Effets de site, endommagement et érosion des pentes dans les zones épicentrales des chaînes de montagnes actives

Les glissements de terrain constituent un risque naturel majeur a l’origine de degâts materiels et humains considerables. Les seismes sont l’une des principales causes de leur declenchement dans les orogenes actifs. Dans la zone epicentrale, le passage des ondes sismiques perturbe le champs de contraintes local ce qui peut provoquer le depassement du seuil de stabilite des versants. La probabilite de declenchement d’un glissement de terrain sismo-induit sur une pente donnee est donc fonction de facteurs lies au mouvement du sol et aux caracteristiques geologiques et topographiques de celle-ci. Tres peu de donnees sismiques sont disponibles sur les versants et les modeles d’interpolation sont peu precis. Or le mouvement sismique peut s’averer tres variable a l’echelle d’un bassin du fait de la presence d’effets de site. L’etude de la reponse sismique d’un relief taiwanais nous permet de documenter ces effets et de prendre connaissance de la complexite du mouvement enregistre sur ce relief a la suite du passage de l’onde. Un reseau de six stations larges-bandes a ete deploye, au travers de ce relief large d’environ 3km. Entre mars 2015 et juin 2016, ce reseau a permis d’enregistrer la reponse des sites a plus de 2200 seismes regionaux (magnitude Ml>3, distance hypocentrale<200km). Bien que distants de quelques centaines de metres, les sites presentent tous une reponse qui leur est caracteristique resultant d’une combinaison complexe entre la topographie et la geologie du site. A frequences moderees, correspondant a des longueurs d’ondes du mouvement pouvant contribuer au declenchement de glissements de terrain, l’amplification du mouvement sismique est principalement due a la geologie locale et non a la topographie, comme montre par les indicateurs classiques (SSR, PGA, PGV et Arias) extraits des reponses des stations aux seismes. La topographie semble neanmoins jouer un role dans la duree du mouvement sismique fort aux stations situees sur les cretes et en bordure de bassin sedimentaire, par effet de resonance et generation d’ondes de surface. La contribution predominante de la geologie dans le declenchement des glissements de terrain sismo-induits est egalement montree par l’analyse de leur position sur les versants pour les glissements associes aux seismes de Northridge (Mw 6.7, 1994, Etats-Unis), de Chi-Chi (Mw 7.6, 1999, Taiwan), et de Wenchuan (Mw 7.9, 2008, Chine). En effet, bien que les glissements sismo-induits se localisent statistiquement plus haut sur les versants que les glissements d’origine climatique, on note que cette tendance est fortement modulee par la geologie des bassins. En fonction des « attracteurs », tels que des failles ou forts contrastes lithologiques, presents dans les bassins, les glissements tendent a se declencher plus ou moins haut sur les versants, la ou le potentiel de rupture est plus fort. Les proprietes mecaniques des pentes sont peu contraintes dans les zones montagneuses. Souvent leurs parametres geotechniques sont estimes a partir des cartes geologiques regionales, or ils peuvent varier fortement pour une meme lithologie d’un bassin a un autre. En considerant un modele frictionnel simple de stabilite des pentes, on propose d’inverser des parametres de type Coulomb a partir de la distribution des pentes des glissements de terrain sismo-induits a l’echelle des bassins dans les zones epicentrales des seismes de Northridge, Chi-Chi et Wenchuan. La variation spatiale de ces parametres semble coherente avec celle de la lithologie et la profondeur des sols.