NOTIONS DE SISMOLOGIE Risque sismique · Ondes sismiques et mouvement du sol 3. ... • modèle d'atténuation ... (caractéristique intrinsèque de l’énergie Elibérée

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NOTIONS DE SISMOLOGIE

Risque sismique

Cours de risques sismiques.Master de génie civil – habilitation 2011Université Paul Sabatier Toulouse IIIPr. Erick Ringot ([email protected]), Pr. Martin Cyr ([email protected])

Révision : 17 novembre 2011

Risques sismiques - SISMOLOGIE master GC UPS Tlse 3 / E.Ringot, M.Cyr page 2

I - Caractérisation du mouvement sismique1. Mécanisme de formation d’un séisme2. Ondes sismiques et mouvement du sol3. Magnitude et intensité

0 – La notion de risques, les risques naturels,les séismes, la sismologie

II – Risque sismique1. Aléa sismique2. Effet de site – amplification locale du mouvement sismique 3. Effets induits dans les sols et les roches

a) Déplacements irréversibles sur la failleb) Liquéfactionc) Mouvements de terrain

4. Microzonage sismique

III – Règles parasismiques françaises1. Prise en compte du risque sismique à l’échelle régionale2. Définition de l’action sismique sur un ouvrage

Plan du cours


• Séismes dangereux pour la vie humaine

• Principe de protection contre les effets des séismes

à cause de la destruction des ouvrages

réaliser des ouvrages "parasismiques", i.e. résistants aux séismes

les bâtiments, même endommagés, ne s'effondrent pas

- Aléa sismique

- Risque sismique

• Deux notions à ne pas confondre

• probabilité d'apparition d'un séisme en un site donné• pendant une période de référence donnée

• probabilité d'un dommage causé par un séisme

Risque sismique = Aléa sismique x Vulnérabilité

• Le risque sismique est donc fonction :

- de l'aléa sismique

- des dispositions constructives prises pour diminuer le risque

Aléa sismique


Aléa sismique

Risque sismique = Aléa sismique x Vulnérabilité

• peut être évalué pour une construction, une ville, une région spécifique• probabilité de perte en biens, en activités productives et en vies humaines

dans un laps de temps donné• augmente avec :

• nul en l'absence de constructions et de personnes

- la densité de population

- le potentiel économique du pays

développement des sociétés

↓accroissement de leur propre vulnérabilité face aux tremblements de terre

Vulnérabilité = (%)

coût des dommages attendus pour un séisme d'une intensité donnée

coût de la construction

0% : séismes d'intensité MSK < VI100% : séismes d'intensité MSK XI et XII

pas de dommages aux bâtiments

constructions non parasismiques


Aléa sismique

Pour un niveau de risque acceptable fixé... ...et considérant que le niveau de protection peut être assuré par de bonnes dispositions constructives

la connaissance de l'aléa sismique est nécessaire

Quelle est la probabilité annuelle d'excéderun niveau de mouvement du sol sur un site donné ?

La réponse passe par la détermination du mouvement sismique de calcul

• modèle de sismicité

• modèle d'atténuation

mouvement du sol pris en compte pour le calcul de la construction parasismique

Calcul probabiliste

- distribution géographique des sources sismiques actives

- récurrence des séismes pour une source donnée, en fonction de la magnitude

- description, pour un site donné, de l'effet d'un séisme en fonction de la

magnitude et de l'éloignement du foyer


Aléa sismique

� Modèle de sismicitéSismicité historique

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Aléa sismique

� Modèle desismicité

Sismicité historique(2010)


Aléa sismique

� Modèle desismicité

Sismicité historique(1980-2010)


Aléa sismique


Aléa sismique

� Risque sismique• variable d'une région à l'autre

• moyenne sur la terre 0,28 séisme destructeur / siècle / 100 000 km2

!Italie : 24

Grèce : 57

autres zones à risques :

Japon, Indonésie, façade

ouest des Amériques


Aléa sismique


� Modèle de sismicité

• Le long d'une faille de l'écorce terrestre, les séismes se produisent avec irrégularité

• En étudiant la sismicité historique, on peut rendre compte, approximativement, de la succession des séismes par la relation de Gutenberg et Richter (1944) :

MbaN ⋅−=logM : magnitude du séismeN : nombre de séismes de magnitude≥ M, par unité de temps et de surfacea, b : constantes sismiques de la région

• Traçage de cartes de zonage sismique• Calcul de la probabilité de dépasser une magnitude M

Aléa sismique

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Aléa sismique

André Filiatrault, Éléments de génie parasismique et de calcul dynamique des structuresÉditions de l'École polytechnique de Montréal, 1996 - 478 pages


exemple de calcul

Aléa sismique

Jacques Betbeder-Matibet, Génie parasismique (en 3 volumes) : Les phénomènes sismiques - Risques et aléas sismiques - Prévention parasismiqueHermès – Lavoisier, 2003


Loi de distribution fréquence-magnitude

Les enregistrements opérés sur une faille dans le temps permettent d’établir un tracé de corrélation entre l’amplitude des séismes et leur fréquence d’apparition.

Log(N)

nb. Annuel

de séismes

magnitude

Fig. Loi de fréquence-magnitude (ou

Gutenberg-Richter) pour le fossé

rhénan supérieur de 1971 à 1979.

Fig. Lois de fréquence-magnitude pour

les différentes sources sismiques de la

Martinique de 1650 à 1999.


Evaluation probabiliste de l’aléa sismique régional

OBJET :

• Pas économiquement raisonnable de protéger les ouvrages à « risque normal » contre un événement qui ne surviendra que tous les 5000 ans, même si l'événement est susceptible de se produire demain.

• Par l'étude des cycles sismiques des différents domaines sismotectoniques (lois de fréquence-magnitude)

� on peut identifier la valeur de la magnitude maximale pouvant être associée à une période de retour choisie.

• L'arbitrage politico-économique définit quel est la période retenue pour la réglementation.

APPROCHE :

� Connaissance historique de la macro-sismicité (à défaut d'études disponibles sur les unités sismotectoniques) ;

� Etablissement de lois de distribution fréquence-magnitude ;

� Le séisme de référence est " laissé " sur son site (et non rapproché au point le plus proche du domaine) et pondéré par les lois d'atténuation comme précédemment.



Fig. Carte de l'aléa sismique régional

probabiliste de la France métropolitaine

pour une période de retour de 475 ans.

• Pas semblable à la carte de l'aléa

déterministe

• Séismes violents possibles ayant une

période de retour très longue pas pris en

compte

• Valeurs plus faibles des « accélérations

nominales » caractérisant le mouvement

sismique, puisque les grands séismes

(plus rares) ne sont pas retenus.


Aléa sismique

Ancien zonage sismique en France(avant mai 2011)

La prise en compte

- du modèle de sismicité

- du modèle d'atténuation

Traçage des cartes de zonage sismique pour un facteur particulier (vitesse, accélération…)

(sans considérer les conditions locales)

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Fig. Transcription dans les règles parasismiques,

c’est-à-dire dans l’Eurocode 8 (ou NF EN 1998),

de l’évaluation probabiliste de l’aléa sismique

régional en France.

• Carte d’aléa sismique probabiliste « applicable »

depuis Mai 2011

• Valeurs des accélérations nominales associées à

chaque zone définies dans l’Arrêté du 22

octobre 2010 relatif à la classification et aux

règles de construction parasismique

applicables aux bâtiments de la classe dite

« à risque normal » (art.4.II.a).


Atténuation du mouvement sismique

L'atténuation du mouvement sismique par les sols traversés résulte de la perte d'énergie des ondes en fonction de la distance parcourue depuis la source.

L'atténuation résulte de :

�- l'atténuation radiale :

Propagation des trains d'ondes sphérique autour de la source

Surface de la sphère augmente avec la distance, ainsi, la quantité d'énergie unitaire e décroît comme le carré de la distance r : e=E/4πr2;

�- l'amortissement : une partie de l'énergie ondulatoire est transformée en chaleur dans les sols traversés, ce qui contribue également à réduire l'intensité des secousses avec la distance.

foyer

épicentre

Distance épicentrale

Intensité décroissante

MAGNITUDE

� On distingue donc la MAGNITUDE (caractéristique intrinsèque de l’énergie E libérée par un séisme) et l’INTENSITE (les effets ressentis localement).


� Modèle d'atténuation

• Au cours de leur propagation, les ondes sismiques s'atténuent

• Relation rendant compte de l'atténuation d'un paramètre caractéristique

donné y, sur un site donné :

)()()(log GhRgMfAy +++=

A : constanteM : magnitude (ou caractéristique du mouvement au foyer)R : distance au foyerG : conditions locales du site



André Filiatrault, Éléments de génie parasismique et de calcul dynamique des structuresÉditions de l'École polytechnique de Montréal, 1996 - 478 pages



Modèle d'atténuation


Atténuation → paramètres influents

(a) paramètres généraux dépendant

• des caractéristiques au foyer

• des caractéristiques de propagation

magnitude, profondeur

propriétés physiques et mécaniques

des terrains parcourus

La prise en compte- du modèle de sismicité

- du modèle d'atténuation

Traçage des cartes de zonage sismique pour un facteur particulier (vitesse, accélération…)

Exemple : probabilité de dépassement de 10% sur une période de retour de 475 ans

(sans considérer les conditions locales)


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(b) paramètres liés aux conditions locales (du site)

Pour préciser l'approche arrêtée en (a), on doit tenir compte de l'effet de site

Les mouvements sismiques sont modifiés par les particularités

- topographiques- stratigraphiques

du site

Exemples

• séismes de Mexico (19/9/85) et de Californie (17/10/89)

• les reliefs importants sont souvent plus perturbés que les zones voisines à relief peu marqué

mouvements en surface 3 fois plus grands dans les couches d'alluvions

que dans les affleurements rocheux voisins

Atténuation → paramètres influents

Aléa sismique


II – Risque sismique

1. Aléa sismique

2. Effet de site – amplification locale du mouvement sismique a) La topographie : crête et talusb) La géologiec) La géotechnique : propriétés géodynamiques des s ols superficiels

3. Effets induits dans les sols et les rochesa) Déplacements irréversibles sur la failleb) Liquéfactionc) Mouvements de terrain



Effet de site

Accentuation des effets d’un séisme due à la géologie et à la topographie


• Pas facile de savoir qui des rochers ou des sédiments sont les sols les plus critiques vis-à-vis du séisme.

• Certains reliefs rocheux montrent des amplifications inquiétantes tout comme certains remplissages sédimentaires

• C’est la nature des formations géologiques mais aussi la géométrie des reliefs et des bassins qui provoquent les plus fortes amplifications du mouvement sismique

• Conséquences directes pour la résistance des structures.

• Il faut donc pouvoir les évaluer afin de s’en prémunir.

http://isterre.fr/Effets-de-site

Effet de site


Effet de site – amplification locale du mouvement sismique sous les effets de :a) La topographie : crête et talus

Effet de site - topographie


Les sommets des montagnes ou collines, les arrêtes tranchantes sont des lieux privilégiés où les ondes se concentrent du fait qu'elles ne trouvent plus d'autres supports pour les conduire, un peu comme un cours d'eau dont le courant s'accélère dans une zone d'étranglement.

http://www.ecab.ch/ecab/sismo/question_f.html

Effet de site - topographie

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Effet de site – amplification locale du mouvement sismique sous les effets de :b) La géologie

Effet de site - géologie

Ce cas correspond à une vallée bordée de roches dures et comblée par des sédiments lacustres (des sables, limons ou argiles). Dans ce cas, les ondes sismiques sont emprisonnées dans la vallée et s'en trouvent amplifiées par l'effet d'écho.

superposition des couches sédimentaires qui piègent horizontalement les ondes


Effet de site - géotechnique

Effet de site – amplification locale du mouvement sismique sous les effets de :c) La géotechnique : propriétés géodynamiques des sols superficiels

Lorsqu'une sorte d'auge géologique est comblée par des limons ou argiles à comportement plastique, il est possible que lors d'un tremblement de terre, les terrains mous accentuent les oscillations, comme un pudding ou un flan dans une assiette secouée.



Effet de site - Grenoble

Grenoble, construite sur un bassin sédimentaire important et constitué de formations molles, présente systématiquement des amplifications du mouvement.


Exemple d’effets dus à la géologie et à la géotechnique : Grenoble

Sur cet exemple, la station du réseau accélérométrique permanent RAP située sur le rocher OGMU a une amplitude et une durée limitées par rapport aux autres stations situées sur les sédiments.


• Le tremblement de terre du 19 septembre 1985 qui secoua la capitale mexicaine, d'une magnitude de 8,2 sur l'échelle de Richter, dura deux minutes.

• Avec sa réplique qui eut lieu le lendemain (7,5 sur l'échelle de Richter), il fit environ 10 000 morts.

• Quatre-cent-douze immeubles ont été entièrement détruits et 5 000 à 9 000 bâtiments ont été endommagés.

• Les dégâts sont très importants et surtout très inégaux selon les différents endroits de la ville. Ils se concentrent dans les quartiers centraux, sur une superficie de 40 km2 (4 % de l’espace urbanisé en 1980).

• Son épicentre se trouvait pourtant à 400km de Mexico

Problèmes: Comment expliquer cet effet de site? Pourquoi cette différence de dégât selon les zones de la ville? Pourquoi cette amplification des dégâts si loin de l'épicentre?

Effet de site - Mexico



Building collapse in Mexico City

http://jgreenwood.web.wesleyan.edu/wescourses/2005s/ees155/01/lecture11_12.html


Articles et photos

Sisyphe à Mexico : risques et politiques urbaines (http://vertigo.revues.org/2710)Séisme de Mexico (http://www.mssmat.ecp.fr/Seisme-de-Mexico,492)Photos : http://libraryphoto.cr.usgs.gov/cgi-bin/search.cgi?search_mode=exact&selection=Mexico+City+Earthquake+1985%7CMexico+City%7CEarthquake%7C1985

Le séisme de Mexico (19 sept. 1985) : signification géomorphologique (http://www.persee.fr/web/revues/home/prescript/article/geo_0003-

4010_1987_num_96_538_20643)

La géométrie des fondations est très importante. Pendant le séisme, il y a eu beaucoup de sinistres à cause du comportement des fondations sur pieux


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http://fr.wikipedia.org/wiki/Plaque_de_Cocos

Situation tectonique



Séismes générés dans les zones de subduction

Plan de Wadatti-Benioff



Une étude fait apparaître une image de la plaque en subduction, sous le Mexique et jusqu'aux environs de Mexico city, presque horizontale et peu profonde, qui lui vaut la dénomination de "flat slab subduction". Ensuite, à l'aplomb de la ville, la plaque plonge de façon brusque jusqu'à une profondeur de 500 km. Les scientifiques suspectent que cet terminaison abrupte de la plaque à cette profondeur serait du à une déchirure localisée à cet endroit avant la subduction du plancher océanique.

http://earth-of-fire.over-blog.com/article-les-volcans-mexicains-introduction-tectonique-74332562.html








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http://www.lib.utexas.edu/maps/atlas_mexico/surface_geology.jpg








Substratum rigide

Alluvions meubles



Explication: • La ville de Mexico est construite en partie sur des terrains meubles (sédiments lacustres)

entourés par des roches rigides (type basaltes).• La mise en résonnance de ces terrains par les ondes sismiques ne se fait pas de la même

façon: en effet, les ondes sismiques doivent être de fréquence plus faible (basse fréquence) pour mettre en résonnance les terrains meubles;

• or ce sont précisément les ondes basses fréquences qui sont transmises lorsque l'épicentre est lointain: les ondes basses fréquences du séisme ont donc été piégées dans la cuvette sédimentaires sur laquelle repose une partie de la ville, elles ont mis alors en résonnance uniquement les terrains meubles.

http://artic.ac-besancon.fr/svt/act_ped/svt_lyc/prem/sismologie/activites/college/mexico/mexico.htm



Sol meuble : oscillateur de période Tsol = 4H/Vs

Si la période prédominante du séisme est proche de Tsol : résonance

http://media.lcpc.fr/ext/pdf/sem/2010_rst_vibrations_nuisances/2_semblat_jvibrat2010.pdf

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Amplification du mouvement du sol lors du tremblement de terre de Mexico (1985)

Le mouvement sismique est représenté en fonction du mouvement d’un oscillateur ayant différentes périodes de vibration. La période d’oscillation de la couche sédimentaire montre une forte amplification à 2 secondes, là où toute l’énergie sismique se focalise. Ce sont donc les bâtiments ayant cette période qui vont être les plus secoués.




Fréquences propres des constructions





1. Aléa sismique

2. Effet de site – amplification locale du mouvement sismique sous les effets de :a) La topographie : crête et talusb) La géologiec) La géotechnique : propriétés géodynamiques des sols superficiels

3. Effets induits dans les sols et les rochesa) Déplacements irréversibles sur la failleb) Liquéfaction c) Mouvements de terrain

4. Microzonage sismiquea) Objectifb) Réalisation


Effets induits par les séismes sur un site

Le projeteur doit aussi considérer les effets collatéraux potentiellement dévastateurs induits par les séismes :

� glissements de terrain et chutes de pierres ;� bord de falaise ou de talus instable ;� site en pente ;� pied de falaise ou de versant instable ;

� tsunami ;� chute, incendie, effondrement d’un bâtiment voisin;� le risque de liquéfaction du sol.


Fréquence relative de chaque type de mouvement de versant dans le monde, entre 1811 et 1997 (Keefer, 1984a ; Rodriguez et al., 1999). Les abréviations suivantes sont utilisées : gliss. pour glissement, rotat. pour rotationnel, aval. pour avalanche, effondr. pour effondrement et étal. pour étalement.

Effets induits par les séismes sur un siteCéline Bourdeau, Effets de site et mouvements de versant en zones

sismiques : apport de la modelisation numerique, Thèse de l’Ecole des Mines de Paris, 2005

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Une faille active est définie comme une fracture plane ou légèrement gauche de l'écorce terrestre, le long de laquelle des déplacements tectoniques peuvent se produire.

Lorsqu'une faille active, à l'origine d'un séisme, débouche en surface :

• elle peut induire des déplacements le long de la ligne de rupture (rupture des terrains à la surface du sol) ;

• elle peut générer également des mouvements vibratoires particuliers en source très proche, c'est-à-dire dans une zone de quelques centaines de mètres de part et d'autre de cette ligne de rupture ; cet effet peut se traduire par des amplifications aussi bien dans le sens horizontal que vertical.

L'apparition d'une faille en surface dépend de la profondeur du foyer (elle doit être faible), de l'amplitude du déplacement au foyer et de la dimension du plan de faille.

http://www.brgm.fr/brgm/Risques/Antilles/guad/sfailles.htm

Effets induits – Apparition d’une faille en surface




Guadeloupe et failles actives




Guadeloupe et failles actives




Effets induits - liquéfaction


Effets induits

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Effets induits - liquéfactionMécanisme

The type of ground failure shown above can be simulated in the laboratory, as seen in the video.

http://www.ce.washington.edu/~liquefaction/html/what/what1.html



σ’

τ'

σ'n

ϕ'τ’

σ'ns

∆us

τ’s

∆us

Sol superficiel Sol profond

Mécanisme

Loi de Coulombτ’ = c + σ’n tan φ’

Avec c : cohésionσ’n = σn - u

Sable ou argile NCc = 0 � τ’ = σ’n tan φ’

Sous l’effet d’un séisme dans un sable lâche saturé� Augmentation de la pression interstitielle ∆us

Donc σ’ns = σn – (u + ∆us)τ’s = σ’ns tan φ’ < τ’

Liquéfaction si : τ’s = 0 (σ’ns = 0)


SEISME DE CARACAS (VENEZUELA), 1967

http://www.brgm.fr/brgm/Risques/Antilles/guad/sliq1.htm




SEISME DE KOBE (JAPON), 1995



SEISME DE NIIGITA (JAPON), 1964




Liquefied soil also exerts higher pressure on retaining walls, which can cause them to tilt or slide. This movement can cause settlement of the retained soil and destruction of structures on the ground surface



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Increased water pressure can also trigger landslides and cause the collapse of dams. Lower San Fernando dam suffered an underwater slide during the San Fernando earthquake, 1971. Fortunately, the dam barely avoided collapse, thereby preventing a potential disaster of flooding of the heavily populated areas below the dam.




PS-92 - § 9.12 : Identification des sols liquéfiablesa) Sables et limons présentant les caractéristiques suivantes :- degré de saturation Sr voisin de 100%,- granulométrie assez uniforme correspondant à un coefficient d’uniformité Cu inférieur à 15 :

Cu = D60/D10 < 15- diamètre à 50%, D50 compris entre 0,05 et 1,5 mm,- et soumis à l’état final du projet à une contrainte verticale effective σ’v inférieure aux valeurs suivantes : 0,20 MPa en zones Ia et Ib, 0,25 MPa en zone II, 0,30 MPa en zone III

Quels sols peuvent se liquéfier ?



b) Sols argileux présentant les caractéristiques suivantes :- diamètre à 15%, D15 supérieur à 0,005 mm,- limite de liquidité wL inférieure à 35%,- teneur en eau w supérieure à 0,9 wL,- point représentatif sur le diagramme de plasticité se situant au-dessus de la droite « A »

w croissantwL

état liquide

Ip

wp

état plastiqueétat solide

0 ws

sans retrait avec retrait



wL

Ip

Effets induits - liquéfaction Quels sols peuvent se liquéfier ?

diagramme de plasticité de CASAGRANDE



Peuvent a contrario être considérés comme exempts de risque :a) Les sols dont la granulométrie présente un diamètre à 10%, D10 supérieur à 2 mm,b) Ceux dans lesquels on a simultanément :

• D70 < 74 µm• Ip > 10%


Granulo

liquéfiables



Comment éviter la liquéfation ?

Consolidation statique : injection

• La technique consiste à introduire, sous pression dans le sol à partir de forages répartis selon des mailles primaires et secondaires, un « mortier » visqueux à base de ciment et à angle de frottement élevé afin d’augmenter le niveau de contrainte jusqu’à sortir le sol des critères rendant possible le phénomène de tassement ou de liquéfaction.

maillage de l’ordre de 4m

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Foreuse pour injections (grand modèle)



Consolidation dynamique

• La technique consiste à laisser tomber des pilons de plusieurs dizaines de tonnes, en chute libre sur une hauteur de plusieurs dizaines de mètres.

• Le choc engendre des trains d'ondes (P, S, Rayleigh) qui améliorent le sol en provoquant sa modification structurelle

But : provoquer le tassement sans attendre le séisme.

• Le traitement améliore la cohésion des sols et élimine aussi un facteur de liquéfaction (densification du sol).

• L’inconvénient de cette technique est que les trains d’ondes peuvent agir sur plusieurs centaines de mètres à la ronde, ce qui ne permet l'utilisation de cette méthode que comme traitement préventif d’espaces vastes et libres d’occupation avant aménagement ou urbanisation.

• En outre elle nécessite l’intervention d’engins lourds.• D’un point de vue économique, le procédé est intéressant à

grande échelle (économie d’échelle une fois le matériel acheminé sur le site).



Substitution en surface

• Lorsque la profondeur de terrain à traiter est faible, inférieure à 3 ou 4 mètres, on peut envisager de réaliser la substitution par du matériel couramment utilisé.

• La méthode consiste à terrasser par phases à la pelle mécanique jusqu'à la profondeur voulue et à mettre en place par gravité du matériau de substitution (ballast, gros béton).

Substitution par vibrosubstitution : colonnes ballastées

• Cette méthode est applicable aux terrains cohérents tels que limons et argiles lorsque la profondeur de terrain à traiter est trop importante, supérieure à 4 mètres, pour une substitution en surface.

Technique

• Descente dans le sol d’un vibrateur manipulé par une grue, qui sous son propre poids, et sous l'influence du lançage d'eau et des vibrations, atteint les profondeurs souhaitées.

• Dans ce cas, on élimine au fur et à mesure les boues qui remontent en surface pour la substitution du sol.

• Puis, le vibrateur retiré, il y a mise en place de matériau d'apport à gros grains et compactage à nouveau avec le vibrateur.

• L'opération est répétée selon un maillage prédéfini.• Le maillage créé sur le site par les colonnes de matériaux de granulométrie incompatible

avec la liquéfaction, suffit à drainer le sol de la zone qui est protégée.





Préchargement• Si les délais le permettent, pour limiter le coût des interventions précédentes (injection,

fibroflotation), les terrains à traiter peuvent être au préalable préchargé.


Risque de liquéfaction des sols

Phénomène de liquéfaction

Voir la vidéo : http://www.youtube.com/watch?v=Cy-MOZwr5G0&feature=player_embedded

La liquéfaction du sol est un phénomène géologique généralement brutal et temporaire par lequel un sol saturé en eau perd une partie ou la totalité de sa portance, permettant ainsi l'enfoncement ou le renversement des bâtiments situés en surface.

Ce phénomène se produit en présence d'eau souterraine remontant en surface au point de faire perdre la cohésion des particules du sol qui se comporte alors comme une roche meuble. Une fois les conditions propices à la liquéfaction du sol disparues, celui-ci expulse une partie de l'eau qu'il contient et retrouve ainsi sa consistance.

Certains séismes, par les vibrations qu'ils provoquent, entraînent de tels phénomènes allant parfois jusqu'à l'expulsion brutale de jets d'eau en-dehors du sol et l'enfoncement de bâtiments sur plusieurs mètres d'épaisseur.

NOTE : Les sables mouvants sont un cas

particulier de liquéfaction du sol.

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Risque de liquéfaction des sols

Conséquences de la liquéfaction

En cas de présence de couches de sable ou limon non cohérents à grains de faibles dimensions (0.05 à 2mm) à proximité de la surface, la présence d'eau à saturation est un facteur de déclenchement du phénomène de « liquéfaction » en cas de secousse sismique.

En situation de liquéfaction (intensité VII du séisme), la « déstructuration » du squelette granulaire peut entraîner la perte des constructions dont la superstructure est pourtant réputée parasismique.

� Les fondations doivent être assises sur le bon sol ;

� alternativement le sol potentiellement liquéfiable peut être traité pour lui conférer les caractéristiques souhaitées;

� enfin les sites liquéfiables peuvent être tout simplement évités pour l'implantation des constructions.

Fig. colonnes ballastées


Effets induits – mouvements de terrain

Bord de falaise ou talus instable



Terrains en pente

Pied de falaise ou versant instable



• glissements rotationnels



• glissements translationnels

- Anchorage (Alaska), 1964

• un séisme a liquéfié la couche argileuse (1)• cette couche supporte des argiles sèches (2) et des graviers (3)• les couches (2) et (3) se sont alors déplacées vers la côte

marine en créant des failles et des effondrements (4)→ maisons déplacées, canalisations rompues


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Bridge Damage on the Cooper River, Alaska One span of the "Million Dollar" truss bridge of the former Copper River and Northwestern Railroad was dropped into the Copper River by the earthquake, and the other truss spans were shifted on their piers. The bridge construction consisted of concrete piers on concrete caissons 35 to 50 feet (10.6 to 15.1 m) below the stream bed. The superstructure consisted of steel trusses.

http://www.smate.wwu.edu/teched/geology/eq-Alaska64.html


Government Hill Landslide, Anchorage, Alaska The Government Hill Elementary School in Anchorage was torn apart by subsidence of the graben at the head of the Government Hill landslide. The south wing of the school dropped about 30 feet (9 m); the east wing split lengthwise and collapsed. The playground became a chaotic mass of blocks and fissures. Part of this slide became an earth flow that spread 150 feet (45.5 m) across the flats into the Alaska Railroad yards. During the earthquake, the shaking loosened clay beneath Government Hill and the clay began to move toward the flats. On the hill, 400 feet (121.2 m) back from the rim of the bluff, the earth cracked on a front 1,180 feet (357.6 m) wide.

http://www.smate.wwu.edu/teched/geology/eq-Alaska64.html



Principe (calculs)



Mesures préventives



1. Aléa sismique

2. Effet de site – amplification locale du mouvement sismique a) La topographie : crête et talusb) La géologiec) La géotechnique : propriétés géodynamiques des sols superficiels

3. Effets induits dans les sols et les rochesa) Déplacements irréversibles sur la failleb) Liquéfactionc) Mouvements de terrain


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