L’étude géoélectrique du sous-sol permet d’établir la configuration optimale du système de prise de terre à concevoir. La mesure de la résistivité du sol permet de déterminer la disposition, la profondeur, le nombre et le type d’éléments nécessaires en fonction des exigences de sécurité et fonctionnelles.
La résistivité du sol est la propriété qui définit l’opposition du sol au passage de l’électricité, également appelée résistance spécifique du sol. Le sous-sol est généralement stratifié en couches de résistivités inconnues, qui déterminent la valeur de résistance d’un système de mise à la terre. L’objectif des études géoélectriques est la caractérisation électrique du sous-sol en déterminant le nombre de couches, leur épaisseur et la résistivité de chacune d’elles.
La mesure de la résistivité permet d’estimer la résistance de la mise à la terre d’une structure ou d’un système et les gradients de potentiel, incluant les tensions de pas et de contact. De plus, elle permet de calculer le couplage inductif entre les circuits de puissance et de communication situés à proximité, ainsi que de concevoir des systèmes de protection cathodique.
La résistivité du sol détermine les paramètres de conception du système de mise à la terre, tels que la profondeur d’enfouissement optimale, les matériaux appropriés en fonction de la vitesse de corrosion du sol, le nombre, le type et la disposition appropriée des électrodes nécessaires. On obtient ainsi la valeur de résistance souhaitée et la meilleure sécurité du système.
Les caractéristiques électriques du sol peuvent être utilisées pour concevoir un système de mise à la terre plus efficace, plus rapide à mettre en œuvre, avec des coûts de conception moins élevés, des tensions de contact et de pas contrôlées sur toute la surface, une plus grande sécurité pour les personnes se trouvant dans l’installation, et une durée de vie optimisée.
Pourquoi la résistivité du sol est-elle cruciale dans un projet de mise à la terre ?
Les sols ne sont pas homogènes, ce qui entraîne des variations de résistivité. Les principaux facteurs de ces variations sont le type de sol, la quantité d’humidité, la composition chimique, la compaction du matériel, la température, la stratification du sol, le mélange de différents matériaux, la concentration et la composition chimique des sels dissous, la taille des particules, etc.
Certains de ces aspects dépendent de changements à long terme et peuvent être considérés comme des constantes dans le projet de système de mise à la terre (type de sol, composition chimique, stratification et compaction du matériel). En revanche, d’autres (taux d’humidité, température, concentration et composition chimique des sels dissous) sont variables.
Lors de la mesure de la résistivité, la moyenne des effets des différentes couches du sol est calculée pour obtenir la résistivité dite apparente. Il existe plusieurs méthodes pour mesurer la résistivité. Deux des plus couramment utilisées sont présentées ci-dessous : la configuration Wenner et la configuration Schlumberger ¹.
Méthode de Wenner pour mesurer la résistivité du sol
La méthode de Wenner, développée par Frank Wenner du US Bureau of Standards en 1916², est la méthode la plus couramment utilisée pour mesurer la résistivité du sol. Elle consiste à utiliser quatre pointes ou piquets, espacés à égale distance les uns des autres. Les deux électrodes intérieures sont les électrodes de potentiel, tandis que les électrodes extérieures sont les électrodes de courant. En mesurant la différence de potentiel entre les électrodes internes et en divisant par les électrodes de courant, on obtient la résistance.
En effectuant différentes mesures et en modifiant l’espacement des électrodes, on obtient différentes valeurs qui, tracées en fonction de la distance, indiquent les différentes couches qui composent le sol étudié.
Cette méthode permet d’obtenir la résistivité du sol pour les couches profondes, sans avoir besoin d’enterrer les électrodes à ces profondeurs. De plus, les résultats ne sont pas affectés par la résistance des électrodes auxiliaires ou par les cavités créées par leur enfoncement dans le sol.
L’interprétation des valeurs de résistance mesurées dans le sol est plus simple en termes de résistivité apparente, ce qui permet de visualiser facilement l’évolution de ce paramètre.
Enfin, les instruments peuvent être moins sensibles que ceux requis pour la configuration Schlumberger, car lorsque les électrodes de courant sont séparées, les électrodes de potentiel sont également éloignées.
Méthode Schlumberger
La méthode Schlumberger est basée sur la méthode de Wenner, mais obtient une plus grande sensibilité dans les tests avec des distances de mesure plus grandes. Dans cette configuration, l’espacement entre les électrodes de potentiel est maintenu fixe au centre du système, tandis que la distance entre les électrodes de courant est modifiée. L’espacement entre les électrodes de potentiel est faible par rapport aux autres piquets et se trouve ainsi maintenu.
Cette configuration est moins sensible aux variations latérales du terrain puisque les électrodes de potentiel restent immobiles. Cependant, la mesure est plus simple précisément parce que les électrodes centrales restent fixes, ce qui nécessite moins d’espace total pour la réalisation des mesures.
Service professionnel d’études géoélectriques avancées
Pour être menées à bien, les études géoélectriques nécessitent généralement un équipement spécifique et un personnel ayant une connaissance approfondie du sujet. Cela complique finalement leur exécution et les rend plus coûteux.
C’est pourquoi Aplicaciones Tecnológicas S.A. a développé sa propre méthode basée sur la simplification de la prise de mesures, les communications IoT et l’application de l’intelligence artificielle. Nous proposons cette méthode aux cabinets d’ingénierie et d’architecture avec le service d’études géoélectriques avancées. Notre méthode fournit les résultats les plus fiables et la procédure la plus optimisée possible.
Grâce à notre personnel d’Aplicaciones Tecnológicas (en Espagne) et à notre réseau de partenaires (sur le marché international), la collecte des données est effectuée in situ avec l’équipement GEOELECTRIC EARTHING METER.
Le système GEOELECTRIC EARTHING METER se compose d’un dispositif intelligent et facile à utiliser avec lequel l’opérateur, guidé par l’application du système, prend les mesures aux points préalablement déterminés lors de la pré-étude du terrain.
Les valeurs de lecture et leur géopositionnement de chaque point sont envoyés par GSM au centre de calcul et de conception pour être traités grâce à des algorithmes heuristiques. Notre équipe d’experts techniques se charge de la représentation et de l’interprétation des données, ainsi que de la préparation d’un rapport final avec les résultats optimisés.
Les mises à la terre sont des systèmes critiques dans toute installation électrique ou industrielle, dont la mauvaise exécution a des conséquences sur la sécurité des personnes et des biens. D’autre part, le système de mise à la terre est enterré, ce qui rend toute adaptation ultérieure très complexe.
La résistivité du sol est un paramètre fondamental pour le dimensionnement d’un système de mise à la terre adéquat. Il est donc nécessaire de connaître sa valeur lors de la conception d’un système de mise à la terre. Une étude géoélectrique permet de connaître la résistivité du sol dans chaque couche du sous-sol afin de choisir le système de mise à la terre le plus approprié. La méthode d’Aplicaciones Tecnológicas S.A. permet d’obtenir une installation plus rapide et plus efficace, avec des coûts de projet finaux réduits, mais avec une plus grande efficacité et durée de vie utile.Si vous souhaitez améliorer vos projets de mise à la terre avec une optimisation des coûts logistiques, vous pouvez demander plus d’informations sur le service d’études géoélectriques avancées en cliquant sur le lien suivant.
Références
1. Sanz Alzate, J. H. Métodos para la medida de la resistividad del suelo. Sci. Tech. 19, 125–130 (2002).
2. Wenner, F. A method of measuring earth resistivity. Bull. Bur. Stand. 12, 469–478 (1916).