Caractérisation des ondes radar de surface par la simulation numérique et les mesures GRP pour l'auscultation en génie civil

Les ondes radar de surface sont définies comme étant la partie des ondes de volume qui se propage sur l'interface entre deux milieux. Cette partie du milieu de propagation est la plus ciblée par l'auscultation en génie civil. Une étude de caractérisation de ces ondes s'avère alors indispensable et préalable à toute mesure les employant, ce qui représente l'objectif de cette Thèse. On procède d'abord à la caractérisation des ondes radar de surface (ORS) par la simulation numérique à des fréquences centrées à 300, 400, et 500 MHz. Les ORS sont visualisées dans un radargramme et leurs temps d'arrivée et amplitudes sont obtenus afin de déduire de deux différentes façon leur profondeur de propagation. On a montré théoriquement que les ondes de surface couvrent suffisamment de volume du milieu pour le contrôle non destructif en génie civil. De plus, on montre que cette profondeur augmente lorsque les antennes réceptrice et émettrice sont plus écartées. Une variation significative de cette profondeur en fonction de la fréquence est également observée et expliquée. Cependant, afin de rendre possible ce travail de modélisation, une méthode de simulation numérique est développée dans le cadre de cette Thèse. Il s'agit d'une méthode nouvelle de simulation de la réponse GPR qui a l'avantage important de s'adapter facilement aux modèles du génie civil, par rapport à celles déjà appliquées dans le domaine du GPR pour la géophysique. La simulation consiste à modéliser une radiation d'antenne à travers le milieu ausculté afin d'obtenir la réponse GPR. On montre que la méthode des éléments finis (FEM) est la plus avantageuse pour la simulation de la réponse GPR lorsqu'appliquée en génie civil. En raison de sa flexibilité de maillage, le temps de calcul est considérablement optimisé notamment lorsqu'on considère la nature des matériaux de ce domaine. La résolution des modèles se faisant à une seule fréquence à la fois, les milieux dispersifs sont modélisés plus aisément suivant cette méthode. Pour l'analyse des ORS, le traitement du signal dans le domaine temporel est une procédure indispensable pour. les objectifs en question. Une méthode de traitement de signal est alors développée basée sur la dérivée de la phase spectrale. Il sera prouvé que cette méthode est la seule valable pour le calcul des temps d'arrivée d'un signal quelconque de radiation. Une méthode d'inversion est appliquée pour calculer l'indice de réfraction, qui est trouvé clairement proche à sa valeur prévue. La légère différence est expliquée par l'incertitude' déduite de la distribution normale des fluctuations de la phase spectrale. Finalement, pour confirmer la valeur de la profondeur de propagation des ORS, des essais de laboratoire sont élaborés sur un banc de sable de dimensions adéquates et monté de façon à permettre le contrôle de sa teneur en eau. La variation de la teneur en eau dans le sable et son gradient surtout seront utilisés pour distinguer la profondeur couverte par ces ondes dans leur propagation. L'étude démontre que les ondes de surface peuvent couvrir toutes les profondeurs visées par les tests non destructifs en génie civil, ce qui les rend intéressante à exploiter dans ce domaine. On parle d'une valeur entre 10 cm et prés de 30 cm de profondeur de propagation, qui variable de façon contrôlable