Cours alea sismique

1
Chapitre 2
Mesure des mouvements sismiques
Chap 2 Mesure des mouvements sismiques D. Zendagui

2
1.Origine des séismes
2.Le sismographe, réseaux
sismologiques, réseaux
accélérométriques, banque de
données.

3
Structure interne de la terre
4000c
5000c

4
Dérive des continents depuis la fin de l’ère primaire jusqu’à aujourd’hui
Théorie de la tectonique des plaques terrestre

5
Théorie de Tectonique des Plaques…
Théorie de Tectonique des Plaques…

7
l’origine des séisme
•Séismes tectoniques
Les séismes tectoniques sont de loin les plus
fréquents et dévastateurs. Une grande partie des
séismes tectoniques a lieu aux limites des plaques,
où se produit un glissement entre deux milieux
rocheux. Ce glissement, localisé sur une ou
plusieurs failles, est bloqué durant les périodes inter-
sismiques (entre les séismes), et l'énergie
s'accumule par la déformation élastique des roches4
.
Cette énergie et le glissement sont brusquement
relâchés lors des séismes.

8
•Les séismes d'origine artificielle
Les séismes d'origine artificielle ou « séismes » de faible
à moyenne magnitude sont dus à certaines activités
humaines telles que barrages, pompages profonds,
extraction minière, explosions souterraines ou
nucléaires, ou même bombardements. Ils sont fréquents
et bien documentés depuis les années 1960-1970. Par
exemple, rien que pour la France et uniquement pour les
années 1971-1976, plusieurs séismes ont été clairement
attribués à des remplissages de lacs-réservoirs, à
l'exploitation de gisements pétrolifères ou aux mines :

9
•Séismes d'origine volcanique
Les séismes d'origine volcanique résultent de
l'accumulation de magma dans la chambre
magmatique d'un volcan. Les sismographes
enregistrent alors une multitude de microséismes
(trémor) dus à des ruptures dans les roches
comprimées ou au dégazage du magma. La remontée
progressive des hypocentres (liée à la remontée du
magma) est un indice prouvant que le volcan est en
phase de réveil.

10
Faille coulissante
coulissante
Faille inverse
inverse
Faille normale
normale
Type de faille

11
Faille Normale
Normal Fault (dip – slip)

12
Faille inverse
Reverse Fault (dip –
slip)

13
Faille coulissante
Strike – Slip
Fault

The San Andreas FaultThe San Andreas Fault
14
Plaque du pacifique
Plaque nord-
americaine
Faille de San
Andreas

15
Faille mixte
Oblique – Slip Fault (dip and strike
slip)

16
Epicentre
Hypocentre
ou Foyer
Rocher
Discontinuité
Onde réfractée
Onde réfléchieOnde P à S
Rocher
Profondeurdufoyer
Profondeurdufoyer
Distance Epicentrale
ii
Caractérisation d’une source sismique

17
Caractérisation d’une source
sismique

Types dTypes d’’ondes sismiquesondes sismiques
18
Ondes de volumes: Ondes P –ou primaires

Les ondes « P »Les ondes « P »
20
k est le module d'incompressibilité : Plus il est élevé, plus il est difficile de
diminuer le volume du matériau sous l'effet de la pression. Il s'exprime en
Pa
µ est le module de cisaillement qui rend compte de la résistance du
matériau
à changer de forme. Il se mesure en Pa .
ρ est la masse volumique exprimée en Kg. m-3.

21
Ondes de volumes: Ondes S –ou Secondaires
Mvt transversale: gênèrent des cisaillement
Sv et sh

Les ondes « s »Les ondes « s »
22
Les ondes S sont des ondes de cisaillement :
les particules se déplacent perpendiculairement
au sens de propagation de l’onde, un peu
comme une oscillation sur une corde. Ces
ondes de cisaillement se propagent dans les
solides mais pas dans les milieux liquides ou
gazeux.

Les ondes « S »Les ondes « S »
23

Quelques valeurs des vitesses VP et VSQuelques valeurs des vitesses VP et VS
(en km s-1)(en km s-1)
Matériau
Air
Eau
Hydrocarbure
Granite
Grès
Calcaire
 VP vs
 0.33 /
 1.4 - 1.5 /
 1.3 - 1.4 /
 5.5 - 6.0 2.8 -
3.3
 1.4 - 4.3 0.7 -
2.8
 5.9 - 6.1 2.8 -
3.0
24

 La vitesse des ondes sismiques varie avec la
composition
25

27
Autres effets
•Température : la vitesse décroît
quand T croît.
•Pression : la vitesse croît quand P
croît.
•Fusion partielle : la vitesse décroît
quand les roches sont partiellement
fondues.

28
Ondes de surface: Ondes Love
Mvt transversale

29
Ondes de surface: Ondes Rayleigh
Mvt rotational
Propagent au voisinage de la surface dans des milieux
homogène et non homogène, on peut l’enregistrer sur les 3
direction du sismographe

30
Propagation of Waves Through the Earth
Les règles de propagation d’ondes

32
Les règles de propagation d’ondes sont similaires à celle de la
lumière, elles sont réfléchies et transmises aux différentes
interface caractériser par des variation de vitesse sismique et
de densité.
Elles obéissent a la loi de réflexion et a la loi de snell-
Descartes pour la transmission.
La loi de réflexion : une onde arrive sur interface se réfléchit
avec un angle de réflexion identique à l’angle incidente.
 la loi de snell-Descartes: onde arrivant sur l’interface avec un
angle incidente « i »et se transmet avec angle de transmission «
t ».
Sur chaque interface les ondes se réfléchit et se transmettent
et peuvent subir des conversions (onde p transformée en sv, sv
converties en p).

36

37

38
La repartions des séismes dans le monde

39
Effet de site
Un effet de site est défini comme une amplification
(ou plus rarement une atténuation) des secousses,
causée par les caractéristiques local du site :
topographie, géologie, etc.

40
•Dans la plupart des calculs sismiques de bâtiments, on suppose en
simplifiant que le mouvement du sol est une translation d'ensemble, ce
mouvement transmettant l'action sismique à la structure.
•S'il est impératif de calculer les structures pour qu'elles résistent à
l'action sismique, il est au-moins aussi important de vérifier cette
hypothèse de comportement du sol, notamment :
•Le mouvement du sol peut ne pas être 'homogène' sous un grand
bâtiment et générer des déplacements relatifs entre les différents points
d'assise des fondations (non abordé dans cet article. Voir article sur les
fondations)
•Le sol peut perdre éventuellement ses caractéristiques mécaniques
sous l'action sismique, du fait des phénomènes apparaissant sur certains
sites :
•liquéfaction des sols
•tassement des sols
•dislocation
•glissement de terrain

41
Liquéfaction des sols
On appelle liquéfaction d'un sol un processus conduisant à la perte totale
de résistance au cisaillement du sol par augmentation de la pression
interstitielle. Elle est accompagnée de déformations dont l'amplitude peut
être limitée ou quasi illimitée.

43
IL EXISTE 03 TYPES DE CAPTEURS:
 SISMOMÈTRES (DÉPLACEMENTS),
 VÉLOCIMÈTRES (VITESSES),
•ACCÉLÉROMÈTRES (ACCÉLÉRATIONS).
ON UTILISE PLUS COMMUNÉMENT LES
ACCÉLÉROGRAMMES, À PARTIR DESQUELS ON
PEUT RETROUVER LA VITESSE ET LE
DÉPLACEMENT PAR CALCUL INTÉGRAL.

44
Exemple d’enregistrement en
continu d’une activité sismique par
un séismographe analogique
Exemple de sismogramme numérique
avec piquage du temps d’arrivée des
ondes P et S

45
Le mouvement de la Terre au
cours des séismes se mesure
par rapport à un objet
quelconque qui demeure
indépendant du mouvement
du sol. Dans un sismographe,
cet objet consiste en une
masse suspendue sur des
ressorts à l'intérieur d'une
boîte. Le tout est appelé un
sismomètre. Au cours d'un
tremblement de terre, la
masse demeure immobile
pendant que la boîte autour
d'elle se déplace suivant le
mouvement du sol.

46Réplique du sismographe de Zhang Heng
•EN 132 APRÈS J.-C., L’INVENTEUR
CHINOIS CHANG HENG MIT AU POINT
UN APPAREIL DE MESURE : UNE JARRE
EN PORCELAINE DE DEUX MÈTRES DE
DIAMÈTRE COMPORTANT HUIT
OUVERTURES EN FORME DE TÊTES DE
DRAGONS. CES DERNIERS SONT
ORIENTÉS SUIVANT LES POINTS
CARDINAUX ET TIENNENT DES BILLES
DANS LEURS GUEULES. À L’INTÉRIEUR
•UN MÉCANISME (SANS DOUTE UN
PENDULE), EN OSCILLANT LORS D’UNE
SECOUSSE SISMIQUE, OUVRAIT LA
GUEULE D’UN DRAGON, LIBÉRANT
AINSI LA BILLE QUI TOMBAIT DANS LA
BOUCHE D’UNE GRENOUILLE. CE
SYSTÈME INDIQUAIT LE SENS
DE LA SECOUSSE DONC LA DIRECTION
DE L’ÉPICENTRE

47
une accélération maximale du sol
(ou pic) de 4,6 m/s2 (0,46g) est
repérée à t =6s

48
Réseaux sismologiques:
Un ensemble de sismographes qui permettent de
mesurer le déplacement
En Algérie gérés par le CRAAG
Réseaux accélérométriques:
Un ensemble d’accélérographes qui
permettent de mesurer l’accélération
En Algérie gérés par le CGS
Banque de données

49
La répartition des sismographe dans l’Algerie

51
Wilaya de Boumerdes(barrage de keddara)

52
Le Réseau peut être classé comme étant dense si
les stations sont très proches

53

54

55
Station
C00
Station
I06

56
www.iris.edu

57
Travail à effectuer cette semaine
•Explorer le site www.iris.edu
•Déduire de ce site les séismes recensés du 01 Juillet
2013 au 31 Octobre 20013 en Algérie
•Rechercher sur Internet d’autres banques de données

58
Les ondes sismiques artificielles
Pour la recherche d’éventuelles nappes souterraines de pétrole, sur Terre ou en pleine mer, on
utilise la sismique.
La sismique est une technique de mesure indirecte qui consiste à enregistrer en surface
des échos issus de la propagation dans le sous-sol d’une onde sismique provoquée. Ces
échos sont générés par les hétérogénéités du sous-sol. Le passage par exemple d’une
couche d’argile à une couche de sable dans une colonne sédimentaire s’accompagne
d’une réflexion visible sur les enregistrements.
Un camion vibreur émet une salve d’onde à l’aide d’un marteau de masse 2500 kg venant
frapper périodiquement le sol avec une fréquence f = 14,0 Hz (figure ci-dessous). Les
capteurs sont régulièrement répartis autour du camion tous les 100 m. Le temps d’arrivée de
l’écho permet de situer la position de la première hétérogénéité et l’amplitude de l’écho
apporte des informations sur certains paramètres physiques des milieux en contact.
Figure 2

59
Pour repérer ces couches, les sismologues utilisent les ondes
sismiques, et une loi : Dès que la vitesse d'une onde sismique
change brutalement et de façon importante, c'est qu'il y a
changement de milieu, donc de couche.
Cette méthode a permis, par exemple, de déterminer l'état de la
matière à des profondeurs que l'homme ne peut atteindre
(manteau profond, noyau).
Le même procédé pour connaitre les différente couches de la globe
terrestre

62
Les relations entre magnitude et intensité sont complexes. L'intensité
dépend du lieu d'observation des effets. Elle décroît généralement
lorsqu'on s'éloigne de l'épicentre en raison de l'atténuation introduite par
le milieu géologique traversé par les ondes sismiques, mais d'éventuels
effets de site (écho, amplification locale par exemple) peuvent perturber
cette loi moyenne de décroissance.
Remarque importante

68
Log10 E=11,8+1,5 Ms
L ’energie dégagée par un séisme peut être reliée à la magnitude des
ondes de surface par la relation suivante:

Cours alea sismique

Contenu connexe

Tendances

En vedette

Similaire à Cours alea sismique

Plus de Sami Sahli

Cours alea sismique

Notes de l'éditeur