Modélisation physique et numérique des séismes : application sur stratigraphies réelles

Le laboratoire ‘Seismes et Vibrations’ de l’IFSTTAR dispose d’une centrifugeuse geotechnique avec simulateur de seismes embarque. En geotechnique sismique, la modelisation physique en macro-gravite est un outil avance permettant notamment l’etude de la propagation des ondes sismiques dans les sols (en champ libre et en presence de structures) et l’evaluation du potentiel de liquefaction des sols. L’avantage de cet outil est de pouvoir mesurer, sur des configurations simples, des grandeurs physiques d’interet, directement dans les sols et sur les structures representees a l’echelle reduite en conditions controlees. Les donnees experimentales permettent la calibration, puis la validation, de modeles numeriques simples. La modelisation numerique est utilisee par la suite pour l’analyse de situations plus complexes. Une etude de propagation d’ondes sismiques sur quatre stratigraphies reelles, alliant modelisation physique et numerique, est presentee ici. Les stratigraphies, caracterisees par differentes alternances de couches de sable et d’argile satures, ont ete reconstruites a l’echelle reduite en utilisant des sols a parametres controles en termes de granulometrie, densite relative, saturation, proprietes statiques et dynamiques. Pour chaque configuration, trois signaux sismiques ont ete appliques a la base des modeles : un seisme reel, un signal sinusoidal, un signal multi-frequentiels equivalent. La reponse de chaque colonne de sol a ete enregistree au travers d’un reseau vertical d’accelerometres. La modelisation numerique a ete utilisee a deux echelles differentes : une premiere modelisation a l’echelle modele (echelle reduite) a considere les conditions experimentales en termes de lithologies, conditions aux limites, acceleration centrifuge (55g), contraction du temps et des distances; une deuxieme modelisation, a l’echelle prototype, a considere les conditions reelles en termes de propriete des sols, acceleration terrestre(1g), geometrie, duree et frequences prototypes (echelle 1:1). Cette etude experimentale et numerique de la propagation des ondes sismiques, a validee l'utilisation de la modelisation en centrifugeuse pour comprendre les effets d’un seisme sur stratigraphies reelles, afin de prevoir le risque associe a un site donne et d'etablir des strategies pour sa reduction.