"Influence de la thermique sur le suivi de l’endommagement de structures naturelles et anthropiques à partir du bruit sismique"

Titre : Influence de la thermique sur le suivi de l’endommagement de structures naturelles et anthropiques à partir du bruit sismique.

Laboratoire de rattachement : ISTerre

Encadrants : Laurent BAILLET, Philippe GUEGUEN, Denis JONGMANS, équipe Risques

Téléphone : 04.76.63.51.66

Contexte et objectifs de la mission de stage :

Dans le cadre de projets européens et nationaux menés ces dernières années au sein de l’équipe Risques, des structures naturelles (écailles rocheuses) et anthropiques (bâtiments) ont été instrumentées avec des capteurs sismologiques, de mouvement et des sondes de températures. L’objectif est d’évaluer au cours du temps l’endommagement de ces structures à partir des paramètres dynamiques (fréquences de résonance, amortissement, modes de vibration) qui les caractérisent. Ces paramètres sont obtenus par le traitement des signaux sismiques enregistrés en continu.

Les sollicitations extérieures telles que les séismes ou la rupture des ponts rocheux endommagent les structures. Les paramètres dynamiques propres à chaque structure évoluent donc temporellement en fonction des sollicitations. Le suivi de ces paramètres est donc un enjeu majeur pour assurer la surveillance en évaluant la stabilité ou l’intégrité d’une structure naturelle ou anthropique.

Même si ces méthodes de surveillance à partir de bruit sismique tendent à se généraliser, des recherches sont toujours en cours pour dissocier les variations des paramètres dynamiques qui sont dues aux endommagements (évolutions irréversibles) de celles qui résultent des effets thermiques (évolutions réversibles).

Bien que le sens et l’amplitude de ces variations réversibles avec la température soient très fluctuantes et dépendent fortement du contexte géologique, de la fracturation, de l’architecture du bâtiment, du sol, elles peuvent masquer les petites chutes de fréquence dues à l’endommagement et constituent un frein à l’utilisation par les opérationnels des fréquences de résonance comme paramètres de surveillance.

Le but de ce projet est de chercher et de développer des techniques permettant de séparer les variations réversibles et irréversibles affectant les fréquences de résonance de structures naturelles ou anthropiques. Après une recherche bibliographique sur le sujet, le candidat s’intéressera aux techniques basées sur l’utilisation de plusieurs modes de résonance. Dans une première étape, le comportement thermo-mécanique d’une structure simple sera modélisé numériquement et le candidat cherchera des indicateurs d’endommagement peu sensibles aux fluctuations de température. Ces indicateurs seront ensuite appliqués à des séries temporelles de bruit sismique mesuré sur des écailles rocheuses et des bâtiments afin de tester leur efficacité à identifier des variations irréversibles de la fréquence de résonance dans des conditions variables.

Durant son stage, le candidat acquerra des connaissances en sismologie, en traitement du signal, en modélisation par éléments finis thermo-dynamique et sera amené à se déplacer sur les différents sites naturels et anthropiques instrumentés.