Les corbeilles géothermiques sont des échangeurs thermiques hélicoïdaux implantés dans le proche sous-sol qui couplés à une pompe à chaleur, permettent de chauffer et/ou de rafraichir les bâtiments. Comprendre les transferts thermiques liés à ces systèmes et étudier leurs performances requiert de prendre en compte les propriétés pétrophysiques hétérogènes du sol, les phénomènes de changement de phase et les conditions environnementales, dont les variations de température de l’air et la pluviométrie. Dans ce but un monitoring géophysique en conductivité électrique et en polarisation provoquée a été développé à l’aide de trois expériences à différentes échelles. Tout d’abord, un modèle pétrophysique a été élaboré à partir d’une série d’expériences en laboratoire. Ce modèle décrit la variation de la conductivité électrique et de la chargeabilité en fonction de la température et du gel du sol à l’échelle porale. Ce modèle a été appliqué à une expérience in-situ pour suivre la formation d’un noyau de glace. Nous avons aussi développé une expérience analogique à échelle réduite et en conditions contrôlée pour mieux comprendre les transferts de chaleur au sein du sol et étudier l’impact du gel dans différentes conditions environnementales. Ces études ont montré l’importance des apports thermiques latéraux et l’impact du changement de phase lors du prélèvement de chaleur par la corbeille. Le modèle pétrophysique a été validé sur plusieurs jeux de données et les résultats du monitoring géophysique permettent de détecter la formation et la fonte d’un noyau glace.