Contribution à la caractérisation non destructive des roches terrestres et extraterrestres par des techniques ultrasonores - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2014

Contribution to non-destructive characterization of terrestrial and extraterrestrial rocks by ultrasonic techniques

Contribution à la caractérisation non destructive des roches terrestres et extraterrestres par des techniques ultrasonores

Résumé

Ultrasound investigations offer at the present time a great number of interesting applications in many different fields like medicine, engineering and geophysics. This PhD thesis concentrates on the application of ultrasound techniques in geophysics with the ambition to valid and to develop non-destructive techniques based on the propagation of ultrasound weaves in order to characterize terrestrial and extraterrestrial rocks. In the first part of the thesis we used an ultrasonic technique working with the transmitted waves for characterizing samples of terrestrial rocks from all of the three large families of the geological classification: magmatic rocks, metamorphic rocks and sedimentary rocks. The usually employed methods are based on the measurement of the longitudinal and transversal velocities of the ultrasound waves, which does not allow to identify the former mentioned main rocks types. For this reason we studied the feasibility of using Lamb waves as a new original method to determine the membership of an investigated rock to one of the above mentioned rock families. For every rock type we showed the corresponding ultrasound signature by using the experimentally found dispersion curves of the Lamb waves. The obtained results show that the falling gradient of the Lam modes is a reliable and efficient criteria for the classification of rocks. This ultrasound solution is suitable for a precise and rapid classification and is not expensive. In the second part of the thesis a reliable and non-destructive technique is developed which evaluates the reflected ultrasound waves in order to study the physical properties of meteorites collected in Morocco. This technique is based mainly on the measurement of the reflexion coefficient of the first interface (surface) of the sample at different incidence angles. This allowed us to determine the porosity of the studied meteorites in a very good agreement with the true porosity values determined by classical methods. This method is one of the most reliable techniques to evaluate one interesting parameter of asteroids namely their degree of porosity. The samples selected for this study strike several meteorite types (differentiated and non differentiated), especially ordinary chondrites (observed falls and findings) and achondrites (stony and stony-iron). Generally this work might be considered as a starting point for the study of Moroccan rocks. Despite all of the encountered problems and the improvements still to be added the used techniques have the potential to characterize rocks in a rapid and non-destructive way.
Les ultrasons offrent, actuellement, de nombreuses applications d'intérêt dans plusieurs domaines tels que la médecine, le génie civil et la géophysique. C'est, d'ailleurs, cette dernière application qui suscite notre intérêt et qui sera à la base des travaux présentés dans cette thèse de doctorat. L’objectif de ce travail est de valider et développer des techniques non destructives, basées sur la propagation des ondes ultrasonores, permettant de caractériser les roches terrestres et extraterrestres. Dans le premier volet, nous avons appliqué la technique ultrasonore par transmission pour caractériser des échantillons de roches terrestres. Ces dernières font partie de trois grandes familles selon la classification géologique: roches magmatiques, roches métamorphiques et roches sédimentaires. Les méthodes utilisées, habituellement, sont basées sur la mesure des paramètres ultrasonores, à savoir: les vitesses longitudinale et transversale. La mesure de ces paramètres ne permet pas d’identifier les trois grands types des roches. C’est la raison pour laquelle, nous étudions la faisabilité d’utiliser les ondes de Lamb comme une nouvelle contribution originale pour résoudre ce problème. Nous avons représenté, pour chaque type de roche, une signature ultrasonore correspondante en utilisant les courbes de dispersion des ondes de Lamb trouvées expérimentalement. Les résultats obtenus montrent que la pente de descente des modes de Lamb est un critère fiable et efficace pour classifier les roches. Cette solution ultrasonore est adéquate pour une classification précise, rapide et elle n’est pas coûteuse. Dans le deuxième volet, nous avons développé une technique, fiable et non destructive qui est l’ultrasonore par réflexion, afin d’étudier les propriétés physiques des météorites collectées au Maroc. Cette technique est basée principalement sur la mesure du coefficient de réflexion à la première interface des échantillons en incidence variable. Elle nous a permis de quantifier le pourcentage de la porosité des météorites étudiées avec des valeurs qui sont très proches de la réalité. Cette méthode reste parmi les techniques les plus fiables pour obtenir un paramètre très intéressant dans les études des astéroïdes notamment le taux de porosité. Les échantillons sélectionnés pour cette étude touchent plusieurs types de météorites différenciées et non différenciées notamment les chondrites ordinaires (chutes observées et trouvailles) et les achondrites (pierreuses et métallo-pierreuses). Globalement, ce travail reste une base de départ pour l’étude des roches au Maroc. Malgré les difficultés rencontrées et les améliorations à apporter, les techniques utilisées ont du potentiel pour caractériser les roches d’une façon rapide et non destructive.
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Dates et versions

tel-01496505 , version 1 (31-03-2017)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01496505 , version 1

Citer

Dris El Abassi. Contribution à la caractérisation non destructive des roches terrestres et extraterrestres par des techniques ultrasonores. Instrumentations et Détecteurs [physics.ins-det]. UNIVERSITE IBN ZOHR AGADIR MAROC, 2014. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01496505⟩

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