Titre
du projet |
Imagerie
sismique des remplissages alluviaux dans la région
de Grenoble :
exploration préparatoire au forage profond de l'IPSN
et utilisation des ondes converties PS
[ rapport
pdf ] |
Type
d'aléa |
Risque
sismique |
Mots-clés |
Aléa
sismique - Effet de site - Remplissage alluvial - Prospection
et imagerie sismique - Campagne vibrosismique - Diagraphie |
Champs
disciplinaires |
Sismologie,
géophysique |
1) Organismes et auteurs
Organisme
pilote |
LGIT |
Organisme(s)
associé(s) |
IPSN
- Géolithe - Gallego Technic |
Coordonnateur |
Michel
DIETRICH |
Participants |
C.
CORNOU, R. GUIGUET |
2) Contexte du projet
Site(s)
d'étude |
Secteur
de la Chantourne (commune de Montbonnot) dans la vallée
de l’Isère (Grésivaudan) |
Contexte
de l'étude |
Ce
projet fait suite au projet PGRN financé en 1995 sur
le même thème, qui présentait les premières
investigations sismiques systématiques du remplissage
alluvial autour de Grenoble.
Les enregistrements sismiques ont confirmé que le secteur
de la Chantourne représente un point haut de la topographie
du fond de vallée de l’Isère à proximité
de Grenoble. Un forage d’exploration réalisé
à la grange de Laty en 1999, à quelques 300 m
du profil de La Chantourne, a rencontré le fond de la
vallée à 532 m de profondeur. Les mesures géophysiques
et sismiques effectuées à l’intérieur
et autour du forage ont permis de préciser les grandes
lignes de la structure et les caractéristiques sismiques
locales du remplissage alluvial.
Ces informations serviront à valider et à contraindre
les études d’accélérométrie
et les analyses du bruit microsismique effectuées par
ailleurs pour l’évaluation du risque sismique dans
le département de l’Isère. Elles seront
intégrées dans les simulations numériques
3D de la réponse sismique du bassin de Grenoble.
En matière d’effets de site, le développement
des méthodes d’investigation par voie instrumentale
a révélé une complexité des phénomènes
beaucoup plus grande que prévue. La variabilité
des enregistrements accélérométriques soulève
ainsi de nombreuses questions sur l’origine des effets
mesurés, ou à l’inverse, sur la validité
des techniques employées.
En particulier la méthode très simple du rapport
spectral H/V (consistant à utiliser le bruit de fond
microsismique enregistré sur les composantes horizontale
et verticale d’un accéléromètre pour
en déduire la fréquence fondamentale de résonance
du site étudié) demande encore à être
validée. Il est donc important de disposer d’informations
complémentaires sur la géométrie et les
vitesses sismiques du milieu pour confronter les résultats
de cette méthode à la représentation géologique
du site considéré.
Les techniques de simulation numérique se heurtent également
à un manque d’information sur les paramètres
à introduire dans les programmes de calcul. Ce problème
est particulièrement crucial pour les modélisations
« réalistes » en trois dimensions de la propagation
des ondes sismiques, qui réclame une description complète
de la géométrie et des caractéristiques
du modèle.
Il apparaît par conséquent que la connaissance
des milieux superficiels, de la surface jusqu’à
des profondeurs de plusieurs centaines de mètres, est
un complément indispensable et incontournable des études
des effets de site, quel que soit l’angle sous lequel
on aborde ces problèmes. |
Programme
plus vaste |
Programme
National sur les Risques Naturels (INSU) |
Initiation
du projet |
Participation
du PGRN |
Montant
du financement
(k€) |
10,67
k€ (70 kF) |
Part
du CG38 - PGRN |
50
% |
(Co)-Financements |
Programme
PNRN de l’INSU (projet P.-Y. Bard) + INSU : 72 kF
(+ ressources propres + reliquats de Gilles Ménard de
l’ordre de 30 k€) |
Appréciation
du rôle du financement CG38 - PGRN |
Via
ce cofinancement, le Pôle a joué un rôle
moteur dans l’initiation de ces travaux : le CST a considéré
qu’il fallait soutenir ce projet même si le financement
était partiel.
Les crédits ont été utilisés pour
la location du camion vibrateur (2500/3000 € / jour). |
3)
Objectifs, méthodes et résultats
Objectifs |
Améliorer
la compréhension des phénomènes d’amplification
locale des mouvements du sol engendrés par des séismes
locaux ou régionaux, en examinant les relations entre
les structures géologiques et les vitesses sismiques
d’une part, et les amplifications observées d’autre
part.
Démontrer
l’adéquation des techniques d’imagerie
géophysique des milieux superficiels aux problèmes
posés, en développant au besoin des procédures
spécifiques d’acquisition des données
sur le terrain, ainsi que des méthodes de traitement
des signaux adaptées aux objectifs. |
Méthodologie |
-
Enregistrement (juin 99) d’un profil de sismique réflexion
grand-angle de 72 traces à proximité de la grange
de Laty, située à quelque 300 m du canal de La
Chantourne pour préciser l’épaisseur locale
du remplissage alluvial.
- Réalisation de mesures auxiliaires autour du forage
IPSN (nov. 1999) à l’emplacement retenu. Exploration
de la géométrie du fond de vallée autour
du forage, « éclairée » par un ensemble
d’environ 160 tirs d’un canon à air immergé
dans une piscine creusée près de la tête
du forage pour l’enregistrement d’un profil sismique
vertical (PSV).
- Programme de mesures sismiques
(sept. 2000) à l’aide d’une source Vibroseis
: acquisition de 2 profils sismiques obliques (PSO) dans le
forage de Montbonnot et enregistrement d’un profil de
sismique réfraction d’une longueur de 6 km dans
l’axe du Grésivaudan entre Domène et Villard-Bonnot,
ainsi que de profils de sismique réflexion (3 km) à
proximité du forage.
|
Résultats |
Mise
en évidence :
- d’une nette dissymétrie azimutale des réflecteurs
associés au fond de vallée, et d’un plongement
important des réflecteurs en direction du sud-est.
- d’une profondeur du remplissage alluvial de 532 m, avec
une prédominance de matériaux argileux entrecoupés
de couches de sables, dont certaines sont corrélées
avec des réflecteurs internes identifiés sur les
profils sismiques (résultat du forage IPSN).
- de la géométrie de l’interface sédiments-socle
le long du profil de sismique réfraction avec un approfondissement
du substratum en direction de Grenoble.
- Estimation de la vitesse moyenne de propagation des ondes
S entre la surface et la base du remplissage alluvial (de l’ordre
de 480 m/s).
Les vitesses moyennes (ondes ?) sont de 1700 m/s dans le remplissage
et de 5580 m/s dans le substratum…
Profils de sismique réflexion
à haute résolution et mesure des vitesses sismiques
moyennes. Validation des méthodes de prospection et
d’imagerie sismique employées. |
4)
Débouchés du projet
Utilisateurs
finaux potentiels |
Chercheurs
et gestionnaires impliqués dans la prévention
du risque sismique : IPSN (pour le choix du site de forage),
modélisateurs d’effet de site à Grenoble
(calibration), LGIT
+ communauté internationale (benchmark à l’ESG
2006) |
Production
scientifique |
-
Méthodologie innovante
- Production de connaissances locales / régionales |
Partenariats |
-
Initié par ce projet (Géolithe + Gallego + quelques
anciens du LGIT ayant rejoint l’IPSN)
- Qui se poursuit |
Retombées
du projet |
-
Validation de la méthodologie (utilisation de vibrateurs
pour des mesures en puits de forage + sismique réfraction
en complément de la sismique réflexion, appliquées
aux risques naturels) = méthode innovante.
- Résultats : beaucoup d’informations sur la distribution
des ondes S dans le milieu + estimation des facteurs de qualité
(qui caractérisent l’atténuation des ondes).
- Extension du travail à d’autres sites : poursuite
des investigations sur des sites d’épaisseur plus
importante (cf. projet PGRN de M.
Dietrich 2003). |
5)
Valorisation du projet
Publications
et communications |
- Cornou,
C., 2002, Traitement d'antenne et imagerie sismique dans l'agglomération
grenobloise (Alpes françaises) : implications pour les
effets de site, thèse de l'Université Joseph Fourier
de Grenoble soutenue le 15 mars 2002.
- Dietrich , M., Ménard, G., Lemeille, F., Cornou, C.,
Bordes, C. & Bard, P.-Y., 2001, Exploration géophysique
pour l’évaluation des effets de site : profils
sismiques Vibroseis et mesures en puits dans la vallée
de l’Isère près de Grenoble. Journée
« Géologie et Risque sismique » de l’Association
Française du Génie Parasismique (AFPS) et du Comité
Français de Géologie de l’Ingénieur
(CFGI), Paris, 22 novembre 2001. /Actes du colloque/, 1 page.
+ ESG 2006 (…) |
Pages
Web |
Conférence
internationale ESG
2006 |
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