génie parasismique cours 2 hormoz modaressi h.modaressi@brgm.fr

séismes destructeurs aux Antilles Martinique : Guadeloupe: 1839 1843 > 3000 morts à Pointe-à Pitre 1897 M>7,5 M>7,5

notations site distance épicentrale épicentre foyer ou hypocentre site épicentre distance épicentrale distance hypocentrale (focale)

ondes sismiques (élastiques)

ondes sismiques (élastiques) suite...

localisation d’un séisme B A temps d’arrivée des ondes P-S C stations A, B et C

intensité sismique Il s’agit d’une description qualitative des effets d ’un tremblement de terre dans un lieu donné. Elle est basée sur l’observation des dommages et la perception des observateurs MMI (Mercalli Modifié) RF (Rossi-Forel) JMA (Agence Météorologique Japonaise) MSK (Medvedev-Spoonheuer-Karnik)

domaine où l’on doit faire de la construction parasismique

sismicité historique de la France CALAIS 1580 REMIREMONT 1682 BALE 1356 BOUIN 1799 LOUDUN 1711 ARETTE 1967 BAGNÈRES 1660 CAMPREDON 1428 PROVENCE 1909 ROQUEBILLIÈRE 1564 IMPERIA 1887 MANOSQUE 1509 -1708-1812 CHAMONIX 1905 RIOM 1477 1490 1962 1822 ARUDY 1980 1750 1959 VOLX 1913 INTENSITÉ > VII > VI sismicité historique de la France

moment sismique Le moment sismique est, avec la fréquence-coin, la grandeur la plus utilisée par les sismologues pour étudier, comprendre et décrire un séisme. Il se définit en général comme ceci : M0 = µ.S.D où µ est la rigidité du milieu, S le déplacement moyen sur la faille et D la surface de la faille Il n'y a pas d'interprétation simple du moment sismique c'est pour cela que les médias lui préfèrent une grandeur plus parlante, directement reliée à l'amplitude...

magnitude La magnitude d'un séisme est une valeur intrinsèque du séisme, indépendante du lieu d'observation, des témoignages de la population. Elle est mesurée sur l'échelle de Richter, du nom de l'américain qui en 1935 l'a introduite pour estimer l'énergie libérée au foyer d'un tremblement de terre et pouvoir ainsi comparer les séismes entre eux.

magnitude, suite... une fonction continue et non une échelle en degrés négative ou positive pas de limites sa valeur minimale liée à la sensibilité du sismographe: Magnitude= -2 l'énergie dégagée par la chute d'une brique sur le sol d'une hauteur de 1 m sa valeur maximale liée à la résistance de la lithosphère aux forces tectoniques et à la longueur maximum de la faille susceptible de se fracturer d'un seul coup

magnitude, suite... ML= log A - 2,48 + 2,76 log d Magnitude Locale ML définie par Richter par la relation : ML= log A - 2,48 + 2,76 log d où A est l'amplitude mesurée en mm et d est la distance en km. utilisée pour des séismes proches, dits séismes locaux

magnitude "échelle" ouverte de Richter (1935) ….0 1 2 3 4 5 6 7 8 9…… ANNECY 1996 PROVENCE 1909 SPITAK 1988 MEXICO 1985 CHILI 1960 QUAND ON PASSE D’UN DEGRE A L’AUTRE, ON MULTIPLIE L’ENERGIE PAR 31.6, SOIT 1000 POUR 2 DEGRES

séismes en France avec une magnitude supérieure à 5 Richter jusqu’à 1996 ANNECY-ÉPAGNY SAINT-PAUL DE FENOUILLET CALAIS 1580 REMIREMONT 1682 BALE 1356 BOUIN 1799 LOUDUN 1711 ARETTE 1967 BAGNÈRES 1660 CAMPREDON 1428 PROVENCE 1909 ROQUEBILLIÈRE 1564 IMPERIA 1887 MANOSQUE 1509 -1708 CHAMONIX 1905 RIOM 1477 1490 1962 1822 ARUDY 1980 1750 1959 1913 INTENSITÉ > VII > VI

autres magnitudes Magnitude de durée MD : utilisée également pour des séismes proches définie à partir de la durée du signal Magnitude des ondes de surface MS : utilisée pour les séismes lointains, dits téléséismes, dont la profondeur est inférieure à 80 km calculée à partir de l'amplitude des ondes de surface

autres magnitudes, suite... Magnitude des ondes de volume MB : définie pour tous les téléséismes et en particulier pour les séismes profonds, car ceux-ci génèrent difficilement des ondes de surface. calculée à partir de l'amplitude de l'onde P qui arrive au début du sismogramme Magnitude d'énergie ou de Kanamori MW : définie pour les très gros séismes calculée à partir d'un modèle physique de source sismique et est reliée au moment sismique M0 MW= (log M0)/1.5 -10.7 avec M0 en dyne-cm

autres magnitudes, suite... ML MS M=MW mb MIMA 9 8 7 6 5 4 3 2 3 4 5 6 7 8 9 10

moment sismique/magnitude Le moment sismique est proportionnel à la chute des contraintes ainsi qu'à la longueur de la faille au cube. On peut donc relier L, M0 et ML, par la formule suivante : logM0= 1,5 ML + 16,3

Karnik, Esteva-Rosenblueth: M= a I0+b log h +c magnitude/intensité Karnik, Esteva-Rosenblueth: M= a I0+b log h +c I0 :: l’intensité à l’épicentre h :: profondeur hypocentrale (focale) CEA M= 0.55 I0+2.2 log h +c

énergie rayonnée Dernier élément qui caractérise un séisme donné par la formule : E = 10-4 M0 Un séisme de magnitude 5.0 correspond à peu près à l'énergie dégagée par la bombe nucléaire qui détruisit Hiroshima

mouvements sismiques accélération maximale du sol (PGA) 1000 100 10 1 0.1 accélération cm/sec² II IV VI VIII X XII Intensité de Mercalli Modifiée

log y = A + f(M)+g(R)+h(G) lois d’atténuation Forme générale log y = A + f(M)+g(R)+h(G) y :: paramètre recherché (dép, vit, acc) M :: magnitude R :: distance hypocentrale (focale) G :: conditions locales accélération distance

spectre de Fourier

fréquence coin & fréquence max fc fmax

plus un séisme est grand, plus il est basse fréquence fréquence coin fréquence de "décrochage" dans le diagramme de log(M0) en fonction du logarithme de la fréquence La contribution des différentes fréquences du spectres au moment sismique n'est pas homogène, mais marquée par une pulsation de coupure assez nette. Cette fréquence coin s'obtient à partir d'une formule empirique: P0 = 2,3 / L, avec P0 la pulsation plus un séisme est grand, plus il est basse fréquence