[PGRN] [Programme de recherche départemental]

Projet CG38 - PGRN piloté par l'ADRGT

Titre du projet

Méthodologie de la cartographie de microzonage sismique dans l'agglomération grenobloise : "étude des corrélations entre les propriétés géotechniques et dynamiques des sols"

Type d'aléa
Risque sismique
Année

1992

Mots-clés

Risque sismique - Effet de site - Caractéristiques mécaniques des sols - Microzonage sismique - Méthodologie

Champs disciplinaires
Géophysique, géomécanique, sismologie


1) Organismes et auteurs


Organisme pilote
ADRGT
Organisme(s) associé(s)
 LGIT
Coordonnateur
Chahrohk AZIMI
Participants
Pierre DESVARREUX


2) Contexte du projet


Site(s) d'étude
Agglomération grenobloise
Contexte de l'étude

Cette étude s'inscrit dans le cadre d'une recherche menée avec l'aide du PGRN et de la Délégation aux Risques Majeurs du Ministère de l'Environnement. Cette recherche est relative à la méthodologie de la cartographie de microzonage sismique de l'agglomération grenobloise. Le programme qui comporte plusieurs chapitres a débuté en 1992 et devait durer 2 ans.
Le rapport remis au Pôle traite du chapitre concernant l'élaboration de corrélations entre caractéristiques dynamiques (vitesses de propagation des ondes longitudinales et transversales, coefficient de Poisson, modules dynamiques). Il s'agissait donc d'un rapport d'avancement, destiné en principe à avoir une suite.

Les propriétés des sols sont en général étudiées sous 2 aspects différents :

1/ leurs propriétés géotechniques (ou de mécanique des sols) abordées par des ingénieurs issus du Génie Civil ou de la géologie appliquée. Ce sont les caractéristiques minéralogiques, d'indices des vides, de module E et G « statiques », c'est-à-dire relatifs à des déformations assez importantes (<10-3), les propriétés de surconsolidation, d'état de contrainte.

2/ leurs propriétés dynamiques abordées par les géophysiciens. Ce sont les vitesses de propagation ds ondes longitudinales et transversales (Vp, Vs), le coefficient de Poisson et les modules E et G « dynamiques » c'est-à-dire relatifs à de petites déformations (<10-5). Les adjectifs « statiques » et « dynamiques » ont été notés volontairement pour faire apparaître qu'il s'agit, dans beaucoup d'esprits, de caractéristiques différentes. En réalité ce sont deux aspects différents d'une même caractéristique physique.


Dans un autre ordre d'idées, le problème de la détermination des amplifications des ondes sismiques à la traversée des terrains de couverture est très important pour tous les sites urbains implantés sur de tels terrains. En effet, pour une même sollicitation au niveau du substratum rocheux, la réponse au niveau de la surface du sol va être fortement influencée par les caractéristiques de ces terrains de couverture, ce qui peut conduire, dans un même site urbain, à des renforcements ou des atténuations très locales des effets d'un séisme.

Trois points sont importants à noter :

1) l'analyse des facteurs qui influencent les amplifications locales des ondes sismiques montre que parmi ceux-ci les propriétés dynamiques des couches superficielles (terrain de couverture) ont une grande importance,

2) dans un site urbain, on ne peut mesurer les propriétés dynamiques des couches superficielles avec une grande densité, à cause du coût prohibitif (nécessité de réaliser de nombreux forages avec mesures sismiques en forages) ou des difficultés techniques,

3) au contraire, dans un site urbain, on peut disposer de données « géotechniques » avec une bonne densité.

Par conséquent, s'il est possible d'utiliser les données géotechniques et géologiques pour estimer, après étalonnage par mesures sismiques de surface, les propriétés dynamiques, on aura réalisé un grand pas dans la résolution du problème.

Il faut noter, inversement, qu'à l'heure actuelle, il y a une sous-utilisation des données géophysiques (prospection sismique essentiellement) pour déterminer les caractéristiques mécaniques des sols. On constate donc que l'établissement de corrélations, sur une base physique, entre les groupes de données (géophysiques et mécaniques) présente un intérêt certain qui dépasse largement le cadre des études de microzonage sismique. Il faut noter que l'établissement de corrélations purement empiriques, sans base physique, même si c'est utile, a cependant une portée limitée.
Programme plus vaste
Recherche menée avec l'aide du PGRN et de la Délégation aux Risques Majeurs (DRM) du Ministère de l'Environnement
Initiation du projet
Participation du PGRN
Montant du financement (k€)
9,147 k€ (60 kF)
Part du CG38 - PGRN
20 %
(Co)-Financements
*
Appréciation du rôle du financement CG38 - PGRN
Ce financement a permis de payer du temps de travail.


3) Objectifs, méthodes et résultats

Objectifs
Etudier, pour un sol meuble (terrain de couverture), polyphasique (comportant un squelette minéral et un fluide), les corrélations entre caractéristiques de mécanique des sols (ou de géotechnique) d'une part et caractéristiques « dynamiques » d'autre part.
Méthodologie
adrgt_1992-methodo
Résultats
adrgt_1992-resultats


4) Débouchés du projet

Utilisateurs finaux potentiels
Chercheurs en géophysique / géomécanique / sismologie.

Gestionnaires du risque sismique.
Production scientifique
- Production de connaissances théoriques
- Production de connaissances pratiques / opérationnelles
Produits délivrables
*
Partenariats
Le partenariat initié avec le LGIT ne s'est pas poursuivi : le LGIT a continué seul les recherches portant sur cette thématique.
Retombées du projet

Mise en évidence du rôle des caractéristiques physiques des sols sur les caractéristiques dynamiques (mesure par prospection sismique).

Ces résultats ont posé les bases des travaux menés ultérieurement au LIRIGM sur les propriétés mécaniques des sols par :

- S. Garambois en 2002 : "Imagerie géophysique multi-méthodes de mouvements gravitaires" [rapport]
et en 2004 : "Mesure de l'évolution des caractéristiques géophysiques du mouvement de terrain des Ruines de Séchilienne" [rapport],

- D. Jongmans en 2001 : "Etude des processus d'instabilité des falaises et versants rocheux par prospection géophysique" [rapport],

- P. Gotteland en 2002 : application des méthodes électriques sur le cône du Manival [rapport].

Ils ont également été précurseurs sur la thématique des effets de site dans l'agglomération grenobloise, sur laquelle le LGIT s'est fortement investi par la suite (liens), avec des développements ultérieurs utilisant les mesures de bruit de fond. De gros progrès ont ainsi été rendus possibles sur la mesure in situ des caractéristiques dynamiques des sols.

Cependant, P. Desvarreux considère que la recherche n'a pas progressé sur le lien entre les mesures sismiques (qui portent sur de petites déformations) et les caractéristiques mécaniques (qui portent sur de grandes déformations) : on ne peut pas passer des premières aux secondes en extrapolant de façon linéaire (il faut passer par des lois adéquates).

Une application directe de cette étude a été entreprise avec le projet CG38-PGRN piloté par l'ADRGT en 2004.



5) Valorisation du projet

Publications et communications
0
Pages Web
0

 

[Programme de recherche départemental]