Laser-doppler Acoustic Probing of Granular Media with Varying Water Levels

International audienceLaboratory physical modelling and non-contacting ultrasonic techniques are frequently proposed to tackle theoretical and method- ological issues related to geophysical prospecting. We used an innovative experimental set-up to perform laser-Doppler acoustic probing of granular materials with varying water levels to target near-surface hydrogeological applications. The preliminary results presented here show a clear influence of the water level on both first arrival times and dispersion of guided waves, and significant differences in terms of amplitudes. They validate the use of such approach to benchmark recently developed methods for water saturation detection in hydrogeophysics

Geophysical investigations in the vicinity of the Persepolis Royal Terrace (Fars province, Iran)

The work presented here was conducted within the research program of the Iranian-French joint expedition in the Marvdasht Plain launched in 2005 with the support of the Iranian Centre of Archaeological Research, the Parsa Pasargadae Research Foundation and the French Foreign Office. This project aims to understand better the functioning of the Achaemenid capital, the so-called Parsa, of which only the Royal Quarter is actually known (the terrace and adjacent buildings to the south). The locat..

Géoradar-principes et applications

National audienceGeoradar is a nondestructive technique for subsurface exploration, based on the use of high-frequency electromagnetic waves. Used in a large number of applications (civil engineering, archeology, mine detection, glaciology), georadar is based on the transmission of electromagnetic pulses by means of an antenna in the subsurface, where they are propagated and reflected. The signals from the reflections generated by the dielectric contrasts reflect the structure and dielectric properties of the soil. The movements of the radar at the surface provide radar traces, which, when juxtaposed, give a vertical cross section of the subsurface. The most widely used direct models and inversion methods for georadar are presented, with their scope of validity and examples of applications.Le géoradar est une technique non destructive de prospection du sous-sol, utilisant des ondes électromagnétiques hautes fréquences. Utilisé pour de nombreuses applications (génie civil, archéologie, détection de mines, glaciologie), le géoradar envoi des impulsions électromagnétiques via une antenne dans le sous-sol, lesquelles s'y propagent et s'y réfléchissent. Les signaux issus des réflexions générées par les contrastes diélectriques témoignent de la structure et des propriétés diélectriques du sol. Le déplacement du géoradar à la surface du sol permet d'acquérir des traces radar qui, juxtaposées, produisent une coupe verticale du sous-sol. Les modèles directs et les méthodes d'inversion les plus utilisés en géoradar sont présentés avec leur domaine de validité, et des exemples d'applications

Modélisation 3D de la propagation des ondes radar en milieu hétérogène atténuant et dispersif par la méthode des différences finies dans le domaine temporel

International audienceGeneralization of the use of geophysical radar (or GPR for “Ground Penetrating Radar”) in fields ranging from the surveying of civil engineering structures to hydrogeology necessitates, at present, better understanding of the phenomena inherent to the electromagnetic propagation taking place within heterogeneous and dispersive media: the numerical simulation of radar wave propagation lies within this scope of research.GPR modeling by means of the Finite Difference Time Domain (FDTD) method discussed in this article requires, in addition to classical propagation equations, the implementation of physical dispersion whose impact is critical for the impulse radar technique and absorbing boundary conditions to simulate an open medium.The objective therefore is to propose an original implementation, which ensures a thorough modeling approach for behavioral mode ls associated with given geological or geotechnical media. This article thereby presents an FDTD-based implementation procedure that includes absorbing boundary conditions at domain boundaries through use of the “perfect matched layer” (PML) method with decomposition of the fields over the entire discretization domain (Sullivan, 1996) as well as the ability to quickly integrate a medium behavioral model with physical dispersion via the ADE (Auxiliary Differential Equation) method. This implementation is the focus of at heoretical validation exercise and has been accompanied, for purposes of illustration, by a series of summary examples for representative attenuating media (pipes embedded in dispersive clays).La généralisation de l'utilisation du radar géophysique (ou GPR pour "Ground Penetrating Radar") dans des domaines allant de la surveillance d'ouvrages en génie civil à l'hydrogéologie nécessite à l'heure actuelle une meilleure compréhension des phènomènes inhérents à la propagation électromagnétique en milieux hétérogènes et dispersifs : la simulation numérique de la propagation des ondes radar s'inscrit dans ce cadre. La modélisation GPR par différences finies dans le domaine temporel (FDTD : Finite Difference Time Domain) abordée dans cet article, nécessite en plus des classiques équations de propagation, l'implémentation de conditions absorbantes pour simuler un milieu "ouvert" et de la dispersion physique dont l'impact est fondamental pour la technique du radar impulsionnel. L'objectif est donc de proposer une implémentation originale, qui assure une modélisation complète pour des modèles de comportement de milieux géologiques ou géotechniques donnés. On présente donc dans cet article, une implémentation par FDTD incluant d'une part, des conditions absorbantes aux frontières du domaine sous forme de PML (Perfect Matched Layer) avec décomposition des champs dans l'ensemble du domaine de discrétisation (Sullivan 1996), et d'autre part le moyen d'intégrer rapidement un modèle de comportement du milieu avec dispersion physique par la méthode ADE (Auxiliary Differential Equation). Cette implémentation fait l'objet d'une validation théorique, et s'accompagne à titre d'illustration d'exemples synthétiques pour des milieux atténuants représentatifs (canalisations dans des argiles dispersives)

Modélisation 3D de la propagation des ondes radar en milieu hétérogène atténuant et dispersif par la méthode des différences finies dans le domaine temporel

International audienceGeneralization of the use of geophysical radar (or GPR for “Ground Penetrating Radar”) in fields ranging from the surveying of civil engineering structures to hydrogeology necessitates, at present, better understanding of the phenomena inherent to the electromagnetic propagation taking place within heterogeneous and dispersive media: the numerical simulation of radar wave propagation lies within this scope of research.GPR modeling by means of the Finite Difference Time Domain (FDTD) method discussed in this article requires, in addition to classical propagation equations, the implementation of physical dispersion whose impact is critical for the impulse radar technique and absorbing boundary conditions to simulate an open medium.The objective therefore is to propose an original implementation, which ensures a thorough modeling approach for behavioral mode ls associated with given geological or geotechnical media. This article thereby presents an FDTD-based implementation procedure that includes absorbing boundary conditions at domain boundaries through use of the “perfect matched layer” (PML) method with decomposition of the fields over the entire discretization domain (Sullivan, 1996) as well as the ability to quickly integrate a medium behavioral model with physical dispersion via the ADE (Auxiliary Differential Equation) method. This implementation is the focus of at heoretical validation exercise and has been accompanied, for purposes of illustration, by a series of summary examples for representative attenuating media (pipes embedded in dispersive clays).La généralisation de l'utilisation du radar géophysique (ou GPR pour "Ground Penetrating Radar") dans des domaines allant de la surveillance d'ouvrages en génie civil à l'hydrogéologie nécessite à l'heure actuelle une meilleure compréhension des phènomènes inhérents à la propagation électromagnétique en milieux hétérogènes et dispersifs : la simulation numérique de la propagation des ondes radar s'inscrit dans ce cadre. La modélisation GPR par différences finies dans le domaine temporel (FDTD : Finite Difference Time Domain) abordée dans cet article, nécessite en plus des classiques équations de propagation, l'implémentation de conditions absorbantes pour simuler un milieu "ouvert" et de la dispersion physique dont l'impact est fondamental pour la technique du radar impulsionnel. L'objectif est donc de proposer une implémentation originale, qui assure une modélisation complète pour des modèles de comportement de milieux géologiques ou géotechniques donnés. On présente donc dans cet article, une implémentation par FDTD incluant d'une part, des conditions absorbantes aux frontières du domaine sous forme de PML (Perfect Matched Layer) avec décomposition des champs dans l'ensemble du domaine de discrétisation (Sullivan 1996), et d'autre part le moyen d'intégrer rapidement un modèle de comportement du milieu avec dispersion physique par la méthode ADE (Auxiliary Differential Equation). Cette implémentation fait l'objet d'une validation théorique, et s'accompagne à titre d'illustration d'exemples synthétiques pour des milieux atténuants représentatifs (canalisations dans des argiles dispersives)

1D inversion of multi-component and multi-frequency low-induction number EM device (PROMIS) for near-surface exploration

International audienc

Modélisation 3D de la propagation des ondes radar en milieu hétérogène atténuant et dispersif par la méthode des différences finies dans le domaine temporel

International audienceGeneralization of the use of geophysical radar (or GPR for “Ground Penetrating Radar”) in fields ranging from the surveying of civil engineering structures to hydrogeology necessitates, at present, better understanding of the phenomena inherent to the electromagnetic propagation taking place within heterogeneous and dispersive media: the numerical simulation of radar wave propagation lies within this scope of research.GPR modeling by means of the Finite Difference Time Domain (FDTD) method discussed in this article requires, in addition to classical propagation equations, the implementation of physical dispersion whose impact is critical for the impulse radar technique and absorbing boundary conditions to simulate an open medium.The objective therefore is to propose an original implementation, which ensures a thorough modeling approach for behavioral mode ls associated with given geological or geotechnical media. This article thereby presents an FDTD-based implementation procedure that includes absorbing boundary conditions at domain boundaries through use of the “perfect matched layer” (PML) method with decomposition of the fields over the entire discretization domain (Sullivan, 1996) as well as the ability to quickly integrate a medium behavioral model with physical dispersion via the ADE (Auxiliary Differential Equation) method. This implementation is the focus of at heoretical validation exercise and has been accompanied, for purposes of illustration, by a series of summary examples for representative attenuating media (pipes embedded in dispersive clays).La généralisation de l'utilisation du radar géophysique (ou GPR pour "Ground Penetrating Radar") dans des domaines allant de la surveillance d'ouvrages en génie civil à l'hydrogéologie nécessite à l'heure actuelle une meilleure compréhension des phènomènes inhérents à la propagation électromagnétique en milieux hétérogènes et dispersifs : la simulation numérique de la propagation des ondes radar s'inscrit dans ce cadre. La modélisation GPR par différences finies dans le domaine temporel (FDTD : Finite Difference Time Domain) abordée dans cet article, nécessite en plus des classiques équations de propagation, l'implémentation de conditions absorbantes pour simuler un milieu "ouvert" et de la dispersion physique dont l'impact est fondamental pour la technique du radar impulsionnel. L'objectif est donc de proposer une implémentation originale, qui assure une modélisation complète pour des modèles de comportement de milieux géologiques ou géotechniques donnés. On présente donc dans cet article, une implémentation par FDTD incluant d'une part, des conditions absorbantes aux frontières du domaine sous forme de PML (Perfect Matched Layer) avec décomposition des champs dans l'ensemble du domaine de discrétisation (Sullivan 1996), et d'autre part le moyen d'intégrer rapidement un modèle de comportement du milieu avec dispersion physique par la méthode ADE (Auxiliary Differential Equation). Cette implémentation fait l'objet d'une validation théorique, et s'accompagne à titre d'illustration d'exemples synthétiques pour des milieux atténuants représentatifs (canalisations dans des argiles dispersives)

1D inversion of multi-component and multi-frequency low-induction number EM device (PROMIS) for near-surface exploration

International audienc

1D inversion of multi-component and multi-frequency low-induction number EM device (PROMIS) for near-surface exploration

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Wide band coplanar waveguide-fed bowtie slot antenna for a large range of ground penetrating radar applications

International audienceFor the non-destructive sounding of the sub-surface for a large range of applications, a coplanar waveguide-fed bowtie slot antenna operating in a wide frequency band [0.4;1.5] GHz has been designed. The main originality of our work is the extension of the operating frequency band of the uniplanar bowtie slot antenna to frequencies lower than 800 MHz. The shape and the dimensions of the antenna have been optimised in the presence of a soil using numerical simulations based on the finite difference time domain approach. For the characterisation of the sub-surface, a transmission link comprising a pair of bowtie slot antennas that are moved along the soil surface has been studied in details to obtain the system performance in the frequency and time domains. First experimental results have been obtained on a sandy soil in the frequency domain using a vector network analyser. The experimental data have been analysed and compared with simulations results