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Risque sismique et installations nucléaires

Qu’est-ce qu’un effet de site ?

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Lors d’un séisme, le glissement sur la faille génère des ondes sismiques qui vont se propager dans la Terre depuis le foyer du séisme jusqu’à la surface (Figure 1). Au cours de ce trajet, elles traversent des milieux géologiques aux propriétés mécaniques variées (densité, vitesse de propagation des ondes sismiques,…), ce qui va perturber leur propagation et accroître la complexité du signal sismique.

En particulier, les couches les plus superficielles sont en général plus meubles (la vitesse des ondes y est plus faible), ce qui modifie notablement leurs caractéristiques et leur comportement mécanique. L’effet de site est le terme utilisé pour décrire la modification de la secousse sismique induite par la géologie locale.

Schéma illustrant la propagation des ondes sismiques depuis la faille où elles sont générées jusqu’à la surface
Figure 1 : Schéma illustrant la propagation des ondes sismiques depuis la faille où elles sont générées
jusqu’à la surface où elles sont observées. Modifié d’après Kramer (1996).

Les effets de site se traduisent fréquemment par une augmentation de l’amplitude des enregistrements de la secousse sismique et de sa durée. Ce phénomène peut être illustré en comparant les secousses sismiques enregistrées sur un sol dur (rocher) et sur un sol mou (alluvions) à proximité (Figure 2).  

Mouvements du sol enregistrés (exprimés en accélération) par deux stations sismologiques situées dans la région niçoise
Figure 2 : Mouvements du sol enregistrés (exprimés en accélération) par deux stations sismologiques situées dans la région niçoise au cours du séisme de magnitude 5 du 21/08/2000 situé dans le Nord de l’Italie à 158 km de distance.
Les stations sont proches l’une de l’autre mais reposent sur des sols de nature différente : NBOR repose sur le rocher (sol dur) et NLIB est installé sur des sédiments (sol meuble).

 

Lorsque les propriétés du sol sont particulièrement défavorables (milieu sableux et saturé en eau), le sol peut perdre sa cohésion (phénomène de liquéfaction). Les bâtiments construits au-dessus de ce sol ne sont plus soutenus et peuvent basculer.

Dans des milieux géologiques à géométrie complexe (vallée glaciaire), les ondes sismiques se réverbèrent sur les interfaces géologiques du fait de l’existence d’un fort contraste entre les propriétés mécaniques des couches situées au centre de la vallée (remplissage sédimentaire) et la roche encaissante. Les ondes sismiques sont piégés : la durée et l’amplitude de la secousse sont fortement accrues (Figure 3). Les dégâts provoqués par les tremblements de terre sont fréquemment la conséquence d’effets de site locaux (concentration des dommages dans les vallées).

Figure 3 : Illustration du piégeage des ondes sismiques dans une structure géologique complexe (Bonilla et al., 2006). 

Figure 3 : Illustration du piégeage des ondes sismiques dans une structure géologique complexe (Bonilla et al., 2006). Les ondes sismiques se réfléchissent dans le bassin ce qui se traduit par une augmentation de l’amplitude et de la durée de la secousse sismique. 

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