348.
DOI : 10.1007/s12665-014-3318-2

Tremblay, L., Lefebvre, R., Paradis, D. et Gloaguen, E. (2014). Conceptual model of leachate migration in a granular aquifer derived from the integration of multi-source characterization data (St-Lambert, Canada). Hydrogeol. J., 22 (3) : 587-608.
DOI : 10.1007/s10040-013-1065-1

Personnes-ressources

René Lefebvre

Professeur et responsable scientifique

Téléphone : 418 654-2651

Courriel : rene.lefebvre@ete.inrs.ca

Carole Parent

Conseillère partenariats-valorisation

Téléphone : 418 654-2531

Courriel : carole.parent@ete.inrs.ca

Système de sondage par enfoncement et rotopercussion

Institut national de la recherche scientifique

Centre Eau Terre Environnement

490, rue de la Couronne

Québec (Québec)  G1K 9A9

CANADA

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