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Sismologie de l’ingénieur

Sismologie de l’ingénieur

Les bases de détermination de l'aléa sismique sont apportées par la sismologie de l’ingénieur ; elles comprennent des catalogues de séismes historiques ou mesurés par des instruments, des modèles fiables d’atténuation du mouvement du sol, des modèles de sous-sol à haute résolution ainsi que des interprétations d’observations historiques. La sismologie de l’ingénieur élabore des cartes de l'aléa local (microzonage) et combine les résultats avec des données de vulnérabilité des bâtiments, pour pouvoir effectuer des études de risques fiables.

Illustration: Modèle géophysique 3D de Viège et enregistrements d’un petit séisme par les accéléromètres installés (projet COGEAR)

Origine

Alors qu’autrefois, l’accent était mis sur l’intervention après une catastrophe sismique, l’attention se porte aujourd’hui de plus en plus vers la prévention, c’est-à-dire l’exécution de mesures pour diminuer le risque. La sismologie de l’ingénieure s’oriente donc vers le développement de bases et de méthodes permettant d’évaluer l'aléa sismique local. Elle combine les domaines techniques de la sismologie historique, la sismologie des grands tremblements de terre et l’influence du site, la modélisation numérique, les phénomènes induits par les tremblements de terre et applique les connaissances acquises aux bases du génie civil, aux normes de construction et à l’aménagement du territoire.

Catalogue et observations des séismes

Un catalogue fiable de séismes donne les bases pour effectuer des prévisions statistiques sur la probabilité d’occurrence spatiale des tremblements de terre. Les informations concernant le lieu et l’intensité des tremblements de terre historiques s’appuient surtout sur les observations de leur impact sur la nature, la population et les bâtiments. Les impacts sont décrits par l’intensité macrosismique, dont la répartition permet de calculer la magnitude pour les tremblements de terre historiques. Un catalogue de tremblements de terre complet, basé sur des magnitudes homogènes, est une condition préalable indispensable à l’évaluation de l'aléa sismique. La collecte des intensités macrosismiques, également à l’époque des enregistrements instrumentaux, est une tâche importante pour pouvoir améliorer à l’avenir l’étalonnage des tremblements de terre historique.

Microzonage — un regard dans le sous-sol local

Les sols meubles, notamment fonds de vallée ou terrasses alluviales des rivières et lacs, peuvent amplifier les secousses sismiques dans les cas extrêmes jusqu’à dix fois par rapport à un sous-sol rocheux solide. C’est pourquoi il faut également déterminer localement la capacité du sous-sol à amplifier les secousses, parallèlement aux cartes de l'aléa sismique qui indiquent les variations régionales. De telles études de microzonage demandent différentes étapes de travail : une cartographie géologique et géotechnique des sédiments meubles, l’évaluation de la stabilité des versants et du potentiel de liquéfaction des sols, l’estimation de l’amplification des ondes sismiques grâce à des mesures géophysiques et à des simulations numériques qui sont étalonnées avec les enregistrements sismiques. Plusieurs études de ce type sont effectuées, notamment dans la région de Bâle, Lucerne, Sion et Viège dans le Valais, Bucarest en Roumanie et des quartiers du Caire en Égypte.

Analyse de risque — un instrument pour l’organisation de la prévention des séismes

Un aléa sismique moyen, combiné à une grande densité de population et une forte concentration de patrimoine entraîne un fort risque sismique en Suisse. Une quantification de ce risque se base sur des scénarios de dommages sismiques les plus réalistes possible. Pour ceci, la vulnérabilité des bâtiments est prise en compte par l’intermédiaire de courbes de fragilité, et combinée avec le mouvement du sol attendu. De tels scénarios permettent une évaluation des dommages et des pertes financières, ainsi que le nombre de victimes, de blessés et de personnes se retrouvant sans abri. Un autre point essentiel consiste à bien prendre en compte les incertitudes liées au calcul des scénarios de dommages. Actuellement, tous les bâtiments scolaires du canton de Bâle sont analysés à l’aide d’un tel modèle de risque. Ce projet se penche particulièrement sur les questions concernant le rapport coûts/avantages de renforcements parasismiques.